Физико-математическое моделирование систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов (стр. 1 )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

И. о. первого проректора по учебной работе

_______________________ /ВОЛОСНИКОВА Л. М./

__________ _____________ 2013г.

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ДОБЫЧИ, ПОДГОТОВКИ И ТРАНСПОРТА УГЛЕВОДОРОДОВ

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа

для студентов направления 011200.68 «Физика»,

магистерская программа «Техническая физика в нефтегазовых технологиях»,

очная форма обучения

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Авторы работы: ______________/БАХМАТ Г. В./

_______________/ШАБАРОВ А. Б./

______________/ШАСТУНОВА У. Ю./

«____»___________2013г.

Рассмотрено на заседании кафедры механики многофазных систем

«___» _____________ 2013 г., протокол № ____.

Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем стр.

Зав. кафедрой ______________________/ШАБАРОВ А. Б./

«______»___________ 2013 г.

Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ «___»______________2013 г., протокол № _____.

Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК ________________________/ГЛУХИХ И. Н./

«______»_____________2013 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ_____________/ФЕДОРОВА С. А./

«______»_____________2013 г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра Механики многофазных систем

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ДОБЫЧИ, ПОДГОТОВКИ И ТРАНСПОРТА УГЛЕВОДОРОДОВ

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа

для студентов направления 011200.68 «Физика»,

магистерская программа «Техническая физика в нефтегазовых технологиях»,

очная форма обучения

Тюменский государственный университет

2013

, , Физико-математическое моделирование систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011200.68 «Физика», магистерская программа «Техническая физика в нефтегазовых технологиях», очная форма обучения. – Тюмень, 2013. – 23 с.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физико-математическое моделирование систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой механики многофазных систем. Утверждено и. о. первого проректора по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой Механики многофазных систем, д. т.н., профессор

© Тюменский государственный университет, 2013.

© , , 2013.

1. Пояснительная записка

Рабочая программа дисциплины «Физико-математическое моделирование систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов» составлена в соответствии с требованиями к результатам, условиям и структуре подготовки магистров по профессиональному циклу М.2 профильной (вариативной) части М.2.05 Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 011200.68 «Физика», магистерская программа «Техническая физика в нефтегазовых технологиях».

Рабочая программа дисциплины «Физико-математическое моделирование систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов» подготовки магистров предназначена для организации обучения студентов Института математики, естественных наук и информационных технологий, которые получили степень бакалавра по специальности 011200.68 «Физика».

Программа рассчитана на два семестра (второй и третий семестр): в конце семестров зачет. Общая трудоемкость изучения данной дисциплины составляет 216 часов.

1.1 Цели и задачи дисциплины

Целью дисциплины – является приобретение студентами базовых знаний по физико-математическому моделированию систем добычи, подготовки нефти и газа, системы хранения скважинной и подготовленной до товарных качеств, продукции нефтегазодобывающих предприятий.

Изучение дисциплины позволит студентам овладеть необходимыми знаниями и умениями по физико-математическому моделированию процессов, происходящим в трубопроводах при транспорте однофазных и многофазных сред и термодинамических свойств, определяющих условия безопасной и долговечной эксплуатации системы промысловых нефтегазопроводов и хранилищ.

Задачами изучения дисциплины являются:

·  формирование навыков физико-математического моделирования систем добычи, хранения, подготовки и транспорта углеводородов;

·  ознакомление студентов с основными принципами построения системы подготовки, транспорта и хранения скважинной продукции;

·  получения навыков решения теоретических задач по определению условий и режимов транспорта углеводородов с учетом их физико-химических свойств;

·  формирование навыков оптимального и рационального использования современных технологий подготовки, транспорта и хранения скважинной продукции;

·  применение полученных знаний, навыков и умений в последующей профессиональной деятельности.

1.2 Место дисциплины в структуре ООП магистратуры

Дисциплина «Физико-математическое моделирование систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов» относится к обязательной части профессионального цикла М.2 профильной (вариативной части М.2.05). Для понимания курса необходимо знание математического анализа, уравнений математической физики, отдельных разделов качественной теории дифференциальных уравнений в частных производных, молекулярной физики и термодинамики, подземной гидродинамики и теплофизике, информационных технологий в технической физике.

1.3 Компетенции выпускника ООП магистратуры, формируемые в результате освоения данной ООП ВПО

Дисциплина «Физико-математическое моделирование систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов» является основной для формирования следующих компетенций:

·  способность демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук (ОК-1);

·  способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение (ОК-3);

·  способность порождать новые идеи (креативность) (ОК-5);

·  способность использовать знания современных проблем физики, новейших достижений физики в своей научно-исследовательской деятельности (ПК-2).

В результате освоения дисциплины, обучающийся должен:

Студент знает:

основные законы и положения о свойствах углеводородных систем при движении по цепочке «системы подготовка – транспорт - хранение – сдача в систему магистральных трубопроводов товарной продукции»;

технологические характеристики и принципы объединения оборудования подготовки, транспорта и хранения углеводородов в единую технологическую линию на стадии проектирования;

основные положения промышленной и экологической безопасности при транспорте и хранении углеводородов в системе промысловых трубопроводов.

Студент умеет:

обоснованно выбирать систему «подготовка – транспорт - хранение – сдача в систему магистральных трубопроводов товарной продукции» исходя из характеристик транспортируемой среды, несущей способности грунта, линии гидравлического уклона, расстояния;

проводить гидравлические расчёты для проектирования систем промыслового транспорта скважинной продукции;

использовать современные методики определения технологических параметров трубопроводов с целью снижения воздействий осложняющих процессов.

Студент владеет:

знаниями о влиянии физико-химических свойств углеводородов на режимы эксплуатации в системе «подготовка – транспорт – хранение скважинной продукции»;

методами выбора рациональных способов подготовки, транспортирования и хранения нефти и газа;

алгоритмами решения задач расчета простых и сложных трубопроводов;

методами оценки технологических потерь при хранении углеводородного сырья в резервуарах сырой и товарной нефти;

методиками определения гидравлических параметров транспортируемой среды.

Код компетенции	Формулировка компетенции*	Результаты обучения в целом**	Результаты обучения по уровням освоения материала	Виды занятий (лекции, практические, семинарские, лабораторные)	Оценочные средства (тесты, творческие работы, проекты и др.)
минимальный	базовый	повышенный
ОК-1	способность демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук	Знает: курс физики и основы математического анализа , стац. и нестац. тепломасообмен, конвекция, лучистый теплообмен, подземная гидродинамика	курс физики и математики, основы стационарного тепломасообмена	курс физики и курс высшей математики, основы нестационарного тепломассообмена, диф. уравнения конвекции	курс физики и основы математического анализа , стац. и нестац. тепломасообмен, конвекция, лучистый теплообмен, подземная гидродинамика	Практические занятия	Расчеты учебных задач
Умеет: Составлять математические модели физических процессов	применять знания об основных проблемах физики в простых производственных ситуациях	применять знания об основных проблемах физики в сложных производственных ситуациях и катаклизмах на объектах нефтегазового комплекса	Составлять математические модели физических процессов
Владеет: компьютерными методами визуализации процессов	Навыками работы компьютерными программами для составления презентаций	технологией использования естественнонаучных знаний; владеет разными компьютерными способами сбора, обработки и представления информации	компьютерными методами визуализации процессов
ОК-3	способность самостоятельно приобретать знания с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение	Знает: Приемы научного исследования	Математические методы и компьютерные технологии моделирования технических задач	Основные логические методы	Приемы научного исследования	Практические занятия	Расчеты учебных задач, курсовая работа
Умеет: Наладить и отладить программу, моделирующую изучаемый процесс и получить новые данные	Построить адекватную модель изучаемого процесса	Разработать алгоритм	Наладить и отладить программу, моделирующую изучаемый процесс и получить новые данные
Владеет: Современными языками программирования и пакетами прикладных программ, применяемых в таких задачах	Математическими методами	Численными алгоритмами моделирования технических процессов	Современными языками программирования и пакетами прикладных программ, применяемых в таких задачах
ОК-5	способность порождать новые идеи (креативность)	Знает: курс физики и основы математического анализа , стац. и нестац. тепломасообмен, конвекция, гидрогазодинамики, основные понятия и законы изучаемой дисциплины	курс физики и математики, основы стац. тепломассообмена, гидрогазодинамики, геологии и геокриологии, основные понятия и законы изучаемой дисциплины	курс физики и курс высшей математики, основы нестационарного тепломассообмена, диф. уравнения конвекции, гидрогазодинамики, геологии и геокриологии, основные понятия и законы изучаемой дисциплины	курс физики и основы математического анализа , стац. и нестац. тепломасообмен, конвекция, гидрогазодинамики, основные понятия и законы изучаемой дисциплины	Практические занятия, лекции	ВКР, написание курсовой работы, эссе, комплексные ситуационные задания, кейс, дискуссия
Умеет: Оценивать научные и технические решения с позиции достижения ресурсосбережения и защиты окружающей среды.	дискутировать и отстаивать собственную позицию	выделять противоречия между теорией и экспериментом находить решения устранения противоречий	Оценивать научные и технические решения с позиции достижения ресурсосбережения и защиты окружающей среды.
Владеет: приемами анализа и синтеза	методами мониторинга	нестандарностью мышления	приемами анализа и синтеза
ПК-2	способность использовать знания современных проблем физики, новейших достижений физики в своей научно-исследовательской деятельности	Знает: о вкладе выдающихся ученых и научных коллективов в изучение и совершенствование конструкций и методов расчета систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов	Современные проблемы физики, новейшие достижения ученых в области физмат. моделирования систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов	Основные фундаментальные разделы физики, основы тепломассообмена и гидрогазодинамики НГ комплекса, математические методы и компьютерные технологии	о вкладе выдающихся ученых и научных коллективов в изучение и совершенствование конструкций и методов расчета систем добычи, подготовки и транспорта углеводородов	Практические занятия, практика	ВКР, написание курсовой работы, эссе, комплексные ситуационные задания, кейс, дискуссия
Умеет: Модифицировать и разрабатывать новые методы, исходя из задач конкретного исследования, обрабатывать полученные данные, представлять итоги проделанной работы в виде отчетов, рефератов, статей	Формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно-исследовательской деятельности	выбирать в зависимости от требуемых целей законы, формы, правила, приемы познавательной деятельности мышления;	Модифицировать и разрабатывать новые методы, исходя из задач конкретного исследования, обрабатывать полученные данные, представлять итоги проделанной работы в виде отчетов, рефератов, статей
Владеет: Навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности, требующей широкого образования в соответствующем направлении.	Навыками постановки научно-исследовательской задачи	сбором доступной информации, представленной в данных различно природы; Навыками работы с основными научными категориями; навыками работы в офисных компьютерных программах (Word, Excel, Power Point и т. д.)	Навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности, требующей широкого образования в соответствующем направлении.

2. Структура и трудоемкость дисциплины

Дисциплина изучается во 2,3 семестрах. Форма промежуточной аттестации 2 семестр – зачет; 3 семестр – курсовая работа, зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 216 часов, зачетных единиц 6, (лекции – 36 ч., семинарские (практические) – 36 ч., самостоятельная работа – 144 час.).

3. Тематический план

Таблица 1

Тематический план.

№	Тема	недели семестра	виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Итого часов по теме	Из них в интерактивной форме	Формы контроля
лекции	семинарские (практические) занятия	самостоятельная работа
1	2	3	4	5	6	7	8	9
2 семестр
	Модуль 1
1.	Введение.	1-2	2		2	4	1	Письменный экспресс-ответ на вопрос
2	Основные физико-химические свойства скважиной продукции, определяющие условия подготовки, транспорта и хранения.	3-4	4		4	8	2	Письменный экспресс-ответ на вопрос
	Всего за модуль 1		6		6	12	3
	Модуль 2
3	Системы добычи нефти, газа и конденсата	5-7	2	4	2	8	4	Письменный экспресс-ответ на вопрос
4	Системы подготовки продукции скважин	8-10	2	4	2	8	4	Письменный экспресс-ответ на вопрос
5	Системы транспорта углеводородов	11-13	2	4	2	8	4	Письменный экспресс-ответ на вопрос
	Итого за модуль 2		6	12	6	24	12
	Модуль 3
6	Физико-математическое моделирование систем «нефтяной пласт-скважина-штуцер-трубопровод»	14-16	3	3	3	9	3	Экспресс-опрос
7	Физико-математическое моделирование систем «газовый пласт-скважина-штуцер-трубопровод»	17-18	3	3	3	9	3	Экспресс-опрос
	Итого за модуль 3		6	6	6	18	6
	Итого за 2 семестр		18	18	18	54	18
3 семестр
	Модуль 1
8	Физико-математическое моделирование систем «газоконденсатный пласт-скважина-штуцер-трубопровод»	1-3	3	3	20	26	5	Письменный экспресс-ответ на вопрос
9	Система сбора продукции скважин	4-6	3	3	20	26	5	Письменный экспресс-ответ на вопрос
	Всего за модуль 1		6	6	40	52	10
	Модуль 2
10	Методы расчета систем сбора жидких углеводородов	7-10	3	3	20	26	5	Письменный экспресс-ответ на вопрос
11	Методы расчета систем сбора газообразных углеводородов	11-14	3	3	20	26	5	Письменный экспресс-ответ на вопрос
	Итого за модуль 2		6	6	40	52	10
	Модуль 3
12	Оценка надежности трубопроводов	15-18	6	6	46	58	10	Обсуждение своих записей в малых группах и обобщение проработанного материала
	Итого за модуль 3		6	6	46	58	10
	Итого за 3 семестр:		18	18	126	162	30
	Итого за 2,3 семестры:		36	36	144	216	48
	Из них в интерактивной форме:		12	12	24	48

Планирование самостоятельной работы студентов