Рабочая программа ОА 2014

УТВЕРЖДАЮ
Директор Института природных
ресурсов
____________А.Ю. Дмитриев
«___» _____________2014г.
БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ)
ОЧИСТНЫЕ АГЕНТЫ
Направление (специальность) ООП 21.05.03 «Технология геологической
разведки»
Номер кластера (для унифицированных дисциплин)
Профиль(и) подготовки (специализация, программа)
Квалификация (степень) Горный инженер - буровик
Базовый учебный план приема 2014 г.
Курс 4 семестр 7
Количество кредитов 6
Код дисциплины С1.В.М.5.3.4 Очистные агенты
Виды учебной деятельности
Временной ресурс по очной форме обучения
Лекции, ч
Практические занятия, ч
Лабораторные занятия, ч
Аудиторные занятия, ч
Самостоятельная работа, ч
ИТОГО, ч
Вид промежуточной аттестации экзамен
Обеспечивающее подразделение кафедра БС ИПР
32
--32
64
152
216
Заведующий кафедрой_____________
К.М. Минаев
Руководитель ООП _______________
Г.Г. Номоконова
(ФИО)
(ФИО)
Преподаватель
________________
2014г.
Л. Н. Нечаева
(ФИО)
1.ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В соответствии с целями ООП 21.05.03 «Технология геологической разведки»
Код
цели
Ц1
Ц2
Ц3
Формулировка цели
Готовность выпускников к
производственнотехнологической и проектной
деятельности, обеспечивающей
модернизацию, внедрение и
эксплуатацию оборудования для
бурения геологоразведочных,
технических скважин и скважин
на воду
Готовность выпускников к
междисциплинарной
экспериментальноисследовательской деятельности
для решения задач, связанных с
разработкой инновационных
эффективных методов бурения
геологоразведочных, технических
скважин и скважин на воду
Готовность выпускников к
организационно-управленческой
деятельности для принятия
профессиональных решений в
междисциплинарных областях
современных геологоразведочных
технологий с использованием
принципов менеджмента и
управления
Требования ФГОС
и заинтересованных
работодателей
Требования ФГОС, критерии
АИОР, соответствие
международным стандартам
EUR–ACE и FEANI. Потребности
научно-исследовательских
центров и предприятий
промышленности ОАО «НЕДРА
КУЗБАССА», ОАО «Дукатская
Горно-геологическая компания»,
ФУГП «Запсибгеолсъемка», ООО
«Белон-Геология», ЗАО
«Амакинская ГРЭ», ОАО
«ВОЛКОВГЕОЛОГИЯ», ООО
«Прикладная геология»
Требования ФГОС, критерии
АИОР, соответствие
международным стандартам EUR–
ACE и FEANI. Потребности
предприятий геологоразведочной
отрасли
Требования ФГОС, критерии
АИОР, соответствие
международным стандартам
EUR–ACE и FEANI, запросы
отечественных и зарубежных
работодателей
Для достижения этой цели решаются задачи по изучению:
 способов бурения геологоразведочных, технических скважин и скважин
на воду;
 основ технологии бурения скважин; возможных осложнений,
возникающих при бурении скважин и влияющих в дальнейшем на их
эксплуатацию;
2.МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина С1.В.М.5.3.4 «Очистные агенты» входит в перечень дисциплин
профессионального цикла (дисциплины специализации) ООП направления
подготовки специалистов 21.05.03.
Взаимосвязь дисциплины с другими составляющими ООП следующая:
 пререквизиты С1.БМ2.5 Химия, С1.ВМ4.13 Бурение скважин
 корреквизиты – С1.В.М5.3.9 Сооружение и ремонт водозаборных
скважин
Студент обеспечивается:

учебными пособиями и методическими указаниями по выполнению
лабораторных работ;

заданиями для выполнения индивидуальных работ.
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В соответствии с ООП направления подготовки специалистов 21.05.03.
«Технология геологической разведки» результаты освоения дисциплины
следующие:
В соответствии с профессиональными компетенциями
в области производственно-технологической деятельности
Способность управлять системой
Требования ФГОС
технологических процессов,
Р5
ВПО (ПК-6, ПК-7,
эксплуатировать и обслуживать комплекс
ПК-8)
геологоразведочных объектов
в области организационно-управленческой деятельности
Эффективно работать индивидуально, в
Требования ФГОС
качестве члена команды по
ВПО (ПК-12)
междисциплинарной тематике, а также
(EAC-4.2-h),
руководить командой для решения
Р8
профессиональных инновационных задач (ABET-3d),
в соответствии с требованиями
корпоративной культуры предприятия и
толерантности
в области экспериментально-исследовательской деятельности
Определять, систематизировать и получать
Требования ФГОС
Р9
необходимые данные для деятельности в
ВПО (ПК-17)
сфере геологоразведочной отрасли
В соответствии с ООП направления подготовки специалистов 21.05.03.
«Технология геологической разведки» взаимное соответствие целей ООП и
результатов обучения следующее
Результаты обучения
Р5
Р8
Р9
Цели ООП
Ц1
+
Ц2
+
+
Ц3
+
+
+
В результате освоения дисциплины студент должен продемонстрировать
результаты образования, в соответствии с данными ООП направления
подготовки специалистов 21.05.03. «Технология геологической разведки»:
знания – З5.9, З7.2, З 9.8; умения – У5.14, У8.4, У 9.7, У9.8, .10; владение – В
5.10, В8.4, В9.7, В9.8 (см. ООП).
