课程编码：08263085
课程名称：岩土钻凿工艺学
英文名称：Rock and Soil Drilling Engineering
开课学期：第五学期
学时/学分：48/3（其中实验学时8）
课程类型：专业教育课，必修课
开课专业：勘查技术与工程（勘察工程方向）
选用教材：李世忠主编，《钻探工艺学（上册）》，地质出版社，1992年6月第一版
主要参考书：
1、鄢泰宁主编：《岩土钻掘工程学》，中国地质大学出版社，2001年第一版。
2、屠厚泽主编：《钻探工程学》，中国地质大学出版社，1988年第一版。
3、陈庭根主编：《钻井工程理论与技术》，石油大学出版社，2000年第一版。
执笔人：刘宝昌
一、课程性质、目的与任务
岩土钻凿工艺学是勘察工程专业本科生必修的一门专业主干课。本课程主要讲述岩土钻凿过程中的基本工艺原理、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。通过本课程的教学，使学生掌握岩土钻凿工艺与设备的基本工作原理；了解岩土钻凿施工的工作过程和基本规律，掌握岩土钻凿施工的有效方法和合理程序；了解岩土钻凿技术的发展动态，掌握岩土钻凿的新技术、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开阔思路，拓宽知识面，提高分析问题和解决问题的能力，为今后从事岩土钻凿工作打下良好的基础。 二、教学基本要求
1、了解岩土钻凿工程的性质、内容、地位、任务、应用领域、发展历史、现状及发展趋势。
2、掌握与岩土钻凿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。
三、各章节内容及学时分配
绪论（2学时）
一、岩土钻凿工艺学概述；
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
水培鱼缸
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
四、实验
1、实验目的与任务：本课程实验的目的在于通过本课的实验教学，使学生掌握岩土钻凿工程学所涉及的岩石力学性质测定方法及可钻性分级方法；掌握常用钻探工具及钻头的类型、规格、结构及用途；通过钻进实验，能够根据所钻岩石确定钻进方法、钻头类型，设计钻进规程参数，熟悉钻机操作和钻进规程参数各种仪表的应用；熟悉常用钻孔测斜仪的结构、工作原理和使用条件，掌握常用测斜仪的操作方法。通过实验教学，加深对课程教学的有关原理、工艺等知识内容的理解，培养学生综合应用所学专业知识的技能。
2、实验内容及要求：
（1）掌握常用的岩石力学性质测定仪器的操作方法，掌握根据岩石力学性质对其进行可钻性分级的方法。
（2）掌握常用钻探工具（包括钻进工具、提引工具、拧卸工具、打捞工具）及钻头的类型、规格、结构及用途，并能对钻头进行测绘。
（3）熟悉钻机操作和钻进规程参数各种仪表的应用，能够根据所钻岩石确定钻进方法、钻头类型，设计钻进规程参数；
（4）熟悉常用钻孔测斜仪的结构、工作原理和使用条件，掌握常用测斜仪的操作方法。
3、实验教材：《岩土钻凿工程学Ⅰ实验指导书》
4、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
及可钻性
分级实验测定岩石的压入硬
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。
综合型2压入硬度计、摆球硬
n-苯基咔唑
度计、肖氏硬度计、
洛氏硬度计、岩石超
声波测试仪、岩石点渣土车管理系统
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；
砂浆机
钻孔质量
实验室
2钻探工具
及钻头实
验熟悉各种常用钻探
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、
综合型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
钻探工艺
三辊轧管机实验室
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。钻头、钢粒钻头；卡尺、角尺。
3钻进实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。设计型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
测量与仪
器实验熟悉和了解JXY—
2单点测斜仪、JJX
一3型多点测斜仪
的结构、工作原理
软硬件协同设计
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
角和方位角的变化
曲线。
综合型2JU—1000型钻机，φ
50mm钻杆；升降绞
车，钢丝绳，三芯电
缆线；JXY—2型测斜
仪和JJX—3测斜仪；
拧卸工具，常用小工
具。
钻进质量
实验室
五、考核方式：建议采用考试的方式评定成绩。
六、备注：无
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