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 профессор |
Рабочая ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Техника и технология бурения наклонных скважин»
Направление подготовки: 131000 Нефтегазовое дело
Магистерская программа: «Технология вскрытия нефтегазовых пластов в осложненных условиях»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: профессор
Санкт-Петербург
2012
Рабочая программа составлена с учётом требований (нормативный документ: ФГОС ВПО) к содержанию и уровню подготовки по специальности 130504 № ______ от «____»___________ 2012 г. и в соответствии с рабочим учебным планом специальности утверждённым ректором Университета «____»___________ 20__ г.
Составитель: профессор
Научный редактор: д. т.н., проф. _____________
Обсуждено:
на заседании кафедры Бурения скважин «____»___________ 2012 г., протокол № __
Одобрено:
Методической комиссией специальности (направления) _______ Университета «____»___________2012 г., протокол № __
1. Цели и задачи дисциплины:
Учебная дисциплина «Техника и технология бурения наклонных скважин» – обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов подготовки второго уровня высшего профессионального образования при поисках, разведке и эксплуатационном бурении на нефть и газ (магистров), и является одной из важнейших специальных дисциплин, определяющих профиль будущего специалиста по бурению нефтяных и газовых скважин.
Основной целью образования по дисциплине «Техника и технология бурения наклонных скважин» является формирование профессиональной культуры, под которой понимается высокая теоретическая и производственная подготовка и способность личности использовать приобретённые знания, умения и навыки в сфере сложной профессиональной деятельности, характера мышления и умения ориентации в разнообразных геолого-технических условиях бурения от вертикальных до наклонно горизонтальных и многоствольных скважин (ОК-1 – ОК-6).
Основными обобщающими задачами дисциплины (компетенциями) являются:
• приобретение понимания и знаний об основных определениях, технологических процессах и технических средствах, используемых для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин (ОК-7, 8);
• овладение технологией и техническими средствами для горизонтального бурения скважин при поисках, разведке и эксплуатации месторождений нефти и газа;
• овладение основами проектирования траекторий комплекса разнообразного вида скважин в сложных географо-климатических условиях на суше, шельфах, в условиях Крайнего Севера и в открытых водных пространствах (ПК-1);
• управление сложными методами проектирования и строительства комплексов разнообразных видов скважин: вертикальных, наклонно направленных, наклонно-горизонтальных, многоствольных и многопрофильных;
• формирования:
– культуры управления и риск-ориентированного мышления в оптимизации строительства наклонно-горизонтальных скважин любой конфигурации, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов жизнедеятельности человека;
– культуры профессиональной безопасности, выявление способностей для оценки осложнений, опасностей и рисков в сфере своей производственной деятельности;
– готовности применения профессиональных знаний для минимизации негативных технических и экологических последствий, обеспечения безопасности и улучшения условий и комфортности труда и минимизации трудовых и материальных затрат в сфере своей профессиональной деятельности;
– мотивации и способностей для самостоятельного повышения профессионального уровня и аргументированного обоснования своих предложений и решений, в том числе по обеспечению безопасности труда.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Техника и технология бурения наклонных скважин» относится к профессиональному циклу высшей образовательной программы. Содержание дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении естественнонаучного и профессионального циклов. Знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в процессе освоения параллельных специальных дисциплин, при магистровском дипломном проектировании, в практической профессиональной деятельности.
Изучение и успешная аттестация по данной дисциплине, наряду с другими дисциплинами, являются необходимыми для освоения других специальных дисциплин, прохождения учебных и производственной практик и подготовки магистерской диссертации.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных компетенций (ПК) выпускника:
• способен сформировать и рассчитать основные технические параметры и выбрать необходимые материалы для бурильной колонны (КНБК) для проведения наклонно направленных и горизонтальных скважин;
• способен использовать технические средства для измерения основных параметров технологических процессов основного и вспомогательного бурового оборудования и их комплектации;
• способен использовать нормативные документы на специальный буровой и породоразрушающий инструмент для формирования комплектов КНБК различного назначения;
• способен для обоснования и принятия конкретных технических решений при разработке технологических процессов, выбирать необходимые технические средства и технологии для конкретного типа траектории скважин;
• способен использовать правила техники и пожарной безопасности, производственной санитарии, норм охраны труда, измерять и оценивать уровень запылённости и загазованности, шума и вибрации, освещённости рабочих мест.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
– основные законы и положения дисциплин инженерно-механического модуля: основные правила начертательной геометрии, приёмы компьютерной графики на стадии конструирования и чтения чертежей сложных изделий;
– теории механизмов и машин, методы решения практических задач, используя методы сопротивления материалов;
– законы гидравлики, гидромеханики, термодинамики;
– основные производственные процессы, представляющие единую цепочку нефтегазовых технологий;
– основные свойства углеводородов нефти, гипотезы органического и неорганического происхождения нефти и газа, принципы классификации нефтей и газов, свойства и закономерности поведения дисперсных систем;
– систему обеспечения безопасности жизнедеятельности нефтегазового производства;
– современные проблемы охраны недр и окружающей среды;
– основные положения действующего законодательства РФ об охране труда, промышленной и механической безопасности, нормативно-технические документы, действующие в данной сфере, технические методы и средства защиты человека на производстве от опасных и вредных факторов, основные методы защиты атмосферного воздуха от вредных выбросов;
– правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности; источники, причины и характер загрязнения окружающей природной среды, правовые основы защиты природы и её охраны;
– основные технологии нефтегазового производства;
– технические характеристики и экономические показатели отечественных и зарубежных нефтегазовых технологий;
– стандарты и технические условия;
– методы проектирования и расчёта траекторий скважин и ориентированных КНБК, необходимых для решения конкретных технологических задач успешной и оптимальной и проходки скважин на всех типах месторождений нефти и газа;
– иметь представление об основных передовых направлениях отечественного и зарубежного научно-технического прогресса в области наклонно направленного, горизонтального и многоствольного бурения.
