МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Казахский национальный технический университет
имени
Институт геологии и нефтегазового дела им. К.Турысова
Кафедра “Технология и техника бурения скважин”
“УТВЕРЖДАЮ”
Директор института
____________
«__» ________2014г.
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
По дисциплине “Информационное обеспечение и контроль процессов бурения”
для специальности 6М070600 – «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых»
Всего: 2 кредита
Курс: первый
Семестр: 2
Лекций: 15 ч
Практических занятий: 15 ч
СРМП: 30 ч
СРМ: 30 ч
Экзамен: 1 семестр
Алматы 2014
Программа курса составлена Билецким Марианом Теодоровичем, доцентом кафедры “Технология и техника бурения скважин” на основании утвержденной рабочей программы по дисциплине “Информационное обеспечение и контроль процессов бурения” для специальности 6М070600 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых»
Рассмотрена на заседании кафедры “Технология и техника бурения скважин”
«__» _________2014 г., Протокол № __
Зав. кафедрой Т и ТБС
Одобрена учебно-методическим Советом института ИГиНГД
«__» _________2014 г., Протокол № __
Председатель НМС института
Данные о преподавателе
Билецкий Мариан Теодорович – работает на кафедре “Технология и техника бурения скважин” с 1979 г. В 1957 г. окончил Московский Геологоразведочный институт им. С. Орджоникидзе по специальности “Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых”. По окончании института был направлен в “Иртышскую группу гидрогеологических партий”, где работал старшим мастером и прорабом буровых работ, оттуда переведен в “Семиреченскую гидрогеологическую экспедицию” на должность технического руководителя буровых работ. С 1964 по 1979 г работал ст. инженером и СНС в отделе техники разведки в лаборатории “Автоматика и телемеханика”, где написал кандидатскую диссертацию на тему о буровых контрольно-измерительных приборах.
Офис: кафедра “Технология и техника бурения скважин”, адрес 050013 Алматы, Сатпаева 22, НК, к. 711. Тел. раб. 257-70-57
Время пребывания на кафедре – согласно расписанию
1. Цель преподавания дисциплины
Целью преподавания дисциплины является ознакомление магистрантов с основами метрологии, методами контроля параметров процесса бурения с помощью измерительных средств, а также с конструкцией и работой этих средств и связанных с ними автоматических устройств
1.1. Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины магистрант должен знать:
– основные принципы проведения измерений
– общие основы устройства и работы средств измерений
– общие основы применения КИП и средств автоматики на буровых работах
– важнейшие параметры бурения и средства их поверхностного и забойного контроля
– основы дефектоскопии бурильных труб
– основы автоматического управления процессом бурения
1.2. Основные умения и навыки
В результате изучения курса магистрант должен уметь:
– Установить необходимую оснащенность средствами измерения для конкретных технико-технологических условий бурения
– Выбрать метрологические и эксплуатационные характеристики этих средств в соответствии с требованиями управления процессом бурения
– Решить вопрос о необходимости перехода к забойным КИП
– Правильно пользоваться конкретными приборами
– Анализировать и обобщать данные регистраторов параметров процесса бурения
– Давать оценку правильности показаний КИП и находить причины ошибок
1.3 Пререквизиты дисциплины: Физика, математика, геология, бурение скважин, буровые машины и механизмы
1.4 Постреквизиты дисциплины: Моделирование и оптимизация процесса бурения, другие спец дисциплины, дипломное проектирование
2. Система оценки знаний магистрантов
Таблица 1
Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
Вид итогового контроля | Виды контроля | Баллы |
Экзамен | Итоговый | 100 |
Рубежный | 100 | |
Текущий | 100 | |
Итого | 100 |
Таблица 2
График прохождения всех видов контроля
Недели | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Виды контроля | П | П | П | П | П | П | П | П РК | П | П | П | П | П | П | П РК |
