2021年湖北自考11765 钻探工程教材大纲

  湖北省高等教育自学考试课程考试大纲

  课程名称：钻探工程 课程代码：11765

  第一部分 课程性质与目标

  课程性质与特点《钻探工程》是测绘与地质工程技术专业的一门应用技术课程。本课程的特点是：运用《普通地质学》、《机械基础与液压技术》、《岩土钻掘设备》、《钻井液与堵漏》等课程的基本理论，按照一定的工艺技术和施工措施，达到工程施工的目的。所以《钻探工程》是一门应用性很强的工艺技术课。

  二、课程目标与基本要求

  本课程的任务是通过本课程的教学使学生了解钻探工程的基本知识，理解钻探工程施工过程；了解钻探工程施工的设备、管材及工具；掌握钻探施工的钻探方法、岩矿心采取方法、钻孔冲洗液与护壁堵漏的方法和措施；了解常见孔内事故的处理方法，水文地质与水文钻探，岩土工程钻探的施工工艺。

  学生通过学习本课程，应达到以下基本要求：

  （1）掌握普通地质学、钻探工程、钻探设备、钻井液与堵漏等基本知识；

  （2）掌握钻探、掘进常用技术方法，掌握钻孔设计、施工基本技术的基本知识；

  （3）具备钻井液、泥浆的选型、配制、性能参数的测定等基本技能；

  （4）能够处理相关钻井事故，钻进设备的维护、维修等技能；

  （5）具备选择钻进施工方案、钻进规程参数等技能；

  （6）了解定向钻进技术等基础理论知识；

  （7）具有从事工程、地质钻探施工、管理和设计的基本能力；

  三、与本专业其他课程的关系

  学习本课程需先学习《地质学》、《水文地质学基础》、《工程地质勘查技术》为后续课程打下理论基础。

  第二部分 考核内容与考核目标

  第一章 绪论

  一、学习目的与要求

  通过绪论的学习，使学生掌握钻探工程技术的相关概念，了解钻探工程的研究对象及研究内容；掌握钻探工程的类型及应用范围；了解钻探工程技术的发展概况。

  具体要求：

  1．掌握钻探工程的基本概念;

  2．了解钻探工程技术的应用范围；

  3．掌握钻探工程技术的分类。

  4．了解钻探技术的发展。

  二、考核知识点与考核目标

  识记：钻探工程、钻孔、钻进、钻探工艺的概念。

  理解：钻探工程技术的应用。

  第二章 岩石的物理力学性质

  一、学习目的与要求：

  通过本章的学习，使学生了解岩石的矿物成分、结构、成因和物理力学性质。掌握岩石可钻性的概念、岩石可钻性分级；了解钻头碎岩刃具与岩石作用的主要方式、钻头碎岩刃具与岩石作用的主要方式、静载作用下的岩石应力状态；了解外载作用下岩石的破碎过程。

  具体要求：

  1．了解岩石的密度、空隙性、岩石的水理性质、岩石的松散性和流散性、岩石的稳定性的含义；

  2．掌握岩石的力学性质（强度、硬度、弹性、塑性、脆性、异向性、研磨性）的相关特性；

  3．掌握影响可钻性的因素和可钻性分级。

  二、考核知识点与目标：

  识记：密度、空隙性、岩石的水理性质、岩石的松散性、流散性、岩石的稳定性、强度、硬度、弹性、塑性、脆性、异向性、研磨性、可钻性的基本概念。

  理解：影响岩石可钻性的因素、岩石可钻性分级。

  应用：掌握影响岩石可钻性的技术条件、静载作用下的岩石应力状态、外载作用下岩石的破碎过程。

  第三章 钻探设备、管材及工具

  一、学习目的与要求：

  通过本章的教学，使学生了解钻机、泥浆泵的性能；掌握钻机、泥浆泵的类型及其工作原理；了解钻探用管材的类别；熟悉钻探工具的类型及使用方法、规格大小；了解钻探的附属设备的类型。

