УТВЕРЖДАЮ Проректор-директор ИПР ___________ Мазуров А.К. «___»_____________2011 г.
advertisement
УТВЕРЖДАЮ Проректор-директор ИПР ___________ Мазуров А.К. «___»_____________2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Технология бурения нефтяных и газовых скважин НАПРАВЛЕНИЕ ООП 131000 Нефтегазовое дело ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ) Бурение нефтяных и газовых скважин КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г. КУРС 4 СЕМЕСТР 7, 8 КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 6 ПРЕРЕКВИЗИТЫ дисциплины гуманитарного, социального, экономического, математического и естественнонаучного и профессионального циклов КОРЕКВИЗИТЫ Б3.В14 Геонавигация в бурении, Б3.В15 Гидромеханика в бурении, Б3.В1.3 Заканчивание скважин, Б3.В1.4 Осложнения и аварии в бурении, Б3.В1.5 Реконструкции и восстановлении скважин ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС: Лекции 30 час. Лабораторные занятия 32 час. Практические занятия 31 час. АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 93 час. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 100,5 час. ИТОГО 193,5 час. ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен 7 семестр, дифференциальный зачет 8 семестр ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра бурения скважин ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________ В.Д. Евсеев РУКОВОДИТЕЛЬ ООП ПРЕПОДАВАТЕЛЬ _______________ В.Д. Евсеев ______________ К.И. Борисов 2011г. 1 1. Цели освоения дисциплины В соответствии с целями ООП 131000 «Нефтегазовое дело» Код цели Ц1 Ц3 Требования ФГОС и заинтересованных работодателей Требования ФГОС, критерии Готовность выпускников к АИОР, соответствие производственно-технологической и международным стандартам EUR– проектной деятельности, ACE и FEANI. Потребности обеспечивающей модернизацию, научно-исследовательских центров внедрение и эксплуатацию ОАО «ТомскНИПИнефть» и оборудования для добычи, предприятий нефтегазовой транспорта и хранения нефти и газа промышленности, предприятия ООО «Газпром», АК «Транснефть» Готовность выпускников к организационно-управленческой Требования ФГОС, критерии деятельности для принятия АИОР, соответствие профессиональных решений в международным стандартам EUR– междисциплинарных областях ACE и FEANI, запросы современных нефтегазовых отечественных и зарубежных технологий с использованием работодателей принципов менеджмента и управления Формулировка цели Целью дисциплины является изучение способов бурения скважин на нефть и газ; основ технологии бурения и заканчивают скважин; методов герметичной изоляции нефтегазоносных горизонтов, возможных осложнений, возникающих при бурении и заканчивании скважин и влияющих в дальнейшем на их эксплуатацию; возможных резервов повышения качества скважин и снижения их стоимости, а также путей повышения их продуктивности. 2. Место модуля (дисциплины) в структуре ООП Дисциплина «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» входит в перечень дисциплин профессионального цикла (вариативная часть, дисциплины по выбору студента) ООП направления подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело». Взаимосвязь дисциплины «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» с другими составляющими ООП следующая: ПРЕРЕКВИЗИТЫ дисциплины гуманитарного, социального, экономического, математического и естественнонаучного и профессионального циклов 2 КОРРЕКВИЗИТЫ: Б3.В14 Геонавигация в бурении, Б3.В1.4 Осложнения и аварии в бурении. Б3.В1.5 Реконструкции и восстановлении скважин 3. Результаты освоения модуля (дисциплины) В соответствии с ООП направления подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело» 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) нефтегазовых 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), (ABETруководить командой для решения Р7 3d), профессиональных инновационных задач в соответствии с требованиями корпоративной культуры предприятия и толерантности в области проектной деятельности Планировать, проводить, анализировать, Требования ФГОС обрабатывать экспериментальные исследования с интерпретацией полученных ВПО (ПК-18, ПК-19, Р10 результатов на основе современных методов ПК-20) моделирования и компьютерных (ABET-3b) технологий Способность применять знания, современные методы и программные Требования ФГОС средства проектирования для составления ВПО (ПК-21, ПК-22, проектной и рабочей и технологической ПК-23, ПК-24) Р11 документации объектов бурения нефтяных и (ABET-3c), газовых скважин, добычи, сбора, (EAC-4.2-e) подготовки, транспорта и хранения углеводородов Студент, изучивший дисциплину “Технология бурения нефтяных и газовых скважин” должен: ЗНАТЬ: основные термины и определения, конструкция скважины, классификации скважин (ПК-1, ПК-4, ПК-17); 3 история, проблемы и перспективы развития технологии бурения эксплуатационных скважин (ОК-1, ОК-11); технологические процессы производственного процесса строительства скважин (ПК-7); методику проектирования