Балл | 2 | 2 | 4 | 4 | 2 | 4 | 2 | 2 10 | 2 | 2 | 2 | 4 | 2 | 2 | 4 10 |
Виды контроля: П – практическое занятие; РК – рубежный контроль. |
Таблица 3
Оценка знаний магистрантов
Оценка | Буквенный эквивалент | В процентах, % | В баллах |
Отлично | А | 95 – 100 | 4 |
А– | 90 – 94 | 3.67 | |
Хорошо | В+ | 85 – 89 | 3.33 |
В | 80 – 84 | 3 | |
В– | 75 – 79 | 2.67 | |
Удовлетворительно | С+ | 70 – 74 | 2.33 |
С | 65 – 69 | 2 | |
С– | 60 – 64 | 1.67 | |
D+ | 55 – 59 | 1.33 | |
D | 50 – 54 | 1 | |
Неудовлетворительно | F | 0 – 49 | 0 |
3. Содержание дисциплины
3.1 Тематический план курса
Наименование темы | Количество часов занятий | |||
Лекции | Практич. | СРМП | СРМ | |
1. Понятие об измерении | 1 | 6 | 2 | 2 |
2. Виды измерительных средств | 1 | 2 | 2 | |
3. Метрологические характеристики КИП | 1 | 4 | 2 | 2 |
4. Буровые КИП | 1 | 2 | 2 | |
5. Буровые манометры | 1 | 2 | 2 | |
6. Принципы контроля осевой нагрузки | 1 | 2 | 2 | |
7. Измерители осевой нагрузки и веса | 1 | 3 | 2 | 2 |
8. Измерители расхода жидкости | 1 | 2 | 2 | |
9 Измерители крутящего момента | 1 | 2 | 2 | 2 |
10. Измерители частоты вращения бур. колонны | 1 | 2 | 2 | |
11. Измерители механической скорости бурения | 1 | 2 | 2 | |
12. Комплексы поверхностных и забойных КИП | 1 | 2 | 2 | |
13. Скважинные КИП | 1 | 2 | 2 | |
14. Дефектоскопия бурильной колонны | 1 | 2 | 2 | |
15. Автоматич. управление процессом бурения | 1 | 2 | 2 | |
Всего часов | 15 | 15 | 30 | 30 |
3.2. Название и содержание лекционных занятий
Лекция 1. Понятие об измерении
Измерение; виды измерений: прямые и косвенные измерения. Единицы измерений; системы единиц, основные и производные единицы, размерности. Ошибки измерений; абсолютные и относительные ошибки; классификация ошибок по происхождению. Систематические и случайные ошибки. Ошибки косвенных измерений
Лекция 2. Виды измерительных средств
Меры, измерительные приборы и измерительные установки. Классификации измерительных приборов. Отсчетные устройства. Основная формула измерительного прибора; чувствительность и цена деления. Структурная схема прибора. Виды каналов передачи информации. Электрические приборы, датчики
Лекция 3. Метрологические характеристики КИП
Диапазоны измерения. Расчет класса точности; основная погрешность прибора; подбор измерительных приборов в соответствии с целью измерений. Внешние условия проведения измерений и дополнительные погрешности, суммарная погрешность прибора. Поверка измерительных средств и их классификация по отношению к поверке: эталоны, образцовые и рабочие измерительные средства
Лекция 4. Буровые КИП
Основные разновидности измерительных средств, используемых на буровых работах; КИП контроля процесса бурения. Классификация параметров процесса бурения: параметры управляющего воздействия и параметры-показатели успешности и безаварийности. Тяжелые внешние условия применения КИП бурения. Предельные уставки
Лекция 5. Буровые манометры
Потери давления на различных участках циркуляционной системы скважины. Использование показаний манометра для распознания забойных ситуаций. Жидкостные манометры и их применение; пружинные манометры, как самые универсальные; пружинно-поршневые манометры и их применение в качестве датчиков осевой нагрузки; магнитоупругие чувствительные элементы, магнитоупругие манометры
Лекция 6. Принципы контроля осевой нагрузки
Роль осевой нагрузки в процессе разрушения породы забоя. Бурение с разгрузкой и догрузкой; расположение бурильной колонны в скважине и ее характерные сечения; установление веса бурильной колонны в скважине; влияние сил трения. Подача бурового инструмента; основные элементы свободной и гидравлической подачи
Лекция 7. Измерители осевой нагрузки и веса бурового инструмента
Гидравлический измеритель осевой нагрузки и веса для свободной подачи типа ГИВ; плунжерный измеритель осевой нагрузки и веса для гидравлической подачи; универсальный магнитоупругий измеритель веса и нагрузки типа МКН. Компенсационный принцип измерения. Круговые диаграммы записи осевой нагрузки и веса и их расшифровка.
