《岩土钻掘工程学》课程教学大纲

《岩土钻掘工程学》课程教学大纲（2013年修订，58学时）该课程是一门实践性非常强的主干专业本课程。因此，该课程教学分三大部分：课堂（理论）教学46学时、伴随课堂教学的实验教学12学时、实训教学（课堂教学前的教学实习3周、课堂教学后的生产实习7周，课外执行）。本大纲主要针对课堂教学和实验教学部分。一、课程的性质与任务1、性质：专业课2、目的和任务：本课程主要讲述钻探过程中的的基本工艺原理、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。通过本课程教学，使学生全面掌握钻探过程中的基本工艺原理，基本掌握各种工艺方法。通过实践教学环节使学生掌握一个机台的基本组成情况（人员及技术力量、设备、钻具、仪器、材料等）。从生产技能上讲应具有能组织一个机台生产的能力，具有一个熟练班长的基本技能。从技术水平上讲，应对一个矿区的钻探生产起到一个工程师的作用，应能根据地质、岩层等情况和地质要求进行整个矿区的钻探工艺设计和钻探施工管理，保证钻探六大质量指标全面完成。二、课程的基本内容：第一章绪论第1节岩土钻掘工程的发展和应用第2节钻进的基本过程第3节钻进方法分类第二章岩土的物理力学性质及其破碎机理第1节岩石的物理力学性质概述第2节外载作用下岩石的应力状态第3节岩石在外载作用下的破碎机理第4节岩石的可钻性指标及坚固性系数第三章钻掘设备及管具第1节钻机第2节钻塔第3节泵及钻井液处理装置第4节空气压缩机第5节钻杆及套管第四章回转钻进钻头与工艺第1节钻进效果指标及钻进规程参数间的关系第2节硬质合金钻进碎岩过程及钻进工艺第3节金刚石钻进碎岩过程及钻进工艺第4节牙轮钻进碎岩过程及钻进工艺第5节钢粒钻进碎岩过程及钻进工艺第6节全面钻头及其钻进工艺第五章冲击、振动载荷作用下的钻进技术第1节概述第2节冲击碎岩机理第3节冲击回转概述第4节液动冲击器及其原理第5节气动潜孔锤原理第6节冲击回转钻头第7节冲击回转钻进规程第8节钢丝绳冲击钻井第9节振动及声波钻井第六章钻井液第1节钻井液的功用与分类第2节泥浆性能及其测试方法第3节造浆粘土与处理剂第4节钻井泥浆配方设计第5节无粘土与气体型钻井液第6节钻井液的循环与固控第七章护壁堵漏第1节复杂地层分类及治理方法综述第2节井壁稳定性及漏涌地层分析第3节水泥护壁堵漏第4节化学浆材及特殊护壁堵漏工艺第八章钻孔弯曲与防治第1节钻孔弯曲及其危害第2节钻孔弯曲的原因及规律第3节钻孔弯曲度测量及仪器第4节钻孔轨迹的描述方法第5节钻孔弯曲的预防与纠正第九章钻探取样第1节钻探取样概述第2节常用取心工具及方法第3节绳索取心工具第4节反循环钻进取心第5节水平井钻进取心钻具第6节岩粉采集和岩样补取第7节特种取心技术三、课程的基本要求注重基础性、系统性和实用性，突出理论联系实际和工程理念。重点讲述：岩土钻掘破碎原理，现代钻掘工程设备、仪表的工作原理，浆液护壁堵漏原理，钻孔弯曲与定向钻进原理，施工过程最优化准则，钻探取样技术原理等内容。四、课程学时分配教学内容学时安排讲课实验课第—章绪论§1岩土钻掘工程的发展和应用§2钻进的基本过程§3钻进方法分类0.50.5第二章岩土物理-力学性质及其破碎机理§1岩石的物理-力学性质概述§2外载作用下岩石的应力状态§3岩石在外载作用下的破碎机理§4岩石的可钻性指标及坚固性系数31112第三章钻掘设备及管具§1钻机§2钻塔§3泵及钻井液处理装置§4空气压缩机§5钻杆及套管1111第四章回转钻进钻头与工艺§1钻进效果指标及钻进规程参数间的关系§2硬质合金钻进碎岩过程及钻进工艺§3金刚石钻进碎岩过程及钻进工艺§4牙轮钻头及其孔底碎岩过程§5钢粒钻进碎岩过程及钻进工艺§6全面钻头及其钻进工艺12.52,522第五章冲击及振动载荷作用下的钻进技术§1概述§2冲击碎岩机理§3冲击回转概述§4液动冲击器及其原理§5气动潜孔锤原理§6冲击回转钻头§7冲击回转钻进规程§8钢丝绳冲击钻井§9振动及声波钻井111111第六章钻井液§1钻井液的功用与分类§2泥浆性能及其测试方法§3造浆粘土与处理剂§4钻井泥浆配方设计§5无粘土与气体型钻井液§6钻井液的循环与固控111112第七章护壁堵漏§1复杂地层分类及治理方法综述§1井壁稳定性及漏涌地层分析§1水泥护壁堵漏§1化学浆材及特殊护壁堵漏工艺11112钻孔弯曲与防治§1钻孔弯曲及其危害§2钻孔弯曲的原因及规律§3钻孔弯曲度测量及仪器§4钻孔轨迹的描述方法§5钻孔弯曲的预防与纠正11112第九章钻探取样§1钻探取样概述§2常用取心工具及方法§3绳索取心工具§4反循环钻进取心§5水平井钻进取心钻具§6岩粉采集和岩样补取§7特种取心技术111112五、本课程与其它课程的联系本课程的前置课程是“高等数学”、“物理学”、“工程力学”、“电工电子学”、“机械零件设计”和专业教学实习等课程。后续课程是“钻井液与工程浆液”、“定向钻进”以及生产实习、毕业设计与毕业论文。建议安排在第5~6学期。六、教学方式方法课堂讲授44个学时，学生做各种实验的实验课12个学时。课堂上着重讲清楚岩土钻掘工程学的基本工艺过程和实际应用意义，以岩石破碎学为基础,分别讲述各种钻进技术方法的工艺原理、碎岩过程及特点、工艺技术参数和相关的机具等，在钻进过程中影响钻进技术质量的因数分析及其保证质量的技术方法、原理等。学生的实际能力主要通过听课和动手做实验来提高。本课程的考核采用平时成绩20%+考试的成绩80%为最终成绩综合考核。七、教材及教学参考书1、教材：《岩土钻掘工程学》，鄢泰宁主编，中国地质大学出版社，2001年。2、参考书：《岩心钻探学》，汤凤林、段隆臣等，中国地质大学出版社，2009《岩心钻探学》，汤凤林等主编，中国地质大学出版社，1997年。《岩土工程钻进原理》，姚爱国等，中国地质大学出版社，2000年。《节水钻探技术》，鄢泰宁、卢传华、蒋国盛、吴翔，中国地质大学出版社，2009。《钻探事故预防与处理知识问答》，胡郁乐等，中南大学出版社，2010。《人造金刚石超硬材料在钻探中的应用》，鄢泰宁、段隆臣等，地质出版社，2011。《检测技术及钻井仪表》，鄢泰宁、胡郁乐等，中国地质大学出版社，2009。《大洋科学钻探》，宁伏龙、蒋国盛等，中国地质大学出版社，2009。《岩心钻探学》，汤凤林、段隆臣等，中国地质大学出