В результате изучения дисциплины «Очистные агенты» обучающийся
должен:
ЗНАТЬ:
основные термины и определения, конструкция скважины, классификации
скважин (ПК-1, ПК-4, ПК-17);
историю, проблемы и перспективы развития технологии бурения скважин (ОК1, ОК-11);
технологические процессы производственного процесса сооружения скважин
(ПК-7);
методику проектирования конструкции скважин, расчета обсадных колонн и
тампонирования обеспечения основных технологических процессов (ПК-7);
УМЕТЬ:
практически применять методы моделирования технологических процессов
бурения скважин (ПК-20);
рассчитывать конструкции скважин (ПК-22);
разрабатывать технологию бурения скважин (ПК-7, ПК-8, ПК-10);
использовать технические средства для измерения параметров буровых
промывочных жидкостей (ПК-8);
проводить аналитические работы по проблеме бурения геотехнологических
скважин (ПК-19);
ВЛАДЕТЬ:
- опытом построения простейших математических моделей типовых
профессиональных задач (ОК-1, ОК-3, ПК-5, ПК-19, ПК-20);
- математическими методами решения естественнонаучных задач (ОК-1, ОК-3,
ПК-5, ПК-2, ПК-19);
- опытом анализа содержательной интерпретации полученных результатов
(ОК-1, ОК-3, ПК-5).
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и
демонстрирует
следующие
общекультурные
и
профессиональные
компетенции, сформированные в соответствии с ФГОС ВПО по подготовке
специалистов 21.05.03. «Технология геологической разведки», квалификация
«горный инженер - буровик».
1
–
ОБЩЕКУЛЬТУРНЫЕ (ОК)
способность:
обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и
выбирать пути ее достижения (ОК-1)
–
проявлять инициативу, находить организационно-управленческие
решения и нести за них ответственность (ОК-6)
–
использовать нормативные правовые документы в своей деятельности
(ОК-7)
стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и
мастерства (ОК-9)
–
2
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ (ПК)
общепрофессиональные
способность:
самостоятельно приобретать новые знания, используя современные
образовательные и информационные технологии (ПК-1)
использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности, применять методы математического
анализа и моделирования, теоретического и экспериментального
исследования (ПК-2)
составлять и оформлять
документацию (ПК-5)
научно-техническую
и
служебную
производственно-технологическая деятельность
способность:
применять процессный подход в практической деятельности, сочетать
теорию и практику (ПК-6)
эксплуатировать и обслуживать технологическое оборудование,
используемое при сооружении геологоразведочных скважин
(ПК-8)
оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности
технологических процессов в геологоразведочном производстве (ПК-9)
применять в практической деятельности принципы рационального
использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-10)
организационно-управленческая деятельность
способность:
использовать методы технико-экономического анализа (ПК-13)
экспериментально-исследовательская деятельность
способность:
изучать и анализировать отечественную и зарубежную научнотехническую информацию по направлению исследований в области
бурения скважин (ПК-17)
использовать физико-математический аппарат для решения
расчетно-аналитических
задач,
возникающих
в
ходе
профессиональной деятельности (ПК-19)
–
_
проектная деятельность
способность:
осуществлять сбор данных для выполнения работ по
проектированию бурения скважин (ПК-21)
выполнять отдельные элементы проектов на стадиях эскизного,
технического и рабочего проектирования (ПК-22)
3. Структура и содержание дисциплины
Таблица 1
Темы лекционных занятий
№ п./п
1
2
3
4
5
Итого
Название лекционного модуля дисциплины
Введение. Роль и значение буровых работ. Способы
удаления продуктов разрушения. Очистные агенты.
Функциональные свойства буровых растворов и их
оценка
Материалы для приготовления и регулирования
свойств буровых растворов
Типы очистных агентов и их возможности
Приготовление и очистка буровых растворов
Объем, ч.
4
8
6
8
6
32
1. Введение
Содержание и задачи дисциплины, ее роль в подготовке специалистов по
бурению нефтяных и газовых скважин, структура и связь с другими
дисциплинами.
1.1. Общие сведения о способах удаления продуктов разрушения и об
очистных агентах
Общая
характеристика
гидравлического,
пневматического
и
комбинированного (гидропневматического) способов удаления продуктов
разрушения при бурении. Краткая история развития области знания о способах
удаления продуктов разрушения и очистных агентах: буровых растворах,
газообразных агентах и газожидкостных смесях.
1.2. Современные функции буровых растворов и требования,
предъявляемые к ним
Основные функции: очистка забоя скважины от шлама и
транспортирование его на поверхность, охлаждение породоразрушающего
инструмента, передача энергии гидравлическим забойным двигателям.
Дополнительные функции: обеспечение устойчивости горных пород в
околоствольном пространстве скважины, создание статического равновесия в
системе «ствол скважины - пласт», удержание частиц разрушенной породы во
взвешенном состоянии в периоды прекращения циркуляции, снижение сил
трения между контактирующими в скважине поверхностями и их износа.
Требования: интенсификация процесса разрушения горных пород на
забое скважины, предотвращение коррозии бурового инструмента и
оборудования, сохранение проницаемости продуктивных горизонтов при их
вскрытии, обеспечение получения достоверной геолого-геофизической
информации,
устойчивость
к
возмущающим
воздействиям,
пожаробезопасность, экологичность, рентабельность и др.