Лекция 8. Измерители расхода промывочной жидкости
Роль расхода промывочной жидкости в управлении процессом бурения; определение необходимого расхода промывочной жидкости. Расходомеры переменного перепада давления и переменного уровня; расходомеры постоянного перепада давления; индукционный преобразователь хода штока в напряжение; электромагнитные расходомеры
Лекция 9. Измерители крутящего момента и мощности на бурильной колонне
Роль крутящего момента как идентификатора забойных процессов; нахождение мощности на роторе, связь мощности и момента. Измерители момента основанные на натяжении приводной цепи ротора; магнитоупругие моментомеры; измеритель и ограничитель крутящего момента и нагрузки на крюке типа ОМ-40; выбор уставок сигнализации и ограничения
Лекция 10. Измерители частоты вращения бурильной колонны
Роль частоты вращения при управлении процессом бурения. Зависимость потребности в частотомерах от жесткости привода вращателя. Тахогенераторы и их использование для измерения частоты вращения бурильной колонны; другие виды использования тахогенераторов на буровой установке
Лекция 11. Измерители механической скорости бурения
Роль механической скорости как идентификатора забойных процессов. Измерители мгновенной скорости бурения для станков с гидравлической подачей. Измерители средней скорости бурения для станков со свободной подачей. Устройство и работа сельсина.
Лекция 12. Комплексы поверхностных и забойных КИП
Преимущества комплексного контроля для распознания забойных ситуаций. Оснащенность буровых установок комплексами КИП; комплексы КУРС, число систем измерения, сигнализации и регистрации. Влияние глубины и кривизны скважины на рост методической погрешности поверхностных КИП. Забойные датчики и каналы передачи информации на поверхность. Комплекс забойной аппаратуры ТИС-1200
Лекция 13. Скважинные КИП
Информация, получаемая с помощью скважинных манометров. Устройство и работа скважинного манометра. Запись скважинного давления и ее расшифровка. Информация скважинных термометров, их устройство и работа. Устройство и работа скважинных расходомеров, необходимость в их центрации. Скважинные перетоки и их регистрация
Лекция 14. Дефектоскопия бурильной колонны
Поломки бурильных труб и их последствия. Виды дефектов бурильных труб и методы их обнаружения. Устройство и эксплуатация детектора износа бурильной трубы и измерителя толщины ее стенки. Назначение, принцип действия, устройство и эксплуатация дефектоскопа бурильных труб
Лекция 15. Автоматическое управление процессом бурения
Общие понятие об автоматических стабилизаторах и регуляторах; структурная схема стабилизатора осевой нагрузки и ее элементы Назначение, принцип действия, устройство и эксплуатация автоматического стабилизатора РПДЭ. Автоматические регуляторы скорости бурения; назначение, принцип действия, устройство и эксплуатация автоматических регуляторов БР-1 и АРП
3.3. Название, содержание и количество часов практических занятий
1. Выведение размерностей в системе СИ
На основе принятых в системе СИ основных единиц измерения выводятся производные единицы (размерности) для ряда часто встречающихся на буровых работах величин, причем студент опирается на знание соответствующих физических законов.
2. Переход от английских единиц к СИ
Базируясь на известных соотношениях между основными единицами системы СИ и соответствующими английскими (точнее американскими) единицами, студент выводит соотношения между важнейшими для буровых работ производными единицами СИ и английскими единицами измерения аналогичных величин.
3. Расчет погрешностей косвенных измерений
Для формул определения некоторых важнейших для буровых дисциплин величин, студент по заданным ошибкам аргументов и используя метод дифференцирования, находит абсолютные и относительные ошибки функций
4. Выбор измерительных средств
По заданным рабочим интервалам параметров процессов бурения и максимально-допустимым относительным погрешностям студент рассчитывает необходимые диапазоны измерения и классы точности однопредельных измерительных приборов. Если класс точности ограничен условиями эксплуатации, то он также задается и тогда рассчитывается необходимые число и величина диапазонов многопредельных шкал.
5. Результаты измерений с учетом погрешностей прибора
По заданным диапазону измерения и классу точности прибора, а также параметрам внешних условий проведения измерений, рассчитывается возможный интервал нахождения истинного значения измеряемой величины.