  具体要求：

  1．了解各种钻机的用途、特点；

  2．掌握钻机的类型的划分、组成及其工作原理；

  3．了解泥浆泵的用途、类型；

  4．掌握泥浆泵的主要组成和工作原理；

  5. 了解钻探用管材的类型及其规格；

  6. 了解钻探用的附属设备的类型及其适用范围。

  二、考核知识点与考核目标：

  识记：钻机、基本参数、主要参数、泥浆泵、钻进工具、岩心提断器、岩心管、套管、异径接头、水接头、提引工具、打捞工具、钻塔的基本概念。

  理解：钻机的基本参数、钻机的系列标志、泥浆泵的类型、钻探工具、钻机的系列分类及组成、钻塔的类型。

  应用：钻机的范围的应用及其工作原理、泥浆泵的用途及工作原理、各种钻探工具使用方法。

  第四章 钻进前工作与开孔

  一、学习目的与要求：

  通过本章的教学，使学生掌握钻孔设计内容及方法、掌握设备安装工作流程和方法；重点掌握不同地层开孔方法及开孔钻进注意事项。

  具体要求：

  1．掌握钻孔设计内容及钻孔结构选择考虑因素；

  2．了解常见钻孔结构类型适用条件及施工技术参数；

  3．掌握设备安装方法；

  4. 了解开孔前检查内容；

  5. 掌握不同地层开孔方法及开孔钻进注意事项。

  二、考核知识点与考核目标

  识记：钻孔设计内容、钻孔结构、钻孔分类。

  理解：钻孔设计原理、钻孔合理选择方法、开孔检查目的、开孔注意事项。

  应用：钻孔结构设计、设备安装、开孔方法选择、开孔钻进。

  第五章 钻进方法

  一、学习目的与要求：

  通过本章的教学，使学生掌握钻孔的主要指标；重点掌握硬质合金、金刚石钻进方法；理解硬质合金钻进、金刚石钻进的操作规程和破碎岩石的机理；掌握硬质合金钻进、金刚石钻进的适应范围；了解钢粒钻进、冲击、冲击回转钻进方法和应用。

  具体要求：

  1．掌握钻孔的六项指标和钻探的施工过程；

  2．掌握硬质合金钻进的破碎岩石机理、操作规程；

  3．掌握金刚石钻进的破碎机理、操作规程；

  4. 了解钢粒钻进的操作规程；

  5. 了解冲击、冲击回转钻进的操作规程。

  二、考核知识点与考核目标

  识记：钻孔的六项指标、硬质合金钻进、金刚石钻进、钢粒钻进、冲击钻进、硬质合金切削具的镶焊角、转速、泵量、钻压、冲击高度、冲击次数、岩粉的密度的基本概念。

  理解：硬质合金钻进、金刚石钻进、钢粒钻进、冲击钻进破碎岩石机理。

  应用：硬质合金钻进、金刚石钻进、钢粒钻进、冲击钻进操作规程。

  第六章 土样及岩（矿）芯的采取

  一、学习目的与要求：

  通过本章的学习，了解在钻探工程中，不仅要求提高钻进效率，更重要的是要保证钻孔的质量。采取样品的质量直接影响着工程地质调查、地质构造的判断、矿产资源评价、水文地质调查，以及提交矿产储量的准确性与可靠性。因此，如何从钻孔中取全、取准可靠的实物地质资料是保证钻探工程质量的关键技术之一。使学生了解土样的类型和对土样采取的质量要求；掌握土样、岩（矿）芯的采取方法；熟悉常用的取芯工具的结构特点；了解影响岩矿芯采取的因素。