1.3. Основы физико-химии очистных агентов
Понятие об очистных агентах, как гомогенных (однофазных) и
гетерогенных (многофазных) физико-химических системах. Компоненты и
составные части гомогенных систем. Показатели, характеризующие степень
измельчения вещества. Классификация физико-химических систем по степени
дисперсности. Классификация гетерогенных дисперсных систем с жидкой
дисперсионной средой по агрегатному состоянию дисперсной фазы.
Классификация очистных агентов, как физико-химических систем, по
числу фаз, агрегатному состоянию дисперсионной среды и ее характеру
(природе), агрегатному состоянию дисперсной фазы и другим признакам
(степени и составу минерализации дисперсионной среды, количеству
дисперсной фазы, способу ее получения, способу приготовления буровых
растворов).
2. Функциональные свойства буровых растворов и их оценка
2.1. Плотность
Определение плотности, размерность. Роль плотности бурового раствора
в создании статического равновесия в системе «ствол скважины - пласт», в
обеспечении устойчивости стенок скважин, в удержании частиц шлама во
взвешенном состоянии в периоды прекращения циркуляции, в очистке забоя
скважины от частиц разрушенной породы и бурового раствора от шлама в
очистной циркуляционной системе.
Общие требования к значениям плотности бурового раствора с позиций
получения высоких технико-экономических показателей буровых работ и
действующих правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности.
Устройство ареометра АБР-1, рычажных весов-плотномера ВРП-1 и порядок
работы с ними.
2.2. Структурно-механические свойства
Понятие о бесструктурных (золи) и структурированных (гели) буровых
растворах. Явление тиксотропии. Определение статического напряжения
сдвига (СНС), размерность. Связь между величиной СНС и размером частиц
шлама, удерживаемых во взвешенном состоянии в периоды прекращения
циркуляции. Влияние СНС на условия очистки бурового раствора от шлама на
поверхности, на величину и амплитуду колебаний давления в скважине при
СПО и пуске бурового насоса. Общие требования к величине СНС. Устройство
прибора СНС-2 и порядок работы с ним.
Понятие о коэффициенте
тиксотропии.
2.3. Реологические свойства
Понятие о вязкости, ламинарном (струйном) и турбулентном режимах
течения потока бурового раствора и градиенте скорости сдвига. Закон
внутреннего трения Ньютона. Реограмма ньютоновской жидкости, показатель
ее реологических свойств, его графическое представление и размерность.
Реограмма псевдопластичной жидкости. Закон Оствальда - де Ваале.
Показатели реологических свойств псевдопластичной жидкости, их физическая
суть, графическое представление и размерности.
Реограмма вязкопластичной жидкости. Закон Бингама - Шведова.
Показатели реологических свойств вязкопластичной жидкости, их физическая
суть, графическое представление и размерности.
Схема и принцип работы ротационного вискозиметра. Определение
касательных напряжений и скоростей сдвига в кольцевом зазоре вискозиметра.
Понятие об эффективной вязкости. Определение эффективной вязкости
псевдопластичных жидкостей в различных каналах циркуляционной системы
скважины.
Методика расчета значений пластической вязкости, динамического
напряжения сдвига, коэффициента пластичности, показателя неньютоновского
поведения, показателя консистенции, эффективной вязкости при скорости
сдвига равной 100 с-1 и эффективной вязкости при полностью разрушенной
структуре по результатам реометрических измерений. Марки применяемых
ротационных вискозиметров, их возможности и недостатки.
Схема и принцип работы капиллярного (трубчатого) вискозиметра.
Область применения капиллярных вискозиметров, их достоинства и
недостатки. Устройство полевого вискозиметра ВБР-1. Методика определения
условной вязкости бурового раствора.
Влияние показателей реологических свойств бурового раствора на
степень очистки забоя скважины от шлама, степень охлаждения
породоразрушающего инструмента, транспортирующую способность потока,
величину гидравлических сопротивлений в циркуляционной системе скважины
и гидродинамического давления на ее забой и стенки в процессе бурения;
амплитуду колебаний давления при пуске и остановке насосов, выполнении
СПО и проработке скважины с расхаживанием бурильной колонны;
интенсивность обогащения бурового раствора шламом и др.
Желательные пределы изменения значений показателей реологических
свойств буровых растворов.
2.4. Фильтрационно-коркообразующие свойства
Сущность процесса фильтрации и коркообразования в скважинах.
Понятие о статической, динамической и мгновенной фильтрации. Влияние
гранулометрического состава твердой фазы, растворенных солей и реагентов понизителей фильтрации на проницаемость фильтрационных корок.
Осложнения, связанные с образованием на стенках скважин рыхлых и толстых
фильтрационных корок и поступлением в пласт больших объемов фильтрата.
Определение показателя фильтрации, его размерность. Устройство прибора
ВМ-6 и порядок работы с ним. Зависимость объема фильтрата от перепада
давления, температуры и свойств фильтрата. Способы ускоренного
определения показателя фильтрации. Марки приборов, позволяющих оценивать
показатель фильтрации при высоких давлениях и температурах. Способы
оценки толщины, коэффициента проницаемости и прихватоопасности
фильтрационных корок.
2.5. Электрохимические свойства
Понятия
об
удельном
электрическом
сопротивлении
и
электростабильности (напряжении электропробоя) буровых растворов.
