用金刚石钻头同时切割瓷棒与岩样 , 以它们的切割体积来衡量岩样被金刚石钻头切割的难易程度 。 岩样的切割体积大于瓷棒 的切割体积 , 说明岩样容易被金刚石磨削 , 也就是岩 样的 A 值低于瓷棒的 A 值 。 岩样的切割体积较瓷棒 的切割体积大得越多 , 岩样的 A 值较瓷棒的 A 值就 低得越多 。 这样 , 岩样的 A 值是以瓷棒为标准进行 比较的 , 不是以锯片为标准确定的 。
瓷棒是用瓷砖加工而成的 , 是人造岩石 , 由专门 厂家提供 , 可保证性能稳定 。 将岩石与瓷棒比较 , 为 可钻性中岩石 A 值分级找到了可靠的标准 。 这个方案的特点在于 :它不是以金刚石钻头切割岩样的快 慢来确定可钻性 A 值 , 而是以钻头同时切割出的体 积比来确定 ;它不是以钻头为标准 , 而是以瓷棒为标准 。瓷棒性能稳定 , 测量误差小 , 同时满足模拟性的 要求 。该方法解决了以前岩石可钻性分级难以解决 的标准化与模拟化的矛盾问题 。
其中 :S b 为标准岩样上切割出的面积 ;S c 为被测岩
样上切割出的面积 ;系数 8 是设定标准岩样的 A 值 为 8 。有关几种岩石 A 值的测定数据如表 1 所示 。
岩石名称 | A 值 | 岩石名称 | A 值 |
中粗粒黑云母花岗岩 | 6 .1 | 辉岩 | 8.3 |
强硅化灰岩(1) | 11 .7 | 石英岩 | 9.8 |
致密石英岩 | 10 .9 | 玉燧 | 15 .3 |
强硅化灰岩(2) | 9 .1 | 硅质岩 | 13 .7 |
含包裹体花岗岩 | 9 .4 | 页岩 | 5.7 |
强硅化灰岩(3) | 8 .5 | 白云岩 | 3.9 |
粗粒等粒花岗岩 | 8 .1 | 结晶灰岩 | 5.1 |
不含包裹体花岗岩 | 7 .9 | 灰岩 | 6.7 |
中粒斜长花岗岩 | 7 .6 | 石英砂岩 | 8.3 |
中粗粒斑状花岗岩 | 7 .4 | 粗砂岩 | 4.5 |
中等硅化灰岩(1) | 6 .9 | 中等硅化灰岩(2) | 8.0 |
中等硅化灰岩(3) | 8 .4 | 弱硅化灰岩(1) | 5.4 |
弱硅化灰岩(2) | 6 .5 | 花岗岩(1) | 4.9 |
花岗岩(2) | 7 .1 | 黑色硅化岩 | 15 .2 |
细砂岩 | 4 .2 | 中粗粒石英砂岩 | 6.0 |
岩石 B 值反映了岩石对钻头胎体的磨损能力的 大小 。 B 值越大 , 磨损钻头胎体的能力越强 。 岩石 B 值和岩石胶结程度 、矿物粒度 、矿物成分等有关 。 根据经验和分析 , 认为岩石 B 值与岩石的矿物 硬度和岩石在压剪作用下产生破坏前的变形位移量
有关[ 8 10] , 其函数关系式可简化为 :
B =10λY / A 。(3)
其中 :Y 为岩石的综合矿物硬度 ;λ为与岩石在压剪 作用下产生破坏前变形位移量有关的修正 系数 ;10 为系数 , 其意义是设定标准岩石 B 值为 10 。
式(3)中修正系数 λ可通过下式计算 :
λ=δb/ δc 。(4)
其中 :δb 为标准岩石(瓷砖)在压剪作用下产生破坏 前的变形位移量 ;δc 为被测定岩石在压剪作用下产 生破坏前的变形位移量 。
岩石在压剪作用下产生破坏前的变形位移量可 通过材料力学试验机测定得到 。