конструкции скважин, расчета обсадных колонн и разобщения пластов (ПК-22); элементы технологической оснастки бурильной колонны, их устройство и правила эксплуатации; технические средства обеспечения основных технологических процессов (ПК-7); нормативно-технологическую и инструктивную документацию по бурению нефтяных и газовых скважин; основные правила техники безопасности при бурении; особенности функционирования инженерно-технических служб контроля и управления буровыми работами. УМЕТЬ: применять методы моделирования технологических процессов бурения скважин (ПК-20; рассчитывать конструкции скважин (ПК-22); разрабатывать технологию бурения скважин (ПК-7, ПК-8, ПК-10); пользоваться техническими средствами для измерения параметров буровых и тампонажных жидкостей (ПК-8); проводить аналитические работы по проблеме бурения эксплуатационных скважин (ПК-19) обоснованно выбирать способ бурения и породоразрушающий инструмент для конкретных геолого-технических условий бурения; рассчитывать оптимальные параметры режима бурения; выполнять проектировочный и поверочный расчет бурильной колонны для вертикальных и наклонно-направленных скважин при роторном и турбинном бурении; проводить аналитические работы по технологическим проблемам бурения нефтяных и газовых скважин. ВЛАДЕТЬ: - методами 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); - методами анализа содержательной интерпретации полученных результатов (ОК-1, ОК-3, ПК-5). В соответствии с ООП направления подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело» взаимное соответствие целей ООП и результатов обучения следующее 4 Результаты обучения Р5 Р7 Р10 Р11 Цели ООП Ц1 + + Ц3 + + + В результате освоения дисциплины студент должен продемонстрировать результаты образования, в соответствии с данными ООП направления подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело»: знания – З5.9, З7.2, З.11.3; умения – У5.9, У10.2, У10.5, У11.4; владение – В5.9, В10.2, В11.3 (см. ООП). В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные и профессиональные компетенции, сформированные в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 131000 «Нефтегазовое дело», квалификация «бакалавр», утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ 28.10.2009 № 503: 1 – – – – 2 – – – – – 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) 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 научно-техническую и служебную документацию (ПК-5) производственно-технологическая деятельность способность: применять процессный подход в практической деятельности, сочетать теорию и практику (ПК-6) эксплуатировать и обслуживать технологическое оборудование, 5 – – – – – – используемое при строительстве, ремонте, реконструкции и восстановлении нефтяных и газовых скважин (ПК-8) оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности технологических процессов в нефтегазовом 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) 4. Структура и содержание дисциплины 4.1 Содержание разделов дисциплины ВВЕДЕНИЕ Значение буровых работ в нефтегазодобывающей промышленности. Основные этапы в истории бурения. Краткая характеристика состояния буровых работ в России и за рубежом. Значение дисциплины «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» для формирования специалиста, связь данной дисциплины со смежными. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СООРУЖЕНИИ СКВАЖИН Понятие о скважине, ее элементах, конструкции, о пространственном положении. Классификация скважин, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности, по назначению, по пространственному положению оси и другим признакам. Сведения о скважинах, сооружаемых в других отраслях промышленности. 6 Понятие о цикле строительства скважины и его структуре. Содержание основных этапов цикла. Понятие о способе бурения. Классификации способов бурения. Краткая характеристика основных способов, достоинства, недостатки, области применения, перспективы развития. Основные показатели бурения. Функциональная схема буровой установки для вращательного бурения нефтегазовых скважин. 1.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ 1.2.1. Породоразрушающий инструмент (ПРИ) Классификации породоразрушающего инструмента. Шарошечные долота. Особенности конструкций, изготовления. Классификация шарошечных долот. Типообразующие параметры. Сортамент долот по вооружению (ГОСТ 20692). Конструктивные особенности вооружения шарошечных долот различных типов. Коэффициент перекрытия забоя. Конструкции опор шарошечных долот и их классификация по ГОСТ 20692. Области применения опор различных видов. Особенности конструкции маслонаполненных герметизированных опор. Системы очистки шарошечных долот, их классификация по ГОСТ 20692. Конструкции и сортамент гидромониторных насадок. Схемы и характер движения очистного агента в призабойной зоне. Влияние конструктивных особенностей систем очистки на эффективность удаления шлама с забоя. Вертикальные перемещения и скольжение шарошечных долот