Требования к значениям этих показателей, приборы для их определения.
Влияние концентрации ионов водорода на свойства буровых растворов,
эффективность действия химических реагентов, устойчивость стенок скважин в
глинистых
отложениях,
проницаемость
продуктивных
горизонтов,
интенсивность коррозии стальных и легкосплавных бурильных труб. Сущность
и область применения колориметрического и электрометрического способов
определения рН.
2.6. Триботехнические свойства
Влияние трения между контактирующими в скважине поверхностями на
основные показатели и процессы бурения. Возможности буровых растворов в
снижении сил трения. Принципиальные схемы существующих трибометров и
сущность методик определения коэффициента трения по затратам мощности, с
помощью моментомера и динамометра, по углу отклонения маятника и наклона
желоба.
2.7. Ингибирующая, диспергирующая и консолидирующая
способность
Понятие об ингибирующей способности буровых растворов. Основные
причины потери устойчивости глинистых пород при их обнажении. Сущность
процессов концентрационного осмоса, электроосмоса и адсорбционного
всасывания. Существующие группы показателей оценки ингибирующей
способности: показатели набухания, влажности и деформации естественных и
искусственных образцов глинистых пород, контактирующих с исследуемой
средой. Методика определения показателя увлажняющей способности, ее
достоинства и недостатки.
Понятие о диспергирующей способности буровых растворов.
Взаимосвязь между диспергирующей и ингибирующей способностью.
Консолидирующая (крепящая) способность буровых растворов, ее роль в
обеспечении устойчивости стенок скважин в генетически слабосвязанных и
тектонически разрушенных породах, методика оценки.
3. Материалы для приготовления и регулирования свойств
буровых растворов
3.1. Глины
Главные отличительные признаки глин и их химический состав.
Основные глинистые минералы и их отличительные особенности. Структурные
элементы кристаллической решетки основных глинистых минералов. Типы
кристаллических решеток.
Строение и особенности кристаллической решетки и свойств
монтмориллонита. Натриевый и кальциевый монтмориллонит. Обменные
катионы, обменная способность глин, общая величина обменного комплекса.
Строение кристаллической решетки и свойства гидрослюды и каолинита.
Основные особенности палыгорскита.
Показатели качества (сортности) глин: выход глинистого раствора,
катионообменная способность, коэффициент коллоидальности. Глинопорошки,
их разновидности и преимущества перед комовыми глинами.
3.2. Утяжелители
Назначение и основные показатели качества утяжелителей. Виды
утяжелителей
(карбонатные,
баритовые,
железистые,
свинцовые,
комбинированные), область применения.
3.3. Наполнители (закупоривающие материалы)
Назначение, виды наполнителей (волокнистые, гранулярные, чешуйчатопластинчатые и др.) и технология их применения. Методика определения
закупоривающей способности буровых растворов с наполнителями.
3.4. Показатели оценки качества материалов
Концентрация твердой фазы и частиц коллоидных размеров. Причины
снижения механической скорости бурения и проходки на долото с увеличением
концентрации и степени дисперсности твердой фазы бурового раствора.
Сущность методик определения концентрации твердой фазы с помощью
установки ТФН-1 и частиц коллоидных размеров путем адсорбции ими
метиленовой сини.
Концентрация загрязняющих буровой раствор примесей. Загрязнение
бурового раствора посторонними твердыми примесями («песком»).
Необходимость ограничения концентрации «песка» в растворе. Устройство
отстойника ОМ-2 и порядок работы с ним.
Пути поступления газа в буровой раствор и необходимость контроля за
его концентрацией. Устройство прибора ПГР-1 и порядок работы с ним.
Определение концентрации газа методом разбавления.
3.5. Химические реагенты
Назначение химических реагентов. Классификация реагентов по
химическому составу: полисахариды, акриловые полимеры, лигносульфонаты,
реагенты на основе гидролизного лигнина, гуматные реагенты,
кремнийорганические жидкости, электролиты, ПАВ, комбинированные
реагенты.
Классификация химических реагентов по характеру действия на свойства
буровых растворов: понизители фильтрации, понизители вязкости,
структурообразователи
(загустители),
регуляторы
щелочности,
пенообразователи, пеногасители, эмульгаторы, понизители твердости пород,
ингибиторы гидратации глин, флокулянты,
ингибиторы коррозии,
термостабилизирующие добавки, антисептики (бактерициды), понизители
жесткости воды, смазочные добавки.
Механизм действия основных типов химических реагентов: понизителей
фильтрации и вязкости, структурообразователей. Классификация реагентов по
термо- и солестойкости.
Понятие о поверхностной энергии и поверхностном натяжении.
Механизм самопроизвольного уменьшения поверхностной энергии. Свойства
поверхностно-активных веществ (ПАВ). Роль ПАВ в сохранении устойчивости
дисперсных систем. Устройство прибора П.А. Ребиндера и порядок работы с
ним. Определение величины поверхностного натяжения на границе раздела
«фильтрат - воздух» и «фильтрат - нефть» с помощью сталагмометра.
Краткая характеристика химических реагентов (физическое состояние,
цвет, запах; условия и технология применения, транспортирования и хранения;
опасность для здоровья и окружающей среды, проверка качества), наиболее
широко используемых в бурении.