  具体要求：

  1．了解土样的种类及质量要求；

  2．掌握土样、岩（矿）芯的采取方法；

  3．熟悉常见的取芯工具机构特点和工作原理；

  4.了解影响岩矿芯采取的因素。

  二、考核知识点与考核目标

  识记：扰动土试样、原状土试样、卡料卡取法、卡簧卡取法、沉淀卡取法、双动双管钻具、单动双管钻具、绳索取芯钻具、无泵反循环钻具的基本概念；

  理解：土样的类型、土样采取的要求、取芯工具的结构原理和工作原理；

  应用：土样、岩（矿）芯的采取方法、影响岩矿芯采取的因素。

  第七章 钻孔弯曲

  一、学习目的与要求：

  通过本章的学习，了解在钻孔施工过程中，由于种种原因钻孔实际轴线偏离了设计轴线、偏离的程度；钻孔弯曲度是判断钻探质量的重要指标之一。因此，要求学生了解钻孔弯曲的类型和弯曲原因；掌握钻孔弯曲的测量方法。

  具体要求：

  1．了解钻孔弯曲的原因；

  2．掌握钻孔弯曲的测量方法；

  3、掌握钻孔弯曲预防与纠正的工艺方法。

  二、考核知识点与考核目标

  识记：钻孔弯曲、顶角、方位角、倾角、顺层跑、顶层进、定向钻进的基本概念。

  理解：钻孔弯曲的测量方法；钻孔弯曲的原因。

  应用：钻孔弯曲预防与纠正的工艺方法。

  第八章 钻孔冲洗液与护壁堵漏

  一、学习目的与要求：

  通过本章的学习，使学生了解钻孔冲洗液与护壁堵漏在钻探施工过程中的地位和目的；掌握钻孔冲洗液与护壁堵漏的类型、性能要求；了解泥浆的性能的测定。

  具体要求：

  1．掌握冲洗液的类型及主要性能要求；

  2．掌握泥浆的类型、性能的测定；

  3．掌握复杂地层护壁堵漏的方法。

  二、考核知识点与考核目标

  识记：冲洗液的类型、黏度、相对密度、含砂量、滤水量、造壁能、胶体率、稳定性、静切力、氢离子浓度值的基本概念。

  理解：冲洗液性能要求；护壁堵漏的方法。

  应用：泥浆性能的测定、复杂地层的护壁堵漏。

  第九章 孔内事故的预防与处理

  一、学习目的与要求：

  通过本章的教学，了解在钻探工程施工过程中，由于种种原因发生各种中断正常钻进的突然事件；使学生掌握孔内事故处理的基本方法。

  具体要求：

  1．掌握孔内事故处理的基本方法；

  2．分析典型孔内事故的处理方法；

  二、考核知识点与考核目标

  识记：孔内事故、特殊孔内事故的相关概念。

  理解：常见事故处理方法、孔内事故处理原则及预防。

  应用：钻具断脱跑事故、钻具卡夹钻事故钻具烧埋事故、套管事故与孔内落物事故实例分析

  第十章 终孔及简易水文地质观测

  一、学习目的与要求：

  通过本章教学，使学生掌握掌握终孔、封孔、简易水文地质观测的目的要求。

  具体要求：

  掌握终孔工作内容、原始报表记录内容及深孔校正的相关知识。掌握封孔的工艺要求及其材料，封孔质量检查方法、封孔质量问题及预防措施。3．掌握简易水文地质观测内容及方法。

  4．遵守终孔、封孔的相关要求；

  二、考核知识点与考核目标

  识记：原始报表的内容、封孔、静水位、动水位的基本概念。

  理解：终孔、封孔的目的要求、简易水文地质观测的内容。

  应用：封孔的工艺要求及其材料、简易水文地质观测的方法。

  第十一章 水文地质与水井钻探

  一、学习目的与要求：

  通过本章教学，了解水文水井钻探是利用钻探工程的基本原理和基本方法进行勘探和开发地下水的重要手段。使学生了解水文地质钻探的类型；掌握水文水井的钻进方法；掌握水文水井成井工艺过程及成井方法。