по забою. Коэффициент скольжения. Факторы , влияющие на динамику работы долота. Параметры качества шарошечных долот. Паспорт долота. Износ вооружения и опор шарошечных долот. Закономерности износа и факторы, влияющие на его интенсивность. Нормальный и аварийный износ долот. Методы оценки износа. Код для записи износа долота. Особенности конструкций одно- и двухшарошечных долот, их достоинства и недостатки, область применения. Зарубежные шарошечные долота. Классификация IADC. Особенности конструкций и эксплуатации. Долота режуще-скалывающего действия. Классификация, конструкции, типоразмеры, область применения. Долота истирающе-режущего действия. Особенности конструкций и эксплуатации алмазных долот. Особенности вооружения, конструкций и эксплуатации долот ИСМ и PDC c с использованием технологии «Стратапакс». Породоразрушающий инструмент специального назначения. Пикообразные, эарезные и фрезерные долота; расширители, калибрующецентрирующий инструмент; назначение, принцип работы и особенности конструкций. 7 1.2.2. Керноприемные устройства и бурильные головки Классификация горных пород по трудности отбора керна. Классификация и конструкции бурильных головок. Конструкции компоновок кернорвателей. Динамика работы бурильных головок при формировании керна. Классификация керноприемных устройств. Конструкции керноприемных устройств со съемными и несъемными керноприемниками. Конструктивные особенности основных узлов керноприемных устройств. Условия эксплуатации керноотборного инструмента. 1.2.3. Бурильная колонна Назначение и состав бурильной колонны. Конструкции ее элементов. Стандарты на бурильные трубы, бурильные замки и другие элементы колонны. Материалы для изготовления элементов бурильной колонны. Достоинства и недостатки существующих конструкций бурильных труб, их соединений и других элементов колонны. Области применения. Пути совершенствования конструкций элементов бурильной колонны, повышения их прочности и износостойкости. Принципы выбора компоновки бурильной колонны при различных способах бурения скважин. Зарубежные бурильные трубы. Стандарт АНИ. Особенности конструкций и эксплуатации. Принцип выбора компоновки низа бурильной колонны (КНБК) для предотвращения самопроизвольного искривления скважины. Классификация КНБК, используемых для бурения скважин; их достоинства, недостатки, область применения. Условия работы бурильной колонны в вертикальных и наклоннонаправленных скважинах. Силы, действующие на бурильную колонну при разных способах бурения. Распределение механических напряжений по длине колонны. Опасные сечения. Колебания в бурильной колонне. Виды колебаний. Влияние колебаний на работу бурового инструмента. Методы устранения колебаний. Расчет бурильной колонны на прочность. Обоснование выбора расчетных нагрузок и коэффициентов запаса прочности. Методика расчета бурильной колонны на прочность при турбинном и роторном способах бурения. Особенности расчета на прочность в интервале значительных изменений зенитного и азимутального углов. Проверочный расчет на сопротивляемость смятию в клиновом захвате. Расчет момента, необходимого для крепления резьбовых соединений. Проверочный расчет на сопротивление избыточному давлению бурового раствора. Расчет удлинения бурильной колонны под действием механических сил и температуры. Эксплуатация элементов бурильной колонны. Трубные базы, их функции и оснащение. Приемка, проверка и сборка элементов бурильной колонны. Дефектоскопия элементов колонны. Уход за резьбовыми 8 соединениями. Смазки для резьб. Контроль герметичности элементов бурильной колонны. Виды износа элементов бурильной колонны. Коррозия бурильных труб и соединений. Паспортизация и учет работы элементов бурильной колонны. Виды ремонтов бурильной колонны. 1.3. Забойные двигатели Недостатки роторного способа бурения, способствующие развитию технологии бурения с использованием забойных двигателей. Основные требования к забойным двигателям. Классификация забойных двигателей. Область применения, достоинства и недостатки. 1.3.1. Турбобуры Устройство и принцип действия турбобура. Движение жидкости в турбине. Характеристика турбины при постоянном расходе. Режимы работы турбины, КПД турбины. Критерии гидродинамического подобия в турбинах. Решетка профилей и полигон скоростей турбины. Типы турбин, область применения, достоинства, недостатки. Опоры турбобуров, конструкции, область применения, достоинства, недостатки. Конструкции серийных турбобуров: секционных (ТС), секционных шпиндельных (ТСШ), с наклонной линией давления А (АШ) и АГТ (АГТШ), редукторных (РТ), с механизмом холостого хода (ТРХ), для бурения с отбором керна, для отклонения ствола скважины. Турбобуры для реактивнотурбинного бурения (РТБ). Унифицированные модули турбобуров. Рабочая характеристика турбобура. Принцип расчета рабочей характеристики. Условия эксплуатации турбобуров. Паспорт турбобура. Ресурс работы, виды износа и ремонта турбобуров. 