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鉆頭選型和鉆頭使用的依據(jù)是巖石的機(jī)械物理性能和地層條件。與鉆頭使用密切相關(guān)的巖石性質(zhì)是:硬度、塑性和研磨性。

巖石的硬度是指巖石抵抗鉆頭切削件壓入的能力。巖石的硬度與巖石顆粒的成分、大小及顆粒間的膠結(jié)物性質(zhì)有關(guān)。比較級(jí)別為:1級(jí)一滑石;2級(jí)一石膏;3級(jí)一方解石;4級(jí)一螢石;5級(jí)一磷灰石;6級(jí)一正長(zhǎng)石;7級(jí)一石英;8級(jí)一黃玉;9級(jí)一剛玉;10級(jí)一金剛石。級(jí)數(shù)越高，硬度越大，鉆速越慢。

巖石的塑性與脆性是兩個(gè)對(duì)立的概念，物體在破壞前呈塑性變形的性質(zhì)叫塑性，物體在破壞前不發(fā)生塑性變形的性質(zhì)叫脆性。塑性大的物體沒(méi)有脆性或脆性很小，反之，脆性大的物體沒(méi)有塑性或塑性很小。對(duì)巖石而言，可分為三類(lèi)，一類(lèi)是在破壞前不發(fā)生塑性變形的脆性巖石，如花崗巖、石英砂巖;二類(lèi)是在破壞前塑性變形很大的塑性巖石，如泥巖;三類(lèi)是在破壞前呈現(xiàn)不大的塑性變形后即破碎的塑脆性巖石，如泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖。巖石的研磨性指在巖石與鉆頭接觸的表面上，巖石和巖屑對(duì)鉆頭的磨損作用。巖石磨損鉆頭的能力叫巖石的研磨性，與巖石本身的成分、顆粒大小和形狀等有關(guān)。巖石的研磨性越大，鉆頭磨損越嚴(yán)重，鉆頭總進(jìn)尺就越少。按單位磨擦路程磨損把各種巖石按研磨性由小到大共分為12級(jí)。1級(jí)一泥巖和碳酸鹽巖;2級(jí)一石灰?guī)r;3級(jí)一白云巖;4級(jí)一硅質(zhì)巖石;5級(jí)一含鐵-鎂巖石及含5%石英的低研磨性巖石;6級(jí)一長(zhǎng)石巖;7級(jí)一含石英多于15%的長(zhǎng)石巖及含石英顆粒10%的較低研磨性巖;8級(jí)一石英晶質(zhì)巖石;9級(jí)一石英碎屑巖，硬度PYz350Kg/mm2;10級(jí)一石英碎屑巖，硬度PY =100~200Kg/mm2及含石英顆粒10~20%的巖石;11級(jí)一石英碎屑巖，硬度PY =200~250Kg/mm2及含石英顆粒30%的巖石;12級(jí)一石英碎屑巖，硬度PY〈100Kg/mm2。鹽巖、泥巖和一些硫酸鹽、碳酸鹽巖等不含石英顆粒時(shí)是研磨性最小的巖石;石灰?guī)r、白云巖等是低研磨性巖石;火成巖中含長(zhǎng)石及石英少，粒度細(xì)，礦物間的硬度差小研磨性小