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
____________
«__» ________2015г.
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
По дисциплине “Новые технические средства и технологии ремонта скважин” для специальности 6М070800 “Нефтегазовое дело”
Всего: 3 кредита
Курс: 1
Семестр: 2
Лекций: 30 ч
Практических занятий: 15 ч
Рубежный контроль: 2
СРМ: 45 ч
СРМП: 45 ч
Трудоемкость 135 ч
Экзамен: 2-й семестр
Алматы 2015
Программа курса составлена Билецким Марианом Теодоровичем, кандидатом технических наук, доцентом кафедры “Технология и техника бурения скважин” на основании рабочего плана подготовки магистрантов по специальности 6М070800 “Нефтегазовое дело”
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 – доцент кафедры “Технология и техника бурения скважин. Окончил Московский Геологоразведочный институт (МГРИ) по специальности “Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых”. Был направлен в Казахстан, где занимал должности старшего мастера, прораба и технического руководителя буровых работ, в гидрогеологических экспедициях. С 1964 по 1979 г работал ст. инженером и СНС в отделе техники разведки в лаборатории “Автоматика и телемеханика” Казахского НИИ минерального сырья, где подготовил кандидатскую диссертацию на тему о буровых контрольно-измерительных приборах, которую защитил в МГРИ в 1973 г. В КазПТИ – с конца 1979 г. Автор более 110 научных и научно-методических трудов, в т. ч. 17-ти изобретений, учебника “Основы научных исследований и оптимизации в бурении, учебного пособия “Средства измерения в бурении”, а также двух монографий, посвященных приборам контроля процесса бурения. Специализируется в следующих научных направлениях:
– КИП и автоматизация в бурении
– Составление компьютерных моделей буровых процессов
– Проведение скважин в сложных условиях
– Совершенствование конструкции буровых коронок и долот
Офис: кафедра “Технология и техника бурения скважин” аудитория 701 НК. Адрес 050013 Алматы, Сатпаева 22, нефтяной корпус, к. 711.
Тел. раб. 257 70 57, дом. 39- 77-166, E-mail: *****@***ru
1. Цель и задачи преподавания дисциплины
1.1. Цель преподавания данной дисциплины
Ознакомление магистрантов с современными методами капитального и текущего ремонта скважин
1.2. Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины магистрант должен знать:
– Основные понятия о капитальном и текущем ремонтах буровых скважин
– Методы ремонта скважин при добыче с помощью погружных насосов
– Методы ремонта скважин при фонтанной и газлифтной добыче
– Основы современной канатной техники
– Методы глушения скважин
– Методы восстановления работоспособности эксплуатационных колонн
– Методы повышения нефтеотдачи пласта
– Основы современной колтюбинговой технологии
В результате изучения курса магистрант должен уметь:
– Оценивать техническое состояние находящихся в эксплуатации скважин
– Составлять программы ремонта
– Использовать современные средства капитального и текущего ремонта скважин
1.3. Пререквизиты дисциплины
Физика, механика, гидравлика, пневматика, сопротивление материалов, химия, математика, математическая статистика, общая геология, основы бурения скважин, направленное бурение, буровые промывочные жидкости, основы информатики
1.4. Постреквизиты дисциплины:
Написание магистерской диссертации
2. Система оценки знаний магистрантов
Применяется рейтинговый контроль знаний.
