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 направлению 131000 профессор К. | Зав. кафедрой бурения скважин профессор |
Рабочая ПРОГРАММА
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ
Направление подготовки: 131000 Нефтегазовое дело
Магистерская программа: «Бурение горизонтальных скважин»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: профессор
Санкт-Петербург
2012
УДК 622.24.(075.82)
БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН: Программа научно-исследовательской практики для студентов специализации 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» / Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»;
Сост.: . СПб, 2012, 9с.
Определено содержание и порядок прохождения научно-исследовательской практики в рамках выполнения объема самостоятельной. Приведен перечень основных видов технической документации, с которой студент должен ознакомиться во время практики и форма отчетности после ее окончания.
Научный редактор, проф.
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ.
Научно-исследовательская практика проводится в 7-м и 8-м семестре на учебно-производственном полигоне «Саблино» и в специализированных лабораториях кафедры бурения Горного университета.
Цель научно-исследовательской практики – закрепление теоретических и экспериментальных знаний, полученных студентами при изучении теоретических дисциплин, а также изучение технологических процессов, оборудования и инструмента, связанных с бурением и исследованием нефтяных и газовых скважин.
Основными задачами научно-исследовательской практики являются:
- ознакомление с основными экспериментальными методами исследования влияния основных технологических факторов на механическую скорость бурения скважин вращательным способом твердосплавным и алмазным породоразрушающим инструментом;
- изучение экспериментального оборудования, инструмента и контрольно-измерительной аппаратуры;
- приобретение практических навыков в проведении одних из самых важных и распространенных технологических исследований – изучения влияния основных технологических факторов на механическую скорость бурения скважин, а также по приготовлению, очистке и регулированию параметров буровых растворов ;
- изучение вопросов общей организации буровых работ с учётом требований технической, санитарной и экологической безопасности.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ
В результате проведения научно-исследовательской практики студент должен:
q знать теоретические основы технологических процессов бурения нефтяных и газовых скважин, разрушения горных пород на забое скважины, проектирования технологических режимов бурения твердосплавным и алмазным породоразрушающими инструментами, экспериментальных методов исследования зависимости механической скорости бурения от основных режимных параметров; математической обработки данных и определения необходимого числа наблюдений;
q уметь работать с экспериментальным буровым и вспомогательным оборудованием, специальным инструментом и контрольно-измерительной аппаратурой, регулировать основные параметры режима бурения и технологические параметры промывочных жидкостей;
q иметь представление о монтажных работах, связанных с подготовкой стендового бурового оборудования, технологического инструмента и контрольно-измерительной аппаратуры к проведению экспериментальных исследований, последовательности их проведения, оценке погрешности проводимых измерений и получаемых результатов.
3. СОДЕРЖАНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ
3.1. Разделы работы
№ | Раздел практики | Длительность |
1. | Обзорная лекция по методике исследований, выдача задания на выполнение двух работ: НИР 1. Исследование влияния режимных параметров на механическую скорость бурения. НИР 2. Разработка составов промывочных жидкостей и поддержание их параметров в процессе бурения. | 0,5 недели |
2. | Знакомство с экспериментальными стендами, подготовка бурового снаряда, циркуляционной системы, тарировка КИП | 2 недели |
3. | Проведение экспериментов | 14 недель |
4. | Обработка полученных результатов. | 3,5недели |
5. | Составление отчета и его защита | 2 недели |
3.2. Содержание разделов научно-исследовательской работы
Раздел 1. Обзорная лекция №1.
Рассматриваются теоретические основы технологических процессов бурения нефтяных и газовых скважин. Более подробно характеризуются процессы разрушения горных пород на забое скважины, принципов проектирования технологических режимов твердосплавного и алмазного бурения нефтяных и газовых скважин, экспериментальных методов исследования зависимости механической скорости бурения от основных режимных параметров; математической обработки экспериментальных данных и определения необходимого числа наблюдений.
Выдается задание на проведение экспериментальных исследований.
Обзорная лекция №2
Рассматриваются основы физико-химии буровых промывочных жидкостей. Более подробно характеризуются процессы циркуляции бурового раствора в нисходящем и восходящем потоках скважины. Даются расчетные формулы по определению количества метериалов для приготовления растворов с заданныыми параметрами.
Раздел 2. Знакомство с экспериментальными стендами, подготовка бурового снаряда и циркуляционной системы, тарировка КИП.
Изучаются устройство и технические характеристики экспериментального стенда и состав его комплекса:
q буровая установка МБУ-125;
q циркуляционная система;
q система управления работой стенда и комплекс КИП;
q буровой инструмент;
q блок приготовления буровых растворов;
q блок очистки растворов от шлама;
q прочее оборудование.