3.6. Физико-химические основы регулирования свойств
буровых растворов
Понятие об агрегативной и кинетической устойчивости дисперсных
систем. Сущность электростатического, адсорбционно-сольватного и
структурно-механического
факторов,
определяющих
агрегативную
устойчивость дисперсных систем.
Факторы,
обусловливающие
сохранение
кинетической
(седиментационной) устойчивости разбавленных и концентрированных
суспензий. Показатели оценки седиментационной устойчивости буровых
растворов: стабильность и суточный отстой, методика их определения,
размерности.
Влияние внешних возмущающих воздействий: электролитной агрессии,
шлама выбуренных пород, давления, температуры, деструкции полимерных
реагентов, частоты вращения бурильной колонны и др. на устойчивость
дисперсных систем.
Способы повышения устойчивости гетерогенных буровых растворов и
регулирования их свойств: механическая, гидродинамическая, ультразвуковая,
электрохимическая,
электромагнитная,
электрогидравлическая
и
электроимпульсная активация; разбавление и концентрирование; обработка
химическими реагентами. Расчеты, связанные с обработкой буровых растворов
химическими реагентами.
4. Типы очистных агентов и их возможности
4.1. Гомогенные (однофазные) очистные агенты
Техническая вода. Показатели оценки качества воды для целей
бурения. Требования к качеству воды с точки зрения использования ее в
качестве основы для приготовления буровых растворов и в качестве
самостоятельного очистного агента. Достоинства и недостатки технической
воды, как очистного агента, условия ее целесообразного применения.
Полимерные растворы. Определение полимерных растворов. Основные
качества, обусловливающие успешное использование полимерных растворов в
бурении: псевдопластичность, протекание процесса флокуляции, эффект Томса
и др. Недостатки полимерных растворов и область их рационального
применения.
Водные
растворы
электролитов
(солей). Назначение, составы,
особенности технологических свойств, преимущества и недостатки.
Водные растворы ПАВ. Сущность эффекта П.А. Ребиндера. Механизм
снижения сил трения добавками ПАВ. Марки наиболее широко используемых
ПАВ. Область применения растворов ПАВ, их недостатки.
Нефть и продукты ее переработки. Назначение. Состав нефти и ее
основные свойства. Мероприятия по повышению пожаробезопасности при
использовании нефти. Наиболее широко применяемые нефтепродукты.
Газообразные агенты. Сущность пневматического способа удаления
продуктов разрушения, его преимущества перед гидравлическим способом,
недостатки, условия и область рационального применения. Разновидности
газообразных агентов (сжатый воздух, выхлопные газы, азот, природный газ) и
их назначение.
4.2. Гетерогенные (многофазные) буровые растворы
Глинистые
растворы.
Факторы,
обусловливающие
широкое
использование глинистых растворов в качестве очистных агентов. Виды
глинистых растворов: полимерглинистые, утяжеленные, ингибирован-ные
(известковые,
гипсоизвестковые,
хлоркалиевые,
гипсокалиевые,
хлоркальциевые, алюмокалиевые и др.), соленасыщенные. Компонентный
состав, особенности технологических свойств и область рационального
применения каждого из них.
Определение расхода глины и воды для получения глинистого раствора
заданной плотности. Расчеты, связанные с регулированием плотности
глинистого раствора концентрированием и разбавлением.
Буровые растворы с конденсированной твердой фазой. Сущность
конденсационного способа получения коллоидных растворов. Технология
приготовления гидрогеля магния, особенности его функциональных свойств и
область использования.
Растворы на углеводородной основе (РУО). Компонентный состав РУО.
Преимущества РУО перед растворами на водной основе. Известково-битумные
растворы (ИБР), их рецептуры, основное назначение и недостатки.
Инвертные эмульсионные растворы (ИЭР), их отличия от ИБР,
разновидности, область применения и основные недостатки.
Газожидкостные смеси. Сущность гидропневматического способа
удаления продуктов разрушения. Способы аэрации буровых растворов и
создания циркуляции газожидкостных смесей в скважине. Разновидности
газожидкостных смесей (аэрированные буровые растворы, пены) и их
отличительные признаки. Критерии оценки пенообразующей способности
ПАВ. Сущность метода Росса-Майлса.
Плотность, стабильность (устойчивость), коррозионная активность,
электропроводность, выносная способность; реологические, теплофизические
свойства пены и методы их оценки. Составы пен и пенообразующих растворов.
Способы разрушения (гашения) пены.
Основные отличительные особенности аэрированных буровых растворов
и пен перед другими типами очистных агентов, их недостатки и область
рационального применения.
5. Приготовление и очистка буровых растворов
5.1. Приготовление буровых растворов
Технические средства (механические мешалки лопастного типа,
фрезерно-струйные мельницы; гидравлические мешалки - эжекторные,
гидромониторные, вихревые) и технология приготовления различных типов
буровых растворов. Оборудование для размещения и перемешивания бурового
раствора в составе наземной циркуляционной системы буровых установок.
Требования к охране труда при приготовлении буровых растворов.
5.2. Очистка бурового раствора от шлама
Классификация способов очистки буровых растворов от шлама:
естественные, принудительные (механические, гидравлические, химические и
др.) и комбинированные. Сущность очистки бурового раствора с помощью
вибросит. Факторы, определяющие пропускную способность вибросит.
Устройство и принцип работы гидроциклона. Факторы, определяющие
пропускную способность гидроциклона и обеспечиваемую им степень очистки.