  具体要求：

  1．了解水文地质钻孔的类型及特点；

  2．了解水文水井的钻孔结构形式；

  3．掌握水文水井的钻进方法；

  4．掌握水文水井的成井工艺。

  二、考核知识点与考核目标

  识记：水文地质钻探、冲井钻进、回转钻进、空气钻进、潜孔锤钻进、反循环钻进、振动钻进、冲井、下管、填砾、止水、洗井、抽水试验的基本概念。

  理解：水文水井的钻进的特点、泵吸反循环工作原理、气压反循环工作原理、射流反循环工作原理、井管类型的选择、填砾的方法、止水的方法。

  应用：水文水井成井钻孔结构、供水井钻孔结构、水文水井的钻进方法、水文水井工艺。

  第十二章 岩土工程钻探

  一、学习目的与要求：

  通过本章教学，了解岩土工程钻探是在地基基础工程、边坡工程、洞室工程、支护工程、岩土环境工程等多方面进行岩土工程勘察、施工和检测的重要方法。使学生了解岩土工程钻探的特点和应用范围；掌握岩土工程钻探的施工方法。

  具体要求：

  1．了解工程地质钻探的应用范围；

  2．掌握工程地质钻探的施工方法；

  3．了解岩土工程施工钻探应用范围。

  二、考核知识点与考核目标

  识记：样品的采取、触探、动力触探、静力触探、基础施工钻探、地基处理的相关概念。

  理解：工程地质钻探方法、影响原状土样质量的因素、地基处理的方法

  应用：静力触探的施工方法及原理、基础施工钻探的应用

  第三部分 有关说明与实施要求

  一、考核的能力层次表述

  本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：

  识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

  理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

  应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

  二、教材

  指定教材《钻探工程技术》第2版，马锁柱、李玲玲主编，黄河水利出版社，2016年

  参考教材《钻探工程》，王利明等主编，南开大学出版社，2014年

  三、自学方法指导

  1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

  2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

  3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

  4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识、培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

  四、对社会助学的要求

  1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

  2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

  3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

  4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

  5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

  6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导学生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

  7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

  助学学时：本课程共3学分，建议总课时72学时，其中助学课时分配如下：

  五、关于命题考试的若干规定

  本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 20%，“理解”为30%，“应用”为 50%。试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。试题类型一般分为：选择题、填空题、名词解释题、问答题、判断题、应用题、论述题。考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分合格。六、题型示例

  一、名词解释

  1、定向钻进 2、钻孔 3、孔内事故 4.泥浆的相对密度

  二、填空题

  1．根据钻孔中心线的和，地表钻探可以分为垂直钻孔钻进、倾斜钻孔钻进和水平钻孔钻进。

  2.取芯式合金钻头可根据钻进岩石的性质，分为和两种。

  3．当冲洗液量过大时，对岩心有较强的，正确选择冲洗液在孔底取芯处

  的有助于减少岩心的损失。

  4．换径钻头应采用针状合金钻头或旧金刚石钻头，并用较小和钻进，严防孔斜。

  三、单项选择题

  1．XY-4型岩心钻机的钻进方式是（ ）

  A．冲击式 B．回转式 C．振动式 D．复合式

  2．在硬质合金钻进较软、塑性地层时，切削具的镶焊角一般采用（ ）

  A．负前角斜镶 B．直角正镶 C．正前角斜镶 D．任意角镶焊

  3．钻探用硬质合金YG8的含钴量是（ ）

  A．2% B．4% C．6% D．8%

  四、多项选择题

  1．钻探用岩心管的长度一般为（ ）

  A．1.5m B．3.0m C．4.5m

  D．5.5m E．6.5m

  2．影响岩（矿）心采取率的因素有（ ）

  A．地质因素 B．工艺因素 C．气候因素

  D．人工因素 E．设备因素

  五、简答题

  1.简述钻探用YG类硬质合金的性能。

  2.简述硬质合金切削具排列形式的适应范围。

  3.简述金刚石钻进“三必提”、“五不扫”的正确操作方法。

  六、论述题

  1、试分析SC-56型绳索取芯钻具的主要机构的工作原理。

  2、试分析硬质合金切削具的镶焊角，对不同地层钻进的适应范围。