6. Анализ круговой диаграммы МКН
По диаграммному кругу регистрации осевой нагрузки и веса бурового инструмента рассчитываются баланс времени работы за сутки, интервалы осевой нагрузки, суточная углубка, средняя механическая и средняя рейсовая скорости бурения, глубина скважины.
7. Выбор уставок крутящего момента
По заданным значениям размеров и прочностных характеристик бурильных труб рассчитывают предельно-допустимые значения крутящего момента. После этого с учетом класса точности моментомера, и условий внешней среды выбирают необходимые значения уставок сигнализации и ограничения
3.4 Самостоятельная работа магистрантов под руководством преподавателя (СРМП)
1 Задачи и методы проведения измерений
2 Средства измерений
3 Точность средств измерений
4 Контроль параметров бурового раствора
5 Электрические манометры
7 Расчет прибора ГИВ
7 Пружинные и гидравлические динамометры
8 Объемные расходомеры
9 Измерение крутящего момента
10 Регулируемый привод буровых установок
11 Измерение механической и рейсовой скоростей бурения
12 Наземная и забойная аппаратура параметров режима бурения
13 Дистанционный контроль глубинных параметров
14 Дефектоскопия бурильной колонны
15 Автоматическое регулирование режима бурения
3.5 Самостоятельная работа магистрантов (СРМ)
1 Погрешности равноточных измерений
2 Систематические погрешности и способы их исключения
3 Обработка результатов косвенных измерений
4 Пульты контроля параметров бурения
5 Деформационные манометры
6 Пружинно-поршневые индикаторы нагрузки
7 Скоростные расходомеры
8 Уровнемеры
9 Самопишущие ваттметры
10 Глубинные расходомеры
11 Автоматические измерители плотности жидкости
12 Забойные устройства подачи долота
13 Измерение температуры в скважинах
14 Вискозиметры
15 Надзор за средствами измерения
Таблица 4
График проведения занятий
№ | Дата | Время | Наименование тем |
Лекции | |||
1 | Понятие об измерении | ||
2 | Виды измерительных средств | ||
3 | Метрологические характеристики КИП | ||
4 | Буровые КИП | ||
5 | Буровые манометры | ||
6 | Принципы контроля осевой нагрузки | ||
7 | Измерители осевой нагрузки и веса | ||
8 | Измерители расхода жидкости | ||
9 | Измерители крутящего момента | ||
10 | Измерители частоты вращения бур. колонны | ||
11 | Измерители механической скорости бурения | ||
12 | Комплексы поверхностных и забойных КИП | ||
13 | Скважинные КИП | ||
14 | Дефектоскопия бурильной колонны | ||
15 | Автоматическое управление процессом бурения | ||
Практические занятия | |||
1 | Выведение размерностей в системе СИ | ||
2 | Переход от английских единиц к СИ | ||
3 | Расчет погрешностей косвенных измерений | ||
4 | Выбор измерительных средств | ||
5 | Результаты измерений с учетом погрешностей | ||
6 | Анализ круговой диаграммы МКН | ||
7 | Выбор уставки крутящего момента |
4. Учебно-методические материалы
Основная литература
1 , Билецкий научных исследований и автоматизации в
бурении, Алматы: Республиканский издательский комитет 1998
2 Храменков и автоматизация технологических процессов при бурении
геологоразведочных, нефтяных и газовых скважин. Томск, ТПИ, 2004
3 Исакович измерения и приборы, М.: Недра, 1979
4 , Брацлавский автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы, М.: Недра, 1982
Дополнительная литература
1. Я и др. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа, М.: Недра, 1976
2. , Марков метрологии, М.: Издательство стандартов, 1972
3. Демихов обеспечение бурения скважин, М.: Недра, 1984
Содержание
1.1 Цель преподавания дисциплины 3
1.2 Задачи изучения дисциплины 3
1.3 Пререквизиты 3
1.4 Постреквизиты 3
2. Система оценки знаний магистранта 3
3. Содержание дисциплины 4
3.1 Тематический план курса 4
3.2 Темы лекционных занятий 5
3.3 Лабораторные занятия 8
3.4 Самостоятельная работа магистрантов 8
3.5 Самостоятельная работа магистрантов под руководством
преподавателя 8
4. Учебно-методические материалы 10