Песко- и илоотделители, размеры удаляемых ими частиц шлама.
Принципиальная схема центрифуги, ее достоинства и недостатки. Сущность
трех- и четырехступенчатой систем очистки буровых растворов.
5.3. Очистка бурового раствора от газа
Классификация способов очистки бурового затвора от газа (дегазации).
Устройство газового сепаратора, принцип его работы и область применения.
Общая схема вакуумного дегазатора; принцип, режим и эффективность его
работы.
Содержание практического раздела включает
лабораторных работы), общей трудоемкостью 32 часа.
16
занятий (16
В результате освоения практического раздела дисциплины студент
овладевает следующими компетенциями: ОК-1, ПК-2, ПК-5, ПК-6, ПК-8, ПК-9,
ПК-10, ПК-19, ПК-21.
Таблица 2
Темы практических и лабораторных занятий
№ п./п.
1
2
3
4
5
Название модуля
Приготовление
глинистого
раствора
заданной
плотности.
Регулирование
плотности
концентрированием и разбавлением
Определение основных свойств буровых растворов
приборами, входящими в ЛГР-3
Определение
реологических,
триботехнических
свойств и ингибирующей способности буровых
растворов
Определение качества глин для целей бурения
Изучение характеристик основных химреагентов.
Регулирование
свойств
буровых
растворов
Объём, ч.
ПР
ЛБ
-
6
-
6
-
8
-
4
-
8
химреагентами
Всего, часов
0
32
4 Структура дисциплины
Структура дисциплины по разделам (модулям) и видам учебной
деятельности (лекции и практические занятия) с указанием временного ресурса
представлена в табл. 3.
Таблица 3
Структура модуля (дисциплины)
по разделам и формам организации обучения
Название раздела/темы
Аудиторная работа (час)
Лекции Прак./
Лаб.
сем.
занятия
заняти
я
Введение. Роль и значение буровых
работ. Способы удаления продуктов
разрушения. Очистные агенты.
Функциональные свойства буровых
растворов и их оценка
Материалы для приготовления и
регулирования свойств буровых
растворов
Типы очистных агентов и их
возможности
4
-
6
СРС
(час)
Итого
Форма
текущ
контроля
28
38
Устный
отчет
8
-
6
30
44
Отчеты по
лаб.
работам
6
-
8
30
44
Устный
отчет
8
-
4
32
44
Приготовление и очистка буровых
растворов
6
-
8
32
46
Промежуточная аттестация
Итого
32
32
152
216
-
Отчеты по
лаб.
работам
Отчеты по
лаб.
работам
Экзамен
4.1. Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по модулям дисциплины планируемых результатов
обучения, согласно ООП подготовки специалистов 21.05.03. «Технология
геологической разведки» представлено в табл. 4.
Таблица 4
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов
обучения
№ Формируемые
компетенции
Лекции
Модули дисциплины
Лаб. работы
Самостоятельная
работа
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
З5.9
З7.2
З9.8
У5.10
У8.4
У9.7
У9.8
В5.10
В9.7
В8.4
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
6. ОРГАНИЗАЦИЯ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
6.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую
проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая самостоятельная работа студента направлена на углубление и
закрепление знаний студента, развитие практических умений:
 поиск, анализ, структурирование и презентация информации,
 выполнение расчетных работ;
 исследовательская работа и участие в научных студенческих
конференциях, семинарах и олимпиадах;
 анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем
теме.
6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа,
ориентированная на развитие интеллектуальных умений, комплекса
универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций,
повышение творческого потенциала студентов. В результате самостоятельной
подготовки студент овладевает следующими компетенциями: ОК-1, ПК-1, ПК-8,
ПК-17, ПК-21, ПК-22.
6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине




Самостоятельная работа в объеме 152 ч. по освоению теоретических и
практических основ дисциплины заключается в следующем:
работа с конспектом лекций, методической и учебной литературой в
соответствии с учебным планом – 74 часов;
подготовка к защите лабораторных работ – 34 часов;
подготовка рефератов – 18 часов;
подготовка к входному контролю (тестированию), текущему контролю и
итоговому контролю – 26 часов.
Пример вопросов для самостоятельной работы
1. Контроль качества буровых растворов (краткое описание методик
оценки плотности бурового промывочного растворов ареометром АБР-1,
условной вязкости бурового раствора вискозиметром ВБР-1, показателя
фильтрации бурового растворов прибором ВМ-6; пластической вязкости,
динамического напряжения сдвига и коэффициента пластичности бурового
раствора с помощью вискозиметра ВСН-3; статического напряжения сдвига
бурового
раствора прибором СНС-2, стабильности бурового раствора
прибором ЦС-2, концентрации «песка» в буровом растворе с помощью
отстойника ОМ-2, концентрации газа в буровом растворе прибором ПГР-1 и
методом разбавления).
6.4. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство
двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей.
6.5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы




Образовательные ресурсы, рекомендуемые для использования при
самостоятельной работе студентов, том числе программное обеспечение,
Internet- и Intranet-ресурсы (электронные учебники, компьютерные модели и
др.), учебные и методические пособия:
рабочая программа дисциплины (101 ауд. 6 корпуса ТПУ);
учебные пособия по лекционному материалу - Научно-техническая библиотека
ТПУ– г. Томск, ул. Белинского 55);
комплект тестовых материалов и 3-х контрольных работ;
лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием, компьютерный класс
для проведения практических работ (106 ауд. 6 корпуса ТПУ).