1.3.2. Винтовые забойные двигатели (ВЗД) Устройство и принцип действия ВЗД. Основные конструктивные параметры, их влияние на энергетические характеристики ВЗД. Рабочая характеристика ВЗД. Типы серийных ВЗД, их технические характеристики в сравнении с турбобурами. Область применения, достоинства и недостатки. Турбовинтовые двигатели . Эксплуатация ВЗД. Ресурс работы. Виды износа и ремонта. Документация на ВЗД. 1.3.3. Электробуры Конструкция электробуров и системы токоподвода. Рабочая характеристика. Типы современных электробуров и их характеристики. Область применения электробуров. Достоинства и недостатки электробуров. 9 1.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БУРЕНИЯ. 1.4.1. Взаимосвязь показателей и режимных параметров бурения. Понятие о технологии и режимах бурения. Основные показатели, характеризующие технологию процесса бурения. Показатели работы долот. Параметры режимов бурения: осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, частота его оборотов, интенсивность промывки и качество бурового промывочного раствора. Взаимосвязь показателей работы долот и параметров режимов бурения. Разновидности режимов бурения. Зависимости начальной механической скорости бурения от осевой нагрузки на долото, частоты его вращения и степени очистки забоя. Понятие об областях различной степени совершенства очистки забоя. Пути улучшения качества очистки забоя. Влияние качества бурового промывочного раствора на механическую скорость бурения. Изменение механической скорости бурения по времени. Влияние различных факторов на темп снижения механической скорости. Факторы, определяющие проходку на долото. Рациональная продолжительность работы долота на забое, ее определение. Расчет вращающего момента и мощности, необходимых для работы долота на забое. Понятие об удельном моменте. Изменение вращающего момента во времени. Разработка режимов бурения для основных способов бурения нефтяных и газовых скважин. 1.4.2. Специфика различных технологий в бурении Особенности технологии роторного бурения. Принципы нормирования расхода бурового раствора и регулирования гидравлической мощности, подводимой к долоту. Общие затраты мощности на процесс роторного бурения. Коэффициенты передачи мощности на забой и пути их повышения. Ограничения, накладываемые на режим роторного бурения технической характеристикой буровой установки и прочностью бурильной колонны. Способы контроля за отработкой долот при роторном бурении. Особенности технологии турбинного бурения. Общие затраты мощности на процесс турбинного бурения. Коэффициенты передачи мощности на забой и пути их повышения. Влияние динамичности работы долота на частоту вращения вала турбобура. Способы стабилизации частоты вращения вала. Контроль частоты вращения вала турбобура. Способы регулирования частоты вращения. Принципы выбора диаметра, типа и числа секций турбобура, а также необходимого расхода бурового раствора для работы турбобобура, их влияние на эффективность очистки забоя, на возможность использования гидромониторных долот. Пути уменьшения утечек. Особенности технологии бурения с помощью электробуров. Перегрузочная способность забойного электродвигателя. Коэффициенты 10 передачи мощности на забой и пути их повышения. Контроль забойных параметров режима бурения и пространственного положения оси скважины в процессе бурения с использованием электробуров. 1.4.3. Бурение скважин при сбалансированном давлении Влияние дифференциального давления на эффективность бурения. Способы прогнозирования пластовых давлений. Сущность бурения при равновесии давлений в системе «скважина-пласт». Специальное оборудование для бурения при сбалансированном давлении. Техника безопасности при выполнении работ. 1.4.4. Бурение скважин с отбором керна. Влияние технологических параметров на вынос керна. Выбор оптимального режима бурения с целью керносбережения. Пути совершенствования технических средств и технологии бурения с отбором керна. 1.4.5. Бурение скважин с использованием гидромониторного эффекта Условия осуществления гидромониторного эффекта при бурении. Баланс напора при гидромониторной промывке. Требования к техническим средствам и оборудованию для бурения с использованием гидромониторного эффкекта. 1.4.6. Бурение опорно-технологических скважин. Понятие об опорно-технологических скважинах (ОТС). Бурение ОТС как метод сбора данных для проектирования технологии бурения. Состав работ по бурению ОТС. Определение базовых зависимостей между основными показателями процесса бурения и параметрами режимов бурения. Составление режимно-технологических карт. 1.4.7. Проектирование технологии бурения Выбор способа бурения в зависимости от геологического разреза, назначения и глубины скважины, условий бурения, обустройства района буровых работ. Аналитический метод проектирования и проектирование по результатам ранее пробуренных скважин. Порядок выделения в разрезе нормативных пачек и выбор для них рациональных типов долот. Обоснование режимных параметров процесса бурения (осевой нагрузки, частоты оборотов, расхода бурового раствора и его качества). Выбор компоновки бурильной колонны. Выбор типоразмера турбобура (ВЗД) на основании проектного диаметра скважины и необходимого крутящего момента на долоте. Обоснование параметров режимов бурения при проработке ствола, первичном вскрытии продуктивного пласта, отборе керна. 