《钻探工艺学》课程教学大纲

《钻探工艺学》教学大纲课程编号：632019课程名称：钻探工艺学课程英文名称：DrllingTechnology课程类别：专业教育课程课程性质：必修学时（理论+实践）：48学时（40+8）学分：3开课学期：第五学期选用教材：鄢泰宁主编，《岩土钻掘工艺学》，中南大学出版社，2013.4主要参考书：1、汤凤林主编，《岩心钻探学》，中国地质大学出版社，2009.102、屠厚泽主编，《钻探工程学（上册）》，中国地质大学出版社，1988.13、李世忠主编，《钻探工艺学（上册）》，地质出版社，1992一、中英文课程简介：钻探工艺学课程系统介绍了岩心钻探所用的钻进方法、钻进工艺及钻探工程质量，主要内容包括：岩石性质及其破碎机理、岩心钻探钻具、硬质合金钻进、金刚石钻进、钢粒钻进、冲击回转钻进、岩矿心采取、钻孔弯曲及定向钻进。ThecurriculumofDrillingTechnologyintroducesthedrillingmethods,drillingtechniqueanddrillingengineeringqualityusedforrockcoredrilling.Themaincontentincludesrockpropertiesandfragmentationmechanism,drillingtoolsforcoring,hardmetaldrillingmethod,diamonddrillingmethod,steelshotdrillingmethod,rotarypercussivedrillingmethod,rockandmineralcoredrilling,boreholedeviationanddirectionaldrilling,etc.二、课程目的、性质与任务钻探工艺学是地质工程专业本科生必修的一门专业主干课。本课程主要讲述钻探过程的基本原理、各主要钻进方法的工艺技术及保证钻探质量的各种工艺原理及方法。通过本课程的教学，使学生掌握钻探工艺与工具的基本工作原理；了解钻探施工的工作过程和基本规律；掌握钻探施工的有效方法和合理程序；了解钻探技术的发展动态及钻探新技术、新方法。通过综合讲授并辅以实习和实验等教学环节使学生能够根据地层条件合理设计钻孔结构、选择钻进方法及钻进工具、确定钻进工艺参数，并了解钻探施工组织管理等知识，提高分析问题和解决问题的能力，为今后从事钻探工作打下良好的基础。 三、教学基本要求 1、了解钻探工程的性质、内容、地位、任务、应用领域、发展历史、现状及发展趋势。2、掌握与钻探工程密切相关的岩石力学性质及影响因素，掌握不同钻进条件下岩石破碎机理。3、了解钻具的功用与组成结构、钻具的材质、钻具在孔内的受力状态分析。4、了解硬质合金钻头、金刚石钻头、钢粒钻头、牙轮钻头的类型及适用条件，了解各类型钻头的结构要素及制造工艺过程，掌握各类型钻头的碎岩机理和碎岩特点，掌握钻进规程参数的确定方法和确定依据。5、了解冲击回转钻进的特点和适用条件，掌握各种液动冲击器和风动冲击器的工作原理，了解冲击回转钻进规程参数的特点，掌握钻进规程参数的确定方法和确定依据。6、了解对岩（矿）心采取质量的要求，了解常用取心工具的类型、特点及适用条件，掌握绳索取心、反循环取心（样）方法的优缺点、钻具结构和钻进工艺，掌握岩矿心补取的方法和措施。7、了解钻孔弯曲的危害及产生钻孔弯曲的原因，了解测斜仪的种类、工作原理及应用条件，掌握测斜仪的使用方法，了解常用的纠斜设备和纠斜方法。四、各章节内容及学时分配绪论（2学时）一、钻探工艺学概述；二、钻孔及其要素；三、钻进的基本概念。第一章岩土的物理力学性质及破碎机理（6学时）第一节概述；第二节岩石的自然性质；第三节岩石的力学性质；第四节土的物理力学性质第五节岩石的可钻性及其分级第六节岩石在外载下的破碎机理第二章钻进方法（18学时）第一节岩心钻具的组成一、钻具各部分名称及作用二、钻杆柱在孔内的受力情况分析三、钻具的选择第二节硬质合金钻进一、硬质合金钻进碎岩机理二、硬质合金钻头三、硬质合金钻进规程四、硬质合金钻进的应用第三节钢粒钻进一、概述二、钢粒钻头及规程参数第四节金刚石钻进一、概述二、金刚石钻进碎岩机理三、金刚石钻头及扩孔器四、金刚石钻头材料五、金刚石钻进的应用第五节冲击回转钻进一、概述二、冲击器的类型三、冲击回转钻进的碎岩机理四、冲击回转钻进规程参数选择第三章岩矿芯采取（12学时）第一节钻探质量指标及取芯；第二节常用取芯工具及方法一、常用取芯工具二、常用取芯方法第三节特种取芯方法一、绳索取芯二、反循环取芯三、岩矿芯的补取及定向钻进第四章钻孔弯曲及测量（10学时）第一节钻孔弯曲的机理第二节钻孔弯曲的原因及规律性第三节钻孔弯曲的测量一、钻孔弯曲测量原理二、钻孔弯曲测量的方法第四节钻孔弯曲的预防及纠正一、钻孔弯曲预防的措施二、常用的纠斜方法五、实验项目一览表序号实验项目内容提要实验类型学时分配主要仪器设备实验地点备注1岩石力学性质测定测定岩石的压入硬度、摆球硬度、肖氏硬度、洛氏硬度、点载荷强度及声波在岩石的传播速度；根据测得的岩石硬度值和声速值对岩石进行可钻性分级。综合性2压入硬度计、摆球硬度计、肖氏硬度计、洛氏硬度计、岩石超声波测试仪、岩石点载荷强度测试仪；试样加工设备：钻孔机、切片机、磨光机、卡尺、角尺、测量平台、放大镜、金刚砂、玻璃板、烘箱、干燥器、天平等；钻孔质量实验室2岩心钻探工具熟悉各种常用钻探工具的名称、用途、规格、结构及特点；掌握硬质合金钻头、金刚石钻头、钢粒钻头的类型及其结构要素，测绘典型的硬质合金钻头、金刚石钻头。综合性2岩心钻探用工具（包括钻进工具、提引工具、拧卸工具、打捞工具）；各种类型的硬质合金钻头、金刚石钻头、钢粒钻头；卡尺、角尺。钻探工艺实验室3钻进方法试验根据所钻岩石确定钻进方法、钻头类型，设计钻进规程参数；通过实验台钻进实验，观察并分析钻压、转速与钻速之间的关系。根据钻头在不同参数时机械钻速的变化，分析钻头的钻进特点，观察岩粉形状和粒度；熟悉钻机操作和钻进规程参数各种仪表的应用。综合性2钻进设备：JU-1000型钻机、SNB-90型水泵、36KW电动机；钻进规程参数测量仪器：转速表、钻压表、孔底压力表、泵压表、钻探流量计、钻探扭矩仪、钻进参数仪等；钻头：金刚石钻头、硬质合金钻头；测量工具：钢板尺、秒表；岩石：大理岩、花岗岩。钻探工艺实验室4钻孔弯曲测量熟悉和了解JXY—2单点测斜仪、JJX一3型多点测斜仪的结构、工作原理和使用条件；掌握JXY—2单点测斜仪、JJX一3型多点测斜仪操作方法；测量钻孔5m、10m、20m、30m、40m处的顶角和方位角；作出钻孔顶角和方