7. СРЕДСТВА ТЕКУЩЕЙ И ИТОГОВОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА
ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Контроль успеваемости студентов осуществляется в виде:

входного контроля (тестирование);

текущего контроля (собеседование при сдаче отчетов по лабораторным
занятиям);

итогового контроля (экзамен в седьмом семестре).
Контроль служит эффективным стимулирующим фактором для
организации самостоятельной и систематической работы студентов, усиливает
глубину и долговременность полученных знаний. Контроль осуществляется на
аудиторных занятиях и на консультациях, чем создаются условия, при которых
студент вынужден ритмично работать над изучением данного курса.
Организация контроля строится на оценке знаний студентов по принятой
в Национальном исследовательском Томском политехническом университете
рейтинговой системе. Максимальное количество баллов по данной дисциплине,
которое может набрать студент, составляет 100 баллов (табл. 6).
Таблица 6
Оценка видов занятий дисциплины по рейтинговой системе
№ п./п.
Вид занятий
1
Входной контроль (тестирование)
3
Текущий контроль (три контрольные работы)
4
Выполнение и защита практических работ:
6
Итоговый контроль
Максимальное количество баллов, всего
Баллы
5
15
40
40
100
Вопросы рубежного контроля знаний
по дисциплине «Очистные агенты»
1. Название явления обратного коагуляции.
2. Название процесса насыщения жидкости воздухом.
3. Название буровых растворов, реологическая кривая которых описывается законом
Оствальда - де Ваале
4. Гетерогенные очистные агенты с жидкой дисперсионной средой и газообразной
дисперсной фазой.
5. Глинистый минерал, имеющий двухслойную кристаллическую решетку без зарядов
на поверхности.
6. Основные технические средства для приготовления буровых растворов.
7. Названия приборов, с помощью которых определяют плотность буровых
растворов.
8. Название минерала, микрокристаллы которого являются дисперсной фазой
гидрогеля магния.
9. Название очистных агентов, обеспечивающих максимальную экономическую
эффективность при бурении в зонах катастрофического поглощения.
Примеры текущего контроля по дисциплине «Очистные агенты»
1. Какой знак (плюс или минус) будет иметь поправка к плотности
бурового раствора, если ареометр АБР-1 погружать в ведро с морской водой?
2. Укажите размерность показателя фильтрации.
3. Укажите пределы измерения показателя фильтрации прибором ВМ-6.
4. Чему равно процентное содержание песка в буровом растворе, если объем осадка в
пробирке отстойника ОМ-2, в который вместе с водой было залито 2 колпачка
испытуемого раствора, составил 2 см3?
5. Как называется устройство, растягивание которого приводит к росту давления в
рабочих полостях ПГР-1?
6. Укажите необходимые приборы для определения стабильности бурового
раствора.
7. Какие ионы (H+ или OH-) преобладают в буровом растворе с pH > 7?
8. Укажите значение и единицу измерения постоянной вискозиметра ВБР-1.
9. Перечислите показатели свойств бурового раствора, которые можно определить
с помощью ВСН-3.
Формируемые компетенции в зависимости от вида полученных знаний по
дисциплине «Очистные агенты» представлены в табл. 7.
Таблица 7
Формируемые компетенции в зависимости от вида полученных знаний по
дисциплине «Очистные агенты»
Коды
Компетенции,
совокупный ожидаемый результат по
завершении обучения
Общекультурные (ОК)
обобщать, анализировать, воспринимать
ОК-1 информацию, ставить цели и выбирать пути
ее достижения
проявлять
инициативу,
находить
ОК-6 организационно-управленческие решения и
нести за них ответственность
использовать
нормативные
правовые
ОК-7 документы
в своей деятельности
стремиться к саморазвитию, повышению
ОК-9 своей квалификации и мастерства
Профессиональные(ПК)
общепрофессиональные
самостоятельно приобретать новые знания,
используя современные образовательные и
ПК-1
информационные технологии
использовать
основные
законы
естественнонаучных
дисциплин
в
профессиональной деятельности, применять
ПК-2
методы
математического
анализа
и
моделирования,
теоретического
и
экспериментального исследования
составлять
и
оформлять
научноПК-5
техническую и служебную документацию
производственно-технологическая деятельность
применять
процессный
подход
в
деятельности,
сочетать
ПК-6 практической
теорию и практику
эксплуатировать
и
обслуживать
оборудование,
ПК-8 технологическое
используемое при сооружении скважин
оценивать риски и определять меры по
ПК-9
обеспечению
безопасности
Совокупность оценочных заданий
по дисциплине
лекции

лабораторные самостоятельная
занятия
работа














технологических
процессов
при
проведении геологоразведочных работ
применять в практической деятельности
ПК- принципы рационального использования
природных ресурсов и защиты окружающей
10
среды
организационно-управленческая деятельность
методы
техникоПК- использовать
экономического анализа
13
экспериментально-исследовательская деятельность
изучать и анализировать отечественную и
научно-техническую
ПК- зарубежную
информацию
по
направлению
17
исследований в области бурения скважин
использовать
физико-математический
для
решения
расчетноПК- аппарат
аналитических задач, возникающих в ходе
19
профессиональной деятельности
проектная деятельность
осуществлять
сбор
данных
для
ПКвыполнения работ по проектированию
21
буровых скважин,
выполнять отдельные элементы проектов
ПКна стадиях эскизного, технического и
22
рабочего проектирования












9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Кафедра бурения скважин имеет в своем составе учебную лабораторию
буровых промывочных и тампонажных растворов с полным комплектом
установок и приборов, входящих в стандартные переносные и стационарную
лаборатории буровых растворов типа ЛГР-3, КЛР-1, «Раствор-1».