Приобретаются навыки работы с экспериментальным оборудованием, подготовки необходимого бурового инструмента, сборки экспериментального бурового снаряда, проверки и тарировки КИП.
Раздел 3. Проведение экспериментов
НИР 1 «Исследование влияния основных режимных параметров на механическую скорость бурения»
Исследование влияния основных режимных параметров на механическую скорость бурения твердосплавными и алмазными породоразрушающими инструментами состоит в том, чтобы по экспериментальным данным построить зависимость механической скорости бурения от этих параметров, объяснить вид этой зависимости и сделать соответствующие выводы. С этой целью производится бурение на экспериментальном стенде по блокам горных пород при трех сериях специальных режимах. В каждой такой серии снимается зависимость механической скорости бурения в см/мин при изменении одного из режимных параметров и постоянных значениях двух других.
Наибольший теоретический и практический интерес представляют такие зависимости, при экспериментальном снятии которых постоянные режимные параметры были бы равны рациональным значениям, так как только в этом случае может быть достигнуто максимальное значение механической скорости бурения, а ее зависимость от исследуемого режимного параметра получила бы наиболее четкое выражение.
В данной научно-исследовательской работе ограничимся приближенным определением рациональных режимных параметров с помощью расчетных методов, которые применятся при проектировании режимов бурения.
НИР 2. «Разработка составов промывочных жидкостей и поддержание их параметров в процессе бурения.»
1). Приготовление буровых растворов заданной плотности, бурение скважины, контроль плотности в процессе бурения и после очистки от шлама.
2). Приготовление буровых растворов заданной вязкости и водоотдачи, бурение скважины, контроль параметров в процессе бурения и после очистки от шлама.
3). Приготовление ингибированных буровых растворов для бурения по глинистым породам, бурение скважины и оценка эффективности.
4). Приготовление аэрированных промывочных жидкостей и пен, бурение скважин в трещиноватых известняках.
5) Приготовление утяжеленных буровых растворов и бурение скважин в условиях водопритока
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ИЗМЕРЕНИЙ
За истинное значение измеряемой механической скорости бурение принимается ее среднее арифметическое значение
| (1) |
где vi - механическая скорость при i-ом номере, n - число измерений механической скорости.
Показателями изменчивости отдельных замеров (наблюдений) являются коэффициент разбросанности ряда (kр), среднее квадратичное отклонение (σ) и коэффициент вариации (v), определяемые следующими выражениями:
| (2) |
| (3) |
| (4) |
где vмmax, vмmin - максимальное и минимальное значения замеров механической скорости бурения. (vi - vм) – отклонение отдельных измерений механической скорости от среднего значения.
Важным показателем является точность отдельных наблюдений (РТ), определяемая из выражения
| (5) |
где 
- средняя ошибка среднего арифметического.
Для определения числа замеров механической скорости бурения можно воспользоваться следующей формулой:
| (6) |
где mg - допустимая (заданная) ошибка для vм.
Экспериментальным путем установлено, что при исследовании механической скорости бурения коэффициент вариации следует уменьшать, доводя его до уровня 10-12%, а показатель точности не увеличивать сверх 5%. Такие показатели принимаются при обработке большинства фотохронометрических наблюдений.
5. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ.
Научно-исследовательская работа в процессе проведения учебной буровой практики выполняется студентами под руководством преподавателей института. Руководитель практики контролирует обеспечение нормальных условий работы студентов, проведение обязательных инструктажей по технике безопасности и охране труда, выполнение студентами правил внутреннего распорядка и консультирует студентов по вопросам методики и техники выполнения исследований, обработки и анализа полученных результатов, составления отчета.
Для проведения научно-исследовательской работы студенты делятся на бригады по три-четыре человека, в каждой из которых назначается бригадир, отвечающий за дисциплину, своевременное получение учебного задания и распределение работ по проведению исследований и оформлению отчета бригады.
5.1 Подготовительный этап
5.1.1. В соответствии с конкретным типом породы обосновывается выбор рационального породоразрушающего инструмента, используя рекомендации, представленные в учебных пособиях и справочной литературе.
5.1.2 Рассчитываются рекомендуемые рациональные режимные параметры бурения: усилие подачи (осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент) Р, кН; частота вращения инструмента n, мин-1; подача (расход) промывочной жидкости Q, л/мин.
5.1.3 В соответствии с методическими рекомендациямии техническими характеристиками экспериментального стенда рассчитать рациональный шаг изменения режимных параметров DР, Dn, DQ и определить ряды их отдельных значений, пользуясь следующими выражениями:
(i*DP), (i*Dn), (i*DQ),
где I – номер члена ряда.