11 1.5. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ Основные понятия и виды осложнений. Затраты времени на ликвидацию осложнений в общем балансе времени бурения скважин. 1.5.1. Технология бурения для предупреждения поглощения промывочной жидкости Причины возникновения поглощений, их влияние на условия проводки скважин. Интенсивность поглощений. Характеристика зон поглощений, их исследование. Гидравлический разрыв пластов, причины, способствующие гидроразрыву. Технологические способы предупреждения поглощений и безаварийной проходки скважины. 1.5.2. Технология бурения для предупреждения водонефтегазопроявлений Причины возникновения проявлений, их разновидности и последствия. Первичные признаки проявлений, стадии развития. Предупреждение проявлений. Режим промывки скважины и выполнения спуско-подъемных операций в зонах возможных проявлений. 1.5.3. Технология бурения для предупреждения нарушений устойчивости стенок скважины Виды и причины нарушений устойчивости стенок скважины. Признаки и последствия проявления нарушений. Контроль за состоянием ствола скважины. Технологические мероприятия по предупреждению нарушений устойчивости и ликвидация нарушений. 1.5.4. Технологические мероприятия для предупреждения прихватов Виды и причины прихватов. Посадки и затяжки инструмента, их возможные последствия. Признаки прихватов. Технологические мероприятия по предупреждению прихватов. 1.5.5. Особенности технологии бурения в многолетнемерзлых породах Распространенность многолетнемерзлых пород (ММП). Виды осложнений, связанных с нарушением теплового режима ММП, признаки и последствия. Технологические способы предупреждения таких осложнений. 1.7. ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ НЕГЛУБОКИХ СКВАЖИН РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ 1.7.1. Техника и технология бурения водозаборных скважин Особенности и способы бурения. Конструкции скважин и способы установки фильтров. Буровые установки, технологический инструмент и технология бурения. 1.7.2. Технология бурения скважин на твердые полезные ископаемые 12 Условия бурения и применяемые способы. Технологический буровой инструмент. Конструктивная схема, нормальный ряд буровых установок. Особенности технологии бурения. 1.7.3. Особенности технологии бурения инженерно-геологических и сейсморазведочных скважин. Назначение и особенности инженерно-геологических и сейсморазведочных скважин. Способы бурения, буровые установки, технологический инструмент и параметры режимов бурения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 2. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 1. Идентификация элементов технологической схемы установки БУ-80 1. Бр (2 часа). 2. Идентификация элементов функциональных систем шарошечного долота (ШД) (2 часа). 3. Идентификация ШД с фрезерованным вооружением (2 часа). 4. Идентификация ШД с твердосплавным вооружением (2 часа). 5. Идентификация промывочных систем ШД (4 часа). 6. Визуальный контроль качества ШД (2 часа). 7. Инструментальный контроль качества ШД (4 часа). 8. Оценка параметров ШД при эксплуатации (2 часа). 9. Кодирование износа ШД (4 часа). 10.Долота лопастные и ИСМ (2 часа). 11.Идентификация бурильных труб (4 часа). 12.Идентификация соединительных элементов бурильной колонны (4 часа). 13.Определение прочностных характеристик бурильных труб (6 часов). 14.Идентификация турбин турбобуров (2 часа). 15.Идентификация опор турбобуров (4 часа). 16.Идентификация элементов секционных турбобуров (4 часа). 17.Идентификация элементов секционных шпиндельных турбобуров (4 часа). 18.Идентификация элементов турбобуров с наклонной линией давления (4 часа). 19.Идентификация элементов объемных винтовых двигателей (4часа). 20.Идентификация бурильных головок (4 часа). 21.Идентификация керноприемных устройств (2 часа). 22.Оперативная корректировка эксплуатации ШД (2 часа). 23.Определение продолжительности рациональной отработки долот (2 часа). 24.Идентификация аварийного инструмента (4 часа). 25.Идентификация породоразрушающего инструмента для бурения неглубоких скважин (4 часа). 13 26.Идентификация элементов бурильной колонны для бурения неглубоких скважин (4 часа). 27.Инструмент для отбора керна при бурении на твердые полезные ископаемые (4 часа). Студенты – заочного обучения выполняют лабораторные работы по 5, 8, 12, 14, 15, 20, 22, 23, 24 темам. 3. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ 1. 2. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Выбор способа бурения (2 часа). Анализ качества материалов для изготовления шарошечных долот (ШД) (2 часа). Анализ конструкций опор ШД (2 часа). Анализ схем очистки забоя (2 часа). Анализ конструкций ШД (2 часа). Анализ конструкции алмазных долот (2 часа). Анализ компоновок бурильной колонны (2 часа). Анализ компоновок низа бурильной колонны для бурения вертикальных скважин (2 часа). Анализ компоновок низа бурильной колонны для бурения наклоннонаправленных скважин (2 часа). Расчет бурильной колонны для турбинного бурения вертикальной скважины (4 часа). Расчет бурильной колонны для турбинного бурения наклонно направленной скважины (4 часа). Расчет бурильной колонны для роторного бурения вертикальной скважины (4 часа). Анализ энергетических характеристик турбобуров (2 часа). Расчет параметров режима бурения шарошечными долотами (2 часа). Выбор типоразмера турбобура (2 часа). Расчет рабочих характеристик турбобуров (2 часа). Расчет параметров режима первичного вскрытия продуктивного горизонта (2 часа). Расчет параметров режима бурения с отбором керна (2 часа). Расчет параметров нефтяной и кислотной ванн (2 часа). Проектирование бурильной колонны для проходки неглубоких скважин (4 часа). Расчет параметров режима бурения неглубоких скважин (4 часа). 4. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Курсовой проект по дисциплине выполняется студентами очного обучения в 8 семестре, а заочного в 9-ом и состоит из текстового и графического материалов. Текстовый материал проекта представляется в виде пояснительной записки (ПЗ), которая должна содержать: титульный лист; задание на проектирование; аннотацию; содержание; введение; основные 14 части (общую и геологическую, технологическую); специальный вопрос; заключение; список использованных источников; приложения. О с н о в н ы е ч а с т и ПЗ в общем случае должны включать в себя следующие разделы: 1. Общая и геологическая часть 1.1. Географо-экономическая характеристика района работ 1.2. Геологические условия бурения 1.3. Характеристика нефтегазоносности месторождения (площади) 2. Технологическая часть Выбор и обоснование способа бурения Конструкция скважины Обоснование класса и типа долот по интервалам бурения Обоснование режима бурения 2.4.1. Расчет осевой нагрузки на долото 2.4.2. Расчет частоты вращения долота 2.4.3. Выбор состава и свойств очистного агента 2.4.4. Расчет расхода очистного агента 2.4.5. Обоснование критерия рациональной отработки долот 2.5. Технические средства и параметры режима бурения при отборе керна 2.6. Технология вскрытия продуктивного горизонта 2.7. Выбор и обоснование типа забойного двигателя 2.8. Проектирование и расчет компоновки бурильной колонны 2.9. Разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации осложнений 2.10. Выбор и обоснование типа буровой установки 2.11. Техническая документация на производство буровых работ Пояснительная записка выполняется на листах писчей бумаги формата А4 или потребительского формата, близкого к формату А4. Объем ПЗ должен составлять ориентировочно 40 рукописных или 30 машинописных листов. Г р а ф и ч е с к и й м а т е р и а л п роекта представляется на двух листах чертежной бумаги формата А1 в виде геолого-технического наряда (ГТН) на бурение скважины (лист № 1) и в виде чертежей к специальному вопросу или схемы компоновки бурильной колонны для определенного (по выбору автора) интервала скважины (лист № 2). Более детальное содержание курсового проекта, подробные рекомендации по выполнению РПЗ и графических материалов, а также требования к его оформлению приведены в отдельных методических указаниях [12]. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 4.2 Структура дисциплины Структура дисциплины по разделам (модулям) и видам учебной деятельности (лекции и лабораторные занятия) с указанием временного ресурса представлена в табл. 3. 15 Таблица 3 Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения Название раздела/темы Общие сведения о бурении скважин Технологический буровой инструмент Технологические аспекты бурения Особенности бурения в осложненных условиях Технология бурения неглубоких скважин различного назначения Итого Аудиторная работа (час) Лекции Лаб. Практ. зан. зан 2 2 10 10 6 СРС Колл, Итого (час) Контр.Р. 2 20 0,5 2 6,5 48 3 3 53 36 10 4 4 4 16 5 20 20 4 12 4 30 30 32 31 50 100,5 193,5 4.3. Распределение компетенций по разделам дисциплины Распределение по модулям дисциплины планируемых результатов обучения, согласно ООП подготовки бакалавров по направлению 131000 «Нефтегазовое дело» представлено в табл. 4. Таблица 4 Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения № 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Формируемые компетенции З5.9 З7.2 З.11.3 У5.9 У10.2 У10.5 У11.4 В5.9 В10.2 В11.3 Лекции + + + + + + + Модули дисциплины Лабораторные и Самостоятельная практические работа занятия + + + + + + + + + + + + + + + + + 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Специфика сочетания методов отражается в матрице (табл. 5). 16 и форм организации обучения Таблица 5 Методы и формы организации обучения ФОО Лекции Методы Работа в команде Методы проблемного обучения Обучение на основе опыта Опережающая самостоятельная работа Проектный метод + Практические занятия СРС + + + + + + + + 6. ОРГАНИЗАЦИЯ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ 6.1. Текущая самостоятельная работа студента 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. 