Специфическими особенностями преподавания дисциплины являются
тесная интеграция с научными исследованиями, выполняемыми на кафедре по
данной тематике, а также постоянное пополнение и обновление ее приборного
и программного обеспечения. Так, при выполнении лабораторных работ
используются разработанные на уровне изобретений опытные образцы
универсального прибора для оценки ингибирующей и консолидирующей
способности буровых растворов, универсального пресса для формирования
модельных образцов глинистых и потенциально неустойчивых пород, прибора
для оценки закупоривающей способности буровых растворов и др.
При изучении данной дисциплины используется и целый ряд предметноориентированных компьютерных программ:
- «Реология» для обработки результатов реометрии буровых
промывочных жидкостей;
- «Выход» для обработки результатов оценки качества глин для целей
бурения;
- автоматизированное рабочее место (АРМ «Раствор») для выбора
оптимальных составов буровых растворов по задаваемым значениям
показателей свойств;
- пакет прикладных программ (ППП) «Инженерные расчеты в бурении»
для расчетов, связанных с приготовлением, утяжелением и
химобработкой
буровых растворов, а также с общим расходом материалов на их приготовление
для отдельной скважины;
- примеры карт поинтервальной обработки буровых растворов на
объектах работ ОАО «Томскнефть» ВНК.
Первые две программы и АРМ «Раствор» разработаны под руководством
П.С. Чубика.
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
9.1. Перечень рекомендуемой литературы
Сулакшин Степан Степанович Разрушение горных пород при
проведении геологоразведочных работ : учебник для вузов / С. С.
Сулакшин, П. С. Чубик; Национальный исследовательский Томский
политехнический университет (ТПУ). — Томск: Изд-во ТПУ, 2011. —
367 с.: ил.
Чубик Петр Савельевич Квалиметрия буровых промывочных жидкостей
: К 100-летию геологического образования в Сибири (1901-2001 гг.) / П.
С. Чубик; Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во НТЛ,
1999. — 300 с.: ил
Калинин, Анатолий ГеоргиевичБурение нефтяных и газовых скважин :
учебник для вузов / А. Г. Калинин. — Москва: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008.
— 848 с.: ил..
Басарыгин, Юрий МихайловичБурение нефтяных и газовых скважин :
учебное пособие / Ю. М. Басарыгин, А. И. Булатов, Ю. М. Проселков. —
Москва: Недра, 2002. — 632 с.: ил..
9.2. Перечень вспомогательной литературы
Экономидес, МайклУнифицированный дизайн гидроразрыва пласта. От
теории к практике : пер. с англ. / М. Экономидес, Р. Олини, П. Валько. —
Москва: РХД, 2007. — 236 с.: ил. + CD-ROM.
Булатов, Анатолий ИвановичБуровые промывочные и тампонажные
растворы : учебное пособие / А. И. Булатов, П. П. Макаренко, Ю. М.
Проселков. — Москва: Недра, 1999. — 424 с..
Середа, Николай ГавриловичБурение нефтяных и газовых скважин :
учебник для вузов / Н. Г. Середа, Е. М. Соловьев. — 3-е изд., стер.. —
Москва: Альянс, 2011. — 456 с.: ил..
Агзамов, Фарит АкрамовичХимия тампонажных и промывочных
растворов: учебное пособие/ Ф. А. Агзамов, Б. С. Измухамбетов, Э. Ф.
Токунова : учебное пособие / Ф. А. Агзамов, Б. С. Измухамбетов, Э. Ф.
Токунова. — Москва: Недра, 2011. — 268 с.: ил..
5. Рябоконь, Сергей АлександровичТехнологические жидкости для
заканчивания и ремонта скважин / С. А. Рябоконь. — 2-е изд., доп. и
перераб.. — Краснодар: Нефтегазбурсервис, 2009. — 338 с.: ил..
6. Шарафутдинов, Зариф ЗакиевичБуровые и тампонажные растворы.
Теория и практика : справочник / З. З. Шарафутдинов, Ф. А. Чегодаев, Р.
З. Шарафутдинова. — СПб.: Профессионал, 2007. — 416 с.: ил
7. Рязанов, Я. А.Энциклопедия по буровым растворам / Я. А. Рязанов. —
Оренбург: Летопись, 2004. — 664 с
Другие образовательные ресурсы
1. Фильмы по бурению скважин
2. Презентации к лекциям
10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
В проведении лекционных и практических занятий используются
следующие аудитории:
 106 ауд. 6 кор. (28 посад. места, используется персональный РС с
программным обеспечением: Microsoft Office PowerPoint 2007);
 206 ауд. 6 кор. (компьютерный класс)
Программа одобрена на заседании учебно-методического совета кафедры
БС (протокол № 1 от « 01 » сентября 2014 г.).
Автор
Ст.преподаватель каф. БС
Рецензент
д.т.н. профессор каф. БС
Л.Н. Нечаева
С.Я. Рябчиков