5.1.4 Проверить и подготовить оборудование экспериментального стенда и соответствующую измерительную аппаратуру с таким расчетом, чтобы для конкретного блока горной породы и забойного инструмента можно было бы снять в процессе бурения экспериментальные зависимости механической скорости бурения Vм,.см/мин при изменении одного из режимных параметров и постоянных значениях двух других, равных расчетным рациональным значениям, т. е.
Vм = f(Р) при n = const, Q = const; Vм = f(n) при P = const, Q = const; Vм = f(Q) при P = const, n = const. | (5) |
5.2 Экспериментальный этап
5.2.1. Собрать экспериментальный буровой снаряд с выбранным типоразмером породоразрушающего инструмента;
5.2.2. Включить промывочный насос и дождаться выхода промывочной жидкости.
5.2.3. Приступить к экспериментальному бурению и снятию зависимостей (5). При этом вместо расчетных значений n и Q устанавливаются ближайшие их значения, соответствующие характеристикам бурового станка и бурового насоса. Конкретные значения режимных параметров ограничиваются условиями нормальной работы бурового оборудования и инструмента (отсутствием вибраций, аномального износа инструмента или его поломок).
5.3 Обработка полученных результатов и составление отчета.
5.3.1 Построить графики экспериментальных зависимостей (5) с указанием средних квадратических отклонений каждой средней экспериментальной точки.
5.3.2. Объяснить форму полученных зависимостей, сделать заключение о степени влияния каждого исследованного режимного параметра на механическую скорость бурения и дать теоретическое обоснование степени влияния.
5.3.3. Оформить и защитить отчет о проделанной научно-исследовательской работе.
Заключительный контроль по результатам выполненной научно-исследовательской работы осуществляется руководителем на основании коллективно составленного технического отчета бригады и качества его защиты.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ
Рекомендуемая литература
а) Основная литература
1.Калинин нефтяных и газовых скважин. Учебник для Вузов. М., ЦентрЛитНефтеГаз, 2008.
2., Калинин бурения нефтяных и газовых скважин. Учебое пособие. М., ЦентрЛитНефтеГаз, 2009.
3., , Сердюк в бурении. Справочное пособие. М., РГГРУ, 2007.
4.Бурение разведочных скважин. Учебник для Вузов. /Под ред. /. М., Высшая школа, 2007.
5. , , Дмитриев заканчивания скважин. Учебное пособие. СПб, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2012.
б) Дополнительная литература
1. , , Шаманов и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Учебник для вузов.- М., -Бизнесцентр»,2003.
2. , , Проселков нефтяных и газовых скважин. Учебное пособие для вузов.- М., ., -Бизнесцентр»,2002.
3. , , Проселков скважин. Учебное пособие для вузов. М.. -Бизнесцентр», 2000.
4. , , Никитин расчеты при бурении глубоких скважин. М., Недра», 2000.
5. , , Тойб промывочные и тампонажные растворы. Учебное пособие для вузов. СПб., СПГГИ, 2004.
6. Энциклопедия по буровым растворам. Оренбург, Изд.-во «Летопись», 2005.
7. Материально-техническое обеспечение ПРАКТИКИ
1.Специализированная лаборатория, оснащенная приборами для определения физико-механических свойств тампонажных растворов и буферных жидкостей;
2. Тренажер-имитатор бурения «АМТ-221», тренажер-имитатор капитального ремонта скважин «АМТ-421».
3. Экспериментальные буровые стенды
4. Породоразрушающий инструмент: буровые лопастные и шарошечные долота;
бурильные головки; алмазные долота.
5. Технологический буровой инструмент: переходники, бурильные трубы и пр.
6. Полевая лаборатория буровых растворов:
АГ-3ПП, ВРП-1, СПВ-5, ЦС-2, ОМ-2, ВМ-6, СНС-2, ВСН-3.
7. Буровая установка МБУ-125
8. Цементировочный агрегат УНБ
9. Цементно-смесительная машина УС-50
10.Блок манифольда с цементировочной головкой
11. База учебных практик.
Располагается на учебно-производственном полигоне «Саблино» в пос. Ульяновка (Ленинградская обл.). Учебные классы, экспериментальные установки, инструмент, материалы, и ремонтные мастерские находятся на ее территории. Проезд на базу электропоездом с Московского вокзала до пл. Саблино.
8. Содержание
Стр. | |
1. Цель и задачи научно-исследовательской практики | 3 |
2. Требования к уровню содержания научно-исследовательской практики | 3 |
3.Содержание научно-исследовательской практики | 4 |
4.Математическая обработка данных и определение необходимого числа измерений | 6 |
5.Организация и порядок прохождения научно-исследовательской практики | 6 |
6.Учебно-методическое обеспечение научно-исследовательской практики | 7 |
7.Материально-техническое обеспечение практики | 7 |
8. Содержание | 8 |