2.1. Сведения об оценке знаний
Таблица 1. Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
Вид итогового контроля | Виды контроля | Проценты |
Экзамен | Итоговый | 100 |
Рубежный | 100 | |
Текущий | 100 |
Таблица 2. Календарный график прохождения всех видов контроля
Недели | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Виды контроля | П1 | П1 | П2 | П2 | П2 | П2 | П3 | П3 РК | П3 | П3 | П3 | П3 | П4 | П4 | П4 РК |
Число контро - лей в неделю | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 |
Виды контроля: П – практическая работа; 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
Таблица 4. Распределение часов по видам занятий
Наименование темы | Количество часов занятий | |||
Лекции | Практич. занятия | СРМ | СРМП | |
1. Общее понятие о капитальном и текущем ремонте скважин. | 2 | 9 | ||
2.Поверхностное оборудование | 2 | |||
3.Глушение скважин | 2 | |||
4. Ликвидация песчаных пробок | 2 | 6 | ||
5. Ремонт и изменение режима работы глубинных насосов | 2 | 9 | ||
6. Ремонт и изменение режима работы при фонтанной добыче | 2 | 9 | ||
7. Ремонт и изменение режима работы при газлифте | 2 | 9 | ||
8. Принципиальные особенности канатной техники | 2 | 9 | ||
9. Поверхностное и скважинное оборудование при канатной технике | 2 | 5 | ||
10. Примеры применения канатной техники для решения конкретных задач | 2 | 5 | ||
11. Ремонт эксплуатационных колонн | 2 | 6 | 10 | |
12. Отбурка из обсадных колонн дополнительных стволов | 2 | 10 | ||
13. Mетоды повышения нефтеотдачи пласта | 2 | 5 | ||
14. Комплексы оборудования и инструмента при колтюбинговой технологии | 2 | 3 | 5 | |
15. Области применения колтюбинго- вой технологии | 2 | 5 | ||
Всего часов | 30 | 15 | 45 | 45 |
3.2. Название и содержание лекционных занятий
Лекция 1. Общее понятие о капитальном и текущем ремонте скважин.
Снижение дебита скважин по мере их эксплуатации. Необходимость в изменении режима добычи как основная задача ремонта скважин – наиболее сложной и трудоемкой составляющей технологии добычи углеводородов. Текущий ремонт, как комплекс операций по техническому обслуживанию скважинного оборудования и изменению режима его работы. Капитальный ремонт как комплекс операций, связанных с восстановлением и повышением нефтеотдачи скважин, а также устранением дефектов эксплуатационной колонны. Статистические данные по ремонту скважин на территории СНГ.
Лекция 2. Поверхностное оборудование
Комплекс операций, обычно входящих в ремонт скважин. Ведущая роль спускоподъемных операций. Анализ времени этих операций и путей его сокращения. Структуры типичных ремонтных установок и входящих в них основных элементов и, в частности, систем проведения спуско-подъема. Разновидности ремонтных установок. Схемы их поверхностного расположения с целью удовлетворения требований максимальной эффективности и безопасности ремонтных работ.
Лекция 3. Глушение скважин
Необходимость в прекращении поступления в скважину пластовых флюидов на время ремонтных работ. Основные операции при глушении. Сохранение и увеличение дебита скважины после завершения ремонтных работ как главная проблема, возникающая при глушении. Требования к составу жидкостей глушения. Конкретные рецептуры жидкостей глушения для различных типов продуктивных пластов. Особенности глушения газовых пластов. Проведение процессов глушения. Освоение скважин после глушения.
Лекция 4. Ликвидация песчаных пробок
Ликвидация пробок, как одна из наиболее часто встречающихся операций при текущем ремонте скважин. Причины и условия возникновения пробок. Влияние пробок на дебит скважины, необходимость в ликвидации пробок. Способы и устройства, применяемые для ликвидации пробок: прямая промывка с установлением насадки на конце насосно-компрессорных труб, обратная промывка, желонирование. Преимущества, недостатки и области применения каждого способа. Оценка необходимой подачи насоса и потерь давления при ликвидации пробок способами прямой и обратной промывки
Лекция 5. Ремонт и изменение режима работы глубинных насосов
Виды глубинных насосов, их особенности и области применения. Требования к глубине установки насосов. Необходимость изменения глубины установки насосов в ходе эксплуатации, как одна из задач текущего ремонта скважин. Особенности эксплуатации и ремонта штанговых глубинных насосов в зависимости от их конструкции: ремонт трубных и вставных насосов. Ловильные работы при обрыве или отвинчивании штанг. Особенности эксплуатации и ремонта центробежных и винтовых глубинных насосов.
Лекция 6. Ремонт и изменение режима работы при фонтанной добыче
Оборудование скважины при фонтанной добыче. Его повышенный износ, связанный с высокой скоростью потока и высокой концентрацией в нем твердых частиц. Необходимость в периодической замене изношенных фонтанных штуцеров, обратных клапанов, клапанов-отсекателей, вентилей, задвижек и других скважинных и поверхностных элементов. Необходимость в глушении скважины для выполнения операций замены. Особенности перехода при снижении пластового давления от фонтанной добычи к другим видам
Лекция 7. Ремонт и изменение режима работы при газлифте
Скважинное и поверхностное оборудование при газлифте. Проблема запуска скважины в работу при ограниченном давлении компрессора. Устройство и работа пусковых клапанов. Устройство насосно-компрессорной колонны труб при газлифте. Необходимость замены НКТ при переходе от фонтанной добычи к газлифтной
Лекция 8. Принципиальные особенности канатной техники
Общая схема канатной техники для ремонта скважин. Области ее эффективного применения. Характеристики проволоки и каната: диаметры, пределы прочности, упругость материала. Стандартный набор инструмента, спускаемого на проволоке и канате: канатный замок, грузовые штанги, шарниры, механический и гидравлический яссы, штифты, захваты. Назначение, описание каждого устройства, его функционирование.
Лекция 9. Поверхностное и скважинное оборудование при канатной технике
Поверхностное оборудование: гидравлическая лебедка, ее устройство и преимущества; лубрикатор; вспомогательная мачта и талевая система; датчик натяжения каната. Устройства, дополнительно устанавливаемые в насосно-компрессорных трубах: проходные и непроходные посадочные ниппели и замки к ним. Управляемые с поверхности клапаны-отсекатели, циркуляционные клапаны, резъединители колонны. Глубинные манометры, термометры, расходомеры.
Лекция 10. Примеры использования канатной техники для решения конкретных задач
Особенности использования канатной техники при желонировании и свабировании. Работа спускаемых устройств для удаления песчаных пробок; работа скребков для удаления парафина. Ловильные работы при поломках элементов глубинных насосов. Установка на посадочные ниппели и съем глубинных датчиков, обратных клапанов, клапанов – отсекателей. Глушение скважин с помощью канатной техники.
Лекция 11. Ремонт эксплуатационных колонн
Дефекты эксплуатационных колонн: негерметичность резьбовых соединений, износ стенок, трещины и вмятины. Причины появления этих дефектов и их отрицательные последствия. Методы и устройства для выявления и локализации дефектов. Методы ликвидации дефектов обсадных колонн: довинчивание, спуск вспомогательных колонн-летучек, тампонажные работы, установка накладок и пластырей, выпрямление вмятин. Оценка качества ремонта обсадной колонны.
Лекция 12. Отбурка из обсадных колонн дополнительных стволов Увеличение области дренирования как основная цель отбурки дополнительных стволов. Профили боковых стволов и их конструкции. Горизонтальные стволы и их преимущества. Операции, включаемые в процесс отбурки: установление места отбурки, создание цементного моста, установка клиньев и их ориентирование, отбурочные фрезы, управление пространственным положением бокового ствола, его расширение и спуск хвостовика. Проблемы, возникающие при бурении горизонтальных стволов и методы их решения.
Лекция 13. Методы повышения нефтеотдачи пласта
Повышение нефтеотдачи путем нагнетания в пласт воды и газа. Контроль качества флюида. Расположение нагнетательных скважин. Увеличение проницаемости пласта путем гидроразрыва. Оборудование для гидроразрыва. Технология проведения. Увеличение проницаемости пласта путем кислотной обработки. Требования к рабочей жидкости. Оборудование для кислотной обработки. Технология проведения. Увеличение проницаемости пласта путем термальной. обработки. Виды термальной обработки. Оборудование для термальной обработки. Технология проведения термальной обработки.
Лекция 14. Комплексы оборудования и инструмента при колтюбинговой технологии
Общая схема и особенности колтюбинговой технологии. Характеристики гибких труб: диаметры, материал, пределы прочности, упругость материала. Колтюбинговые установки и модули, их составляющие: силовой модуль, модуль намотки, модуль основания и инжектор, вышечно-лебедочный модуль, насосный модуль. Скважинное оборудование: комплект для бурения с винтовым двигателем, долотом и УБТ, комплект для отбурки боковых стволов; телесистемы направленного бурения.
Лекция 15. Области применения колтюбинговой технологии
Преимущества и недостатки колтюбинговой технологии. Особенности использования колтюбинