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»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
“Автоматизация технологических процессов и геонавигация в бурении”
Направление подготовки: 131000 – Нефтегазовое дело
Профиль подготовки: Бурение нефтяных и газовых скважин
Квалификация (степень) выпускника: БАКАЛАВР
Форма обучения: очная
Санкт-Петербург
2012
1. Цели и задачи дисциплины: Целью преподавания дисциплины является формирование знаний студентов об основах теории автоматического управления; технических средствах автоматизации. Задачами курса являются изучение аппаратуры как комплексного контроля параметров процесса бурения, так и приборов контроля его одиночных параметров, их роли в автоматизации управления проходкой скважины; рассмотрение конструктивных особенностей, принципа действия и области применения буровых автоматов и регуляторов подачи инструмента, ознакомление с критериями и параметрами автоматического управления (САУ) и регулирования (САР) бурения алгоритмами автоматизации буровых процессов.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 образовательной программы бакалавра.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
В результате изучения дисциплины “Автоматизация технологических процессов и геонавигация в бурении” студент должен:
Знать:
- Основные производственные процессы, представляющие единую цепочку нефтегазовых технологий (ОК-1, ОК-3, ПК-6);
- Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности; источники, причины и характер загрязнения окружающей природной среды, правовые основы (ОК-7, ПК-9, ПК-5, ПК-6, ПК-10, ПК-16);
- Основные технологии нефтегазового производства (ПК-8, ПК-7, ПК-24,);
- Стандарты и технические условия (ОК-7, ПК-11);
- Технические характеристики и экономические показатели отечественных и зарубежных нефтегазовых технологий (ОК-1, ОК-9, ОК-21, ПК-1, ПК-13, ПК-15, ПК-17).
Уметь:
- Ставить цели и формулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций (ОК-1, ОК-9, ПК-1, ПК-6, ПК-15);
- Анализировать принципы классификации нефтегазовых систем (ПК-13, ПК-15, ОК-1, ПК-4, ПК-17);
- Использовать основные положения метрологии, стандартизации, сертификации (ОК-7, ПК-11, ПК-23, ПК-24);
- Использовать принципы работы бурового оборудования, оборудования для эксплуатации и капитального ремонта скважин, прокладки и ремонта трубопроводных систем, нефтегазопереработки (ПК-6, ПК-7, ПК-8).
Владеть:
- Принципами интерпритации данных геофизических исследований скважин (ОК-1, ПК-2, ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-18, ПК-19, ПК-24);
- Нормативами проектной деятельности и навыками составления рабочих проектов, обзоров, отчётов (ПК-5, ПК-11, ПК-24);
- Методами метрологии и стандартизации (ПК-11, ПК-23);
- Навыками производственного менеджемента и управления персоналом (ПК-14, ПК-15, ПК-16).
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
7 | |||||
Аудиторные занятия (всего) | 51 | 51 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 34 | 34 | |||
Практические занятия (ПЗ) | - | - | |||
Семинары (С) | - | - | |||
Лабораторные работы (ЛР) | 17 | 17 | |||
Самостоятельная работа (всего) | 129 | 129 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Курсовой проект (работа) | - | - | |||
Расчетно-графические работы | 48 | 48 | |||
Коллоквиум | 25 | 25 | |||
Подготовка и оформление лабораторного отчёта | 20 | 20 | |||
Подготовка к дифференцированному зачёту | 36 | 36 | |||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Дифф. зачёт | ||||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 180 | 180 | |||
5 | 5 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Основные понятия автоматики. Тенденции в развитии автоматизации производственных процессов при бурении нефтяных и газовых скважин | Сведения из истории развития механизации и автоматизации процессов бурения. Буровая установка как объект механизации и автоматизации. |
2. | Основы теории автоматического управления и регулирования. | Основные понятия и определения теории автоматического регулирования. Классификация систем Дифференциальные уравнения систем автоматического регулирования. Передаточные функции линейных систем автоматического регулирования и их элементов. Структурные схемы. Критерии устойчивости систем автоматического регулирования. |
3. | Приборы и аппаратура для забойного контроля процессов бурения. | Принципиальная схема телеизмерений забойных параметров процесса бурения. Телеметрические каналы связи поверхности с забоем скважины: гидравлический, проводной, акустический, беспроводной. Забойные датчики. Их разновидности и конструктивные особенности. Принципы формирования и передачи сигналов на поверхность. Забойная телеизмерительная аппаратура ГТН-3М, ЭБТ-1 и ЭБТ-2, ТИС-1200, “экран-5”; её назначение, область применения, состав, принципы формирования и передачи сигналов, конструктивные особенности. |
4. | Элементы автоматики и контрольно-измерительной аппаратуры. Технологический контроль в бурении скважин | Классификация буровой контрольно-измерительной аппаратуры, условий эксплуатации и требование к аппаратуре. Аппаратура для контроля параметров процесса бурения. Аппаратура для контроля эффективности бурения скважин. Комплексная аппаратура для контроля технологических и технико-экономических показателей процесса бурения. Аппаратура для проведения исследований в скважинах. Неразрушающий контроль бурового оборудования. Функции и общие характеристики элементов автоматики. Общие сведения об элементах контрольно-измерительной аппаратуры. Электрические исполнительные двигатели и механизмы. Понятия и принципы автоматического управления процессами бурения. Основные проблемы теории автоматического управления. Критерии автоматизации бурения: безаварийности, наибольшей механической скорости, наименьшей стоимости 1 п. м. бурения, наибольшей рейсовой скорости, Т-критерий. Параметры автоматизации бурения: осевая нагрузка на забой, крутящий момент, скорость подачи долота, частота вращения породоразрушающего инструмента. Их роль и значение на различных стадиях развития буровой техники. Осевая нагрузка как универсальный параметр. |
5.. | Контрольно - измерительные приборы и аппаратура при бурении скважин | Системы автоматического управления (САУ) и регулирования (САР). САУ плавного и дискретного (импульсного) действия установок со свободной подачей. Принципы построения САУ процессами бурения. |
6. | Наземные и забойные автоматы и устройства для бурения скважин | Наземные подачи долота и автоматические комплексы. Автоматические буровые регуляторы подачи. Их подразделение по принципу действия и конструктивным особенностям. Активные и пассивные регулятороы подачи. Регуляторы электромеханические, гидравлические и фрикционные. Их преимущества и недостатки. Комплексы автоматических устройств. Их назначение, область применения, конструктивные особенности и схема действия. |
7. | Буровые автоматизированные установки | Общие понятия о буровых автоматических системах. Автоматизация подачи бурового инструмента. Структурные схемы буровых автоматических регуляторов. Регулируемый привод установок и буровых автоматических регуляторов. Автоматические регуляторы подачи инструмента в бурении скважин на нефть и газ. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
1. | Гидроаэромеханика и теплообмен в бурении | + | + | |||||
2. | Основы петрофизики и разрушения горных пород |
|
|
|
+ |
|
+ |
|
3. | Бурение скважин на шельфе | + |
| + | + | + | + | + |
4. | Наклонно-направленное бурение скважин |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
5. | Технология бурения нефтяных и газовых скважин |
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
6. | Монтаж и эксплуатация бурового оборудования |
+ |
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
7. | Крепление нефтяных и газовых скважин |
|
| + | + |
|
|
|
8. | Заканчивание скважин |
|
| + | + |
|
|
|
9. | Осложнения и аварии в бурении |
|
| + | + |
|
|
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Основные понятия автоматики. Тенденции в развитии автоматизации производственных процессов при бурении нефтяных и газовых скважин | 2 | - | - | - | 12 | 14 |
2. | Основы теории автоматического управления и регулирования. | 4 | - | 4 | - | 13 | 21 |
3. | Приборы и аппаратура для забойного контроля процессов бурения. | 6 | - | 4 | - | 5 | 15 |
4. | Элементы автоматики и контрольно-измерительной аппаратуры. Технологический контроль в бурении скважин | 6 | - | 2 | - | 5 | 13 |
5. | Контрольно - измерительные приборы и аппаратура при бурении скважин | 4 | - | 2 | - | 48 | 54 |
6. | Наземные и забойные автоматы и устройства для бурения скважин | 6 | - | 2 | - | 5 | 13 |
7. | Буровые автоматизированные установки | 6 | - | 3 | - | 5 | 14 |
8. | Дифференцированный зачёт | - | - | - | - | 36 | 36 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 2 | Определение передаточной функции системы по её структурной схеме. Оценка точности управления. | 2 |
2. | 2 | Анализ устойчивости САР с использованием критериев Гурвица и Найквиста. Оценка качества управления САР. | 2 |
3 | 3 | Изучение телеметрических каналов связи. | 2 |
4 | 3 | Изучение телеметрических систем контроля, забойных датчиков. | 2 |
5 | 4 | Изучение автоматических забойных устройств. | 2 |
6 | 5 | Исследование датчиков давления, перемещения и угла поворота | 2 |
7 | 6 | Изучение поверхностных автоматов подачи долота. | 2 |
8 | 7 | Изучение автоматизированной буровой установки. | 3 |
7. Практические занятия (семинары) Практических занятий нет
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) Курсовых проектов нет
9. Расчётно-графические работы
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика РГР | Трудо-емкость (час.) |
1. | 2
| Расчёт и построение характеристики системы из трёх параллельно соединённых звеньев с нелинейными характеристиками. | 12 |
2. | 2 | Расчёт и построение статической характеристики системы из трёх последовательно соединённых нелинейных звеньев | 12 |
3. | 2 | Расчёт и построение статической характеристики системы (звена), охваченного жёсткой отрицательной обратной связью | 12 |
4. | 2 | Расчёт и построение статической характеристики системы (звена), охваченного жёсткой положительной обратной связью | 12 |
10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Ефремов автоматического управления. – М.: Недра, 1999. – 520 с.
б) дополнительная литература
1 Храменков и автоматизация технологических процессов при бурении геологоразведочных, нефтяных и газовых скважин: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004 – 300 с.
2 , , Егоров измерения и автоматизация процесса бурения – ФГУ НПП “Геологоразведка”, Санкт-Петербургский горный институт. СПб, 2004 – 105 с.
в) программное обеспечение Table Curve и Table Curve 3D.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
- Федеральный портал “Российское образование” http://www.edu.ru/
- Федеральное хранилище “Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов” http://www.school-collection*****/
- Информационно-правовая база КОДЕКС и электронная библиотека JSTOR главной библиотеки Санкт-Петербургского государственного горного института имени (технического университета).
11. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
- Специализированные аудитории, оснащённые стендовым материалом: № 000 – лаборатория бурового оборудования и инструмента; № 000;
- Экспериментальная буровая установка – МБУ;
- Кафедральный компьютерный центр;
- Тренажёрный центр АМТ: аудитория № 000 – тренажёр-имитатор бурения скважин АМТ – 221;
- Автоматизированный аппаратно-программный комплекс – станция ГТИ АМТ – 121.
12. 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)
_____________________________________________________________________________
Разработчикк:
кафедра БС доцент А. Н. Дмитриев
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперты:
кафедра БС профессор
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
кафедра БС доцент
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