6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине Самостоятельная работа в объеме 48 ч. по освоению теоретических и практических основ дисциплины заключается в следующем: работа с конспектом лекций, методической и учебной литературой в соответствии с учебным планом – 10 часов; подготовка к защите четырех лабораторных работ – 10 часов; подготовка рефератов – 10 часов; подготовка к входному контролю (тестированию), текущему контролю (три контрольные работы) и итоговому контролю – 18 часов. Пример вопросов для самостоятельной работы 1. Работы по повышению продуктивности эксплуатационных скважин. 2. Консервация и ликвидация скважин. 17 3. Классификация и состав ремонтных работ 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 (202 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. 7. СРЕДСТВА ТЕКУЩЕЙ И ИТОГОВОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Контроль успеваемости студентов осуществляется в виде: входного контроля; текущего контроля (три контрольные работы и собеседование при сдаче отчетов по лабораторным работам); итогового контроля (экзамен в седьмом семестре, дифзачет в восьмом семестре). Контроль осуществляется на аудиторных занятиях, в том числе 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 лабораторных работ 6 Итоговый контроль Максимальное количество баллов, всего 18 Баллы 5 15 40 40 100 При выполнении практических занятий каждому студенту выдается индивидуальное задание, по которому студент обязан предоставить отчет. Уровень усвоения теоретических знаний проверяется при текущем контроле на каждом практическом занятии (выборочно для отдельных студентов), и в конце изучения курса при рубежном контроле. Примеры контролирующих материалов Вопросы текущего контроля 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Какие существуют методы цементирования скважин? Какие применяются тампонажные материалы для цементирования скважин? Какое используется оборудование для цементирования скважин? Что определяют при расчете цементирования скважин? Приведите схему расчета. Организация подготовительных работ к цементированию. Расскажите о процессе цементирования. Виды осложнений при цементировании. Перечислите основные факторы, влияющие на качество разобщения пластов. Ремонтное цементирование. Установка цементного моста. Примерные вопросы рубежного контроля 1. Понятие о скважине, ее конструкции и элементах. 2. Классификация скважин. 3. Горные породы, слагающие разрез нефтяных и газовых месторождений. Физикомеханические свойства горных пород. 4. Породоразрушающий инструмент. Классификация породоразрушающего инструмента. 5. Типоразмеры долот и области их применения. Буровые долота для бурения скважин с отбором керна. Породоразрушающий инструмент специального назначения. Расширители и калибраторы. Примерные вопросы итогового контроля 1. Основные элементы скважины 2. Назначение буровых скважин 3. Типы обсадных колонн 4. Что такое конструкция скважины 5. Способы бурения скважин 6. Каково назначение буровых вышек 7. Для чего предназначены буровые лебедки 8. Для чего предназначена талевая система 9. При помощи какого оборудования осуществляют вращательное бурение скважин 10. Назначение и устройство роторов 11. Достоинства турбобуров 12. Основные физико-механические свойства горных пород 13. Способы разрушения горных пород 14. Классификация буровых долот 15. Основные элементы бурильной колонны 16. Ведущие бурильные трубы 19 17. Режимные параметры бурения скважин 18. Влияние режимных параметров на скорость бурения 19. Функции бурового раствора 20. Схема циркуляции бурового раствора 21. Свойства бурового раствора (перечислить) 22. Классификация буровых растворов по агрегативному состоянию 23. Что такое осложнения и аварии в скважине 24. Элементы пространственного расположения скважин 25. Причины искривления скважин 26. Общие закономерности искривления скважин 27. Типы профилей направленных скважин 28. Перечислите основные технические средства направленного бурения скважин 29. Конструкция скважины и ее проектирование. 30. Буровая установка, ее функции и техническое оснащение. 31. Причины искривления скважин. Способы предупреждения искривления. 32. Механические свойства горных пород и их роль в бурении скважин. 33. Цикл строительства скважины. Основные виды работ в цикле. 34. Технологические свойства буровых промывочных жидкостей и их роль в бурении. 35. Режим бурения. Режимные параметры и их влияние на показатели бурения. 36. Способы бурения. 37. Обработка и приготовление буровых растворов. 38. Забойные двигатели. Принцип их действия и конструктивное исполнение. 39. Требования безопасности жизнедеятельности в бурении. 