ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по специальности 130102
декан ГРФ
проф. А.С. Егоров
Зав. кафедрой БС
проф. Н.И. Васильев
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ»
(наименование по рабочему учебному плану)
Специальность: 130102 «Технологии геологической разведки»
Специализация: «Технология и техника разведки месторождений
полезных ископаемых»,
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель:
доцент
П.А.Блинов
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Составитель:
доцент П.А.Блинов
Научный редактор:
профессор Н.И. Васильев
1. Цель и задачи дисциплины.
Цель преподавания дисциплины состоит в приобретении студентами знаний об
основных физико-механических свойствах горных пород и процессах их разрушения при
бурении скважин для последующего использования при выборе методов и технических
средств, обеспечивающих эффективное ведение буровых работ.
Задачи дисциплины: изучение физико-механических свойств горных пород и процессов
их разрушения, при проведении геологоразведочных работ; изучение разрушения горных
пород при различных способах бурения скважин; изучение абразивного износа
инструмента в скважине; устойчивость ствола скважины в массиве горных пород;
физические и комбинированные способы разрушения горных пород при бурении скважин.
2. Место дисциплины в структуре ООП.
Теоретической
основой
дисциплины
является
комплекс
общенаучных
и
общеинженерных дисциплин, включающий курсы физики, высшей математики, геологии,
механики. В свою очередь, этот курс предшествует преподаванию ряда профилирующих
технологических дисциплин, обеспечивая их более глубокое понимание.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
ОК-21, ОК-23, ПК-1, ПК-2, ПК-5, ПК-7, ПК-13, ПК-20, ПК-23, ПК-28, ПСК-3.5, ПСК-3.7,
ПСК-3.11, ПСК-3.13, ПСК-3.18.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: Горные породы и их свойства; способы разрушения горных пород при бурении
скважин; основные закономерности разрушение пород при бурении механическими
инструментами, взрывным, термическим, физическим и химическим способами; способы
удаления продуктов разрушения из скважин; методы оценки эффективности разрушения
пород при бурении скважин
Уметь:
- ставить цели и формулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных
функций;
- использовать основные положения метрологии, стандартизации, сертификации;
- грамотно проводить изучение физико-механических свойств горных пород;
- отбирать материал для их лабораторного исследования;
- обрабатывать и систематизировать данные с использованием ПК;
- на основе собранных фактов обосновать выбор наиболее эффективных способов и
технологических схем разрушения горных пород и удаления продуктов разрушения при
бурении скважин.
Владеть:
- нормативами проектной деятельности и навыками составления рабочих проектов,
обзоров, отчетов;
- методами метрологии и стандартизации.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2 зачётные единицы.
Всего
часов
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
Семестры
5
51
51
Лекции
34
34
Практические занятия (ПЗ)
0
0
Семинары (С)
0
0
Лабораторные работы (ЛР)
17
17
Самостоятельная работа (всего)
21
21
21
21
В том числе:
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчётно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы:
Оформление лабораторных работ
Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)
Общая трудоёмкость
час
Экзамен
72
72
зач. ед.
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1
Наименование раздела
дисциплины
Общая характеристика
физико-механических
свойств горных пород
Содержание раздела
Общая характеристика горных пород. Методы изучения
состава и строения пород. Классификация физических
свойств горных пород и их базовые физико-технические
параметры. Механические свойства горных пород и
2
Технологические
показатели
механических свойств
горных пород и методы
их определения
3
Основы механики
горных пород и
процессов их
разрушения при
механических способах
бурении скважин
4
Буримость горных
пород и методы ее
определения
5
Напряженнодеформированное
основные методы их определения. Влияние механических
свойств горных пород на процессы бурения скважин.
Технологические показатели механических свойств
горных пород при бурении скважин: крепость,
динамическая прочность, твердость, хрупкость,
пластичность горных пород, абразивность. Определение
показателей механических свойств горных пород
методом статического вдавливания штампа,
предложенным проф. Е.Ф. Эпштейном.
Методы определения коэффициента динамической
прочности и абразивности горных пород. Закономерности
абразивного изнашивания сталей, твердых сплавов и
алмазов при бурении скважин.
Основы механики сплошных сред: понятие сплошной
среды; напряженное и деформированное состояние
среды; физические соотношения, определяющие среду;
постановка задач механики сплошной среды.
Деформационные свойства горных пород и их
характеристики: связь напряжений и деформаций при
различных стадиях деформирования горных пород,
упругие и пластические характеристики пород, влияние
внешних факторов на их проявление, реологические
свойства пород и методы их моделирования, методы
исследования напряженно-деформированного состояния
горных пород.
Прочностные свойства горных пород и определяющие их
факторы: теории прочности твердых тел и их
применимость для оценки прочности горных пород, роль
дефектов и неоднородностей, влияние строения пород,
внешних факторов, характера и времени действия
нагрузки на прочность пород
Напряженное состояние и механизм разрушения горных
пород при вдавливании инденторов: основные схемы
взаимодействия породоразрушающего инструмента с
забоем скважины, напряженное состояние пород при
вдавливании инденторов, механизм трещинообразования
и выкола породы, особенности разрушения при
динамическом нагружении.