Уметь:
– ставить цели и формулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций;
– использовать принципы графического представления пространственных образов, систему проектно-конструкторской документации, правила построения технических схем и чертежей;
– использовать методы статического, кинематического и динамического расчёта механизмов и машин;
– использовать основные законы статики и кинематики жидкостей и газов, их взаимодействия между собой и твёрдыми телами с целью оптимизации процесса наклонно горизонтального бурения скважин;
– анализировать принципы классификации нефтегазовых систем;
– диагностировать организационную культуру, выявлять её сильные и слабые стороны, разрабатывать предложения по её совершенствованию;
– использовать основные законы термодинамики и теплопередачи;
– использовать знания о составах и свойствах нефти и газа в соответствующих расчётах, навыки выявления и устранения «узких мест» производственного процесса;
– использовать основные положения метрологии, стандартизации, сертификации;
– использовать принципы работы бурового оборудования, оборудования для эксплуатации и капитального ремонта скважин, прокладки и ремонта трубопроводных систем, переработки нефти и газа;
– производить практические расчёты и навыки выполнения указанного рода расчётов применительно к конкретным целям;
– рассчитывать и компоновать необходимые типы КНБК применительно к проектному профилю и составлять комплекс руководящих документов для реализации технологии бурения (ГТН и др).
Владеть:
– методами изучения физико-химических и механических свойств горных пород на воздухе и в контакте с различными жидкостями;
– принципами интерпретации данных геофизических исследований скважин, в т. ч. на основе беспроводных каналов связи;
– методами изучения коллекторских свойств пород и их нефтегазонасыщенности;
– методами квалиметрии технологических жидкостей, применяемых в нефтегазовом производстве;
– методами оценки и предотвращения экономического ущерба в процессе бурения, эксплуатации скважин и транспорта нефти и газа, а также управления качеством производственной деятельности;
– методами формулирования и реализации стратегий на уровне бизнес-единицы;
– нормативами проектной деятельности и навыками составления рабочих проектов, обзоров, отчётов;
– методами метрологии и стандартизации;
– методами технико-экономического анализа;
– навыками производственного менеджмента и управления персоналом;
– руководящими и правовыми документами на проектирование и технологию бурения типовой скважины;
– навыками рационализации профессиональной деятельности с целью обеспечения проектирования и строительства наклонно горизонтальных скважин, вопросами безопасности и защиты окружающей среды.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестр А | Семестр В |
Общая трудоемкость дисциплины | 144 | 144 | |
Аудиторные занятия | 44 | 44 | |
Лекции | 11 | 11 | |
Лабораторные работы (ЛР) | |||
Практические занятия | 33 | 33 | |
Самостоятельная работа, в т. ч. | 100 | 100 | |
Курсовая работа | 36 | 36 | |
Другие виды самостоятельной работы | 64 | 64 | |
Вид итогового контроля | зачет | зачет |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Общие сведения об искривлении и направленном бурении скважин. | Предмет и задачи курса. Отечественные и зарубежные сведения о направленном бурении и пространственных элементах скважины: траектории, профиле, плане, углах, интенсивности искривления, кривизне и др. Графо-аналитическое задание. |
2. | Причины и механизм естественного искривления скважин. | Причины технические, технологические и геологические. Формулировки и примеры. Силы, действующие на долото. Механизм исривления скважин. Процессы искривления ствола при неравномерном разрушении забоя и фрезеровании стенки ствола. |
3. | Выбор и расчёт допустимой интенсивности искривления ствола. | Выбор и расчёты допустимых радиусов и интенсивности искривления стволов для нормальной эксплуатации забойных двигателей, бурильных и обсадных труб при наклонно направленном бурении. |
4. | Типы профилей скважин и методы их расчёта. | Обоснование выбора профиля, их основные типы и методы расчёта. Формы допустимых отклонений: плоские, пространственные. Графо-аналитическое задание. |
5. | Бурение вертикальных скважин. | Цель бурения, причины искривления и способы их предупреждения; техника безопасности. |
6. | Методы бурения наклонно направленных скважин. | Формы и обоснование их типовых профилей, обоснование и расчёты преимущества конкретных форм профилей. |
7. | Бурение горизонтальных скважин. | Характерные формы профилей, особенности профилей с большим, средним и малым радиусом кривизны. Их достоинства и недостатки. Охрана труда при бурении скважин. Графо-аналитическое задание. |
8. | Методы забуривания боковых стволов. | Причины забуривания боковых стволов. Методы забуривания, их особенности, преимущества и недостатки. Система Window Master с якорем. Графические примеры. |
9. | Бурение кустовых скважин. | Цель строительства кустовых скважин на суше и на платформах. Основные требования и преимущества. Защита от вредных воздействий. |
10. | Состав КНБК направленного бурения. | Типы КНБК для разных профилей, их назначение, основной состав, методы расчёта и сборки; системы ориентации, их расчёты, телеметрические ориентирующие системы, их особенности и преимущества. |
11. | Опорно-калибрующие и отклоняющие устройства. | Основные опорно-центрирующие элементы КНБК, их назначение и принципиальные отличия, характеристики, места установки в различных геолого-технических ситуациях; типы отклоняющих устройств и их характеристики. |
5.2. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Общие сведения об искривлении и направленном бурении скважин в РФ, мире. | 1 | 1 | ||||
2. | Причины и механизм естественного искривления скважин. | 1 | 4 | 10 | 15 | ||
3. | Выбор и расчёт допустимой интенсивности искривления ствола. | 1 | 4 | 10 | 15 | ||
4. | Типы профилей скважин и методы их расчёта. | 1 | 5 | 10 | 16 | ||
5. | Бурение вертикальных скважин. | 1 | 10 | 11 | |||
6. | Методы бурения наклонно направленных скважин. | 1 | 6 | 10 | 17 | ||
7. | Бурение горизонтальных скважин. | 1 | 6 | 10 | 16 | ||
8. | Методы забуривания боковых стволов. | 1 | 10 | 11 | |||
9. | Бурение кустовых скважин. | 1 | 10 | 11 | |||
10. | Состав КНБК направленного бурения. | 1 | 4 | 10 | 15 | ||
11. | Опорно-калибрующие и отклоняющие устройства. | 1 | 4 | 10 | 15 |
7. Практические занятия (семинары)
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика практических занятий (семинаров) | Трудо-емкость (час.) |
1. | 2. | Примеры расчётов радиусов и наборов кривизны для разных механизмов искривления стволов. | 4 |
2. | 3. | Схемы и расчёт допустимых радиусов искривлений стволов для разных технических средств и профилей. | 4 |
3. | 4. | Классификация типов залежей и формы плоскостных и пространственных допусков, примеры расчётов. | 5 |
4. | 6. | Предельные наборы кривизны большого, среднего и малого радиусов, типы компоновок, расчёты. | 6 |
5. | 7. | Схемы профилей горизонтальных скважин и величины наборов кривизны; типы компоновок, в т. ч. зарубежных. | 6 |
6. | 10. | Схемы КНБК, наборы кривизны, закручивание колонны; телеметрические системы управления. | 4 |
7. | 11. | Типы и устройство опорно-калибрующих и отклоняющих устройств, области применения; типы породоразрушающего инструмента. | 4 |
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Управление траекторией скважины.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Морозов и сооружение наклонных и горизонтальных скважин. Учебное пособие. / , . СПб., 2010, 68 с.
2. Морозов формы допустимых отклонений ствола скважины при наклонно направленном бурении. /, /. Инженер-нефтяник. 2006, № 5, с. 27-30.
3 , , Соловьёв бурение. М., Недра, 2000.
4. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. Под редакцией и . Екатеринбург, 2002.
5. , , Строительство наклонных и горизонтальных скважин. М., Недра, 2000.
6. , , Справочник инженера-технолога по бурению глубоких скважин. М., Недра, 2005.
7. Кульчицкий и искусственное искривление скважин. Москва-Ижевск. НИЦ. 2006.
8. Бурение наклонных, горизонтальных и многозабойных скважин. ЦентрЛитНефтеГаз. М. 2011.
б) дополнительная литература
9 , , Основы бурения нефтяных и газовых скважин. Учебное пособие, СПб., Изд. СПГГИ (ТУ), 1996.
10. Суетина и обоснование объёмных форм допусков в зависимости от структур месторождений: Сборник научных трудов, посвящённый конференции им. Мавлютова /, / Уфа, 2005, с. 15-16.
11. Соловьёв разведочных скважин. Учебник для вузов /ёв, , / М., Высшая школа, 2007.
в) программное обеспечение___________________________________________________
_____________________________________________________________________________
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы___________________
____________________________________________________________________________
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
1. Специализированные аудитории, оснащённые стендовым материалом, образцами технических средств для искривления и наклонно направленного бурения эксплуатационных скважин.
2. Экспериментальная буровая установка (практические занятия).
3. Кафедральный компьютерный центр, решение заданных задач.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
(указываются рекомендуемые модули внутри дисциплины или междисциплинарные модули, в состав которых она может входить, образовательные технологии, а также примеры оценочных средств для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации)
_____________________________________________________________________________
Разработчики:
кафедра БС профессор
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
___________________ _________________ _____________________
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперты:
____________________ ___________________ _________________________
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
____________________ ___________________ _________________________
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