40. Контроль процесса бурения. Его задачи и технические средства. Формируемые компетенции в зависимости от вида полученных знаний по дисциплине «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» представлены в табл. 7. Таблица 7 Формируемые компетенции в зависимости от вида полученных знаний по дисциплине Коды Совокупность оценочных заданий по дисциплине Компетенции, совокупный ожидаемый результат по завершении обучения лекции Общекультурные (ОК) обобщать, анализировать, ОК-1 воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения проявлять инициативу, находить организационно-управленческие ОК-6 решения и нести за них ответственность использовать нормативные ОК-7 правовые документы ОК-9 стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства 20 лабораторные самостоятельная занятия работа Профессиональные (ПК) общепрофессиональные самостоятельно приобретать новые знания, используя современные ПК-1 образовательные и информационные технологии использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, ПК-2 применять 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 ПК-6 практической деятельности, сочетать теорию и практику эксплуатировать и обслуживать ПК-8 оборудование, используемое при строительстве скважин оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности ПК-9 технологических процессов в нефтегазовом производстве применять принципы рационального ПК-10 использования природных ресурсов и защиты окружающей среды организационно-управленческая деятельность использовать методы техникоПК-13 экономического анализа экспериментально-исследовательская деятельность изучать и анализировать научнотехническую информацию по ПК-17 направлению исследований в области бурения скважин использовать физико-математический аппарат для решения ПК-19 расчетно-аналитических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности проектная деятельность осуществлять сбор данных для ПК-21 выполнения работ по проектированию бурения скважин, 21 9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 9.1. Перечень рекомендуемой литературы 1. Середа Н.Г.. Соловьев Е.И. Бурение нефтяных и газовых скважин. – М.: Недра, 1988. –359 с. 2. Калинин А.Г., Левицкий Л.3., Никитин Б.А Технология бурения разведочных скважин на нефть и газ. – М.: Недра, 1998. – 440 с. 3. Вадецкий, Ю. В. Бурение нефтяных и газовых скважин: учебник: /Ю.В. Вадецкий.-2-е изд., стер. – М.: Академия, 2006.-351 с.: ил. 1. 4. Булатов А.И., Аветисов А.Т. Справочник инженера по бурению. В 4-х книгах. – М.: Недра. Кн. 1, 1993. - 320 с. Кн. 3, 1995. - 320 с. 5. Григулецкий В.Г., Лукьянов В.Т. Проектирование компоновок нижней части бурильной колонны. – М.: Недра, 1990. -301 с. 6. Демихов В.И. Средства измерения параметров бурения скважин: 7. Справочное пособие. – М.: Недра, 1990. - 286 с. 8. Долговечность шарошечных долот. – М.: Недра, 1992. - 266 с. 9. Масленников И.К. Буровой инструмент: Справочник. – М.: Недра, 1989. - 430 с. 10. Пустовойтенко И.К. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. – М.: Недра, 1988. - 279 с. 11. Рязанов В.И., Борисов К.И. Расчет бурильных колонн: Учебн. пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2005. - 57 с. 12. Сыромятников Е.С., Андреев А.Ф. Научно-технический прогресс в бурении нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1991. - 214 с. 13. Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Метод. указ. курс. пр. спец. 090800 / сост. А.Н.Баранов, В.И.Рязанов, П.С.Чубик. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. - 20 с. 14. Шаповалов А.Г. Проектирование и финансирование строительства нефтяных и газовых скважин. – М.: Недра, 1991. -222 с. 15. Шарошечные долота и бурильные головки: Каталог. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1990. -92 с. 16. Ясов В.Г., Мыслюк М.А. Осложнения в бурении: Справочное пособие. – М.: Недра, 1991. - 333 с. 9.2. Перечень вспомогательной литературы 1. Соловьев Е.М. Заканчивание скважин. – М.: Недра, 1979. – 303 с. 2. Логвиненко С.В. Цементирование нефтяных и газовых скважин. – М.: Недра, 1986. – 280 с. 3. Иогансен К.В. Спутник буровика: Справочник. – М.: Недра, 1990. – 302 с. 4. Чубик П.С. Практикум по промывочным жидкостям. Томск: изд. ТПИ им.С.М. Кирова, 1991 – 100 с. 5. Мазур И. И. Нефть и газ. Мировая история / И. И. Мазур. – М.: ЕЛИМА, 2004. - 890 с. 22 6. Хайн, Норман Дж. Геология, разведка, бурение и добыча нефти / Н. Д. Хайн. – М.: Олимп-Бизнес, 2004. - 726 с. Другие образовательные ресурсы 1. Пакет прикладных программ «GeoIng» Универсального программного комплекса «Geotech» 2. Фильмы по бурению нефтяных и газовых скважин 3. Презентации к лекциям 10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ В проведении лекционных и практических занятий используются следующие аудитории: 204 ауд. 6 корп. (32 посад. места, используется персональный РС Core 2 Duo 1.8. с программным обеспечением: MS Office PowerPoint 2003); 203 ауд. 6 корп. Программа одобрена на заседании учебно-методического кафедры БС (протокол № 2 от «29» октября 2010 г.). Автор к.т.н, доцент каф. БС К.И. Борисов Рецензент д.т.н., зав. каф. БС В.Д. Евсеев 23