Влияние различных факторов на деформирование и
разрушение горных пород при вдавливании.
Буримость горных пород и методы ее определения.
Основные сведения о буримости горных пород. Влияние
основных факторов на буримость горных пород. Методы
определения буримости горных пород. Классификации
горных пород по буримости при проведении
геологоразведочных работ. Принципы разбивки
геологического разреза на интервалы пород с одинаковой
буримостьювлажных пород, плавлением льдов и горных
пород.
Напряженно-деформированное состояние массива горных
пород в условиях залегания. Естественное напряженное
состояние горных
пород вокруг скважины
и методы обеспечения
длительной
устойчивости ее ствола
6
состояние массива горных пород. Горное давление и его
компоненты в окружающем скважину массиве. Пластовое
давление. Гидростатическое и гидродинамическое
давление промывочной среды в скважине. Напряженнодеформированное состояние горных пород вокруг
бурящейся скважины. Гидроразрыв пласта.
Моделирование процесса смещения стенок скважины.
Условия обеспечения устойчивости ствола скважины в
массиве горных пород. Влияние среды на
деформирование и разрушение горных пород, слагающих
стенки скважины. Выбор технологических параметров
промывочной среды с учетом обеспечения длительной
устойчивости стенок скважины.
Использование физических свойств горных пород при
разработке новых способов их разрушения при бурении
скважин. Тепловые, термические и термомеханические
способы бурения, область их эффективного применения.
Использование
физических свойств
горных пород в
разработке новых
способов их
разрушения при
бурении скважин
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ Наименование
п/п обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
1 Бурение скважин
2
3
4
5
Бурение скважин на
жидкие и
газообразные
полезные ископаемые
Современные
технологии бурения
скважин на твердые
полезные ископаемые
Оптимизация в
геологоразведочном
производстве
Гидроаэромеханика
при бурении
Дипломное
проектирование
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
11
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела
дисциплины
Лекции Прак. Лаб.
зан. зан.
Семин.
СРС
Всего
час.
п/п
1
2
3
4
5
6
Общая характеристика физикомеханических свойств горных
пород
Технологические показатели
механических свойств горных
пород и методы их определения
Основы механики горных пород
и процессов их разрушения при
механических способах бурении
скважин
Буримость горных пород и
методы ее определения
Напряженно-деформированное
состояние горных пород вокруг
скважины и методы обеспечения
длительной устойчивости ее
ствола
Использование физических
свойств горных пород в
разработке новых способов их
разрушения при бурении скважин
4
8
6
8
7
4
4
6
4
6. Лабораторный практикум:
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
2
Определение категории горных пород по буримости
на основе объединенного значения динамической
прочности и абразивности пород
Определение категории горных пород по буримости с
помощью прибора «ВИТР-ОТ»
Определение абразивности горных пород по методу
Л.И. Барона и А.В. Кузнецова
Определение статической твердости и связанных с ней
механических свойств горных пород с помощью
экспериментальной установки УМГП-3 по методу
Л.А. Шрейнера
Определение мощности на разрушение горной породы
при бурении алмазной коронкой
1
2
3
2
4
3
4
5
3
7. Практические занятия (семинары): не предусмотрены.
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрены
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Трудоёмкость
(час.)
4
2
4
3
4
1. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А. Техника и технология бурения нефтяных
и газовых скважин: Учеб, для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003. - 1007 с.
2. Бурение разведочных скважин. Учеб. для вузов/ Н.В. Соловьев, В,В, Кривошеев, Д.Н.
Башкатов и др. – М.: Высш. шк. 2007. – 904 с.
3. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. Афанасьев И.С., Блинов Г.А.,
Пономарев П.П. и др. – СПб.: ООО «Недра», 2000,- 712 с.
б) дополнительная литература
1. Башкатов И.А., Картозия Б.А. Механические процессы в породных массивах. Учебник
для вузов. М., Недра, 1986, 272 с.
2. Войтенко В.С. Прикладная геомеханика в бурении. М., Недра, 1990, 252 с.
3. Новые методы разрушения горных пород. Учебное пособие для вузов. / Емелин М.А.,
Морозов В.Н., Новиков Н.П. и др. М., Недра, 1990, 240 с.
6. Рабинович Н.Р. Инженерные задачи механики сплошной среды в бурении. - М., Недра,
1989, 270 с.
4. Разведочное бурение: Учеб. для вузов. / А.Г. Калинин, О.В. Ошкордин,
В.М. Питерский, Н.В. Соловьев. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000. - 748 с.
5. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. Учебник для вузов.-4-е изд.,
М., Недра, 1984, 359 с.
6. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. Учебник для
вузов. - 3-е изд., М., Недра, 1994, 262 с.
в) программное обеспечение: Microsoft Office.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: ресурсы Интернет.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
а) Специализированные аудитории, оснащённые стендовым материалом, образцами
технических средств для бурения скважин
б) кафедральный компьютерный центр
в) лаборатория разрушения горных пород (ауд. 2005): УМГП-3; ПОК; ПОАП-2М; ВИТРОТ; прибор определения абразивности горных пород по методу Л.И. Барона и
А.В.Кузнецова
_____________________________________________________________________________
Разработчики:
кафедра БС
доцент П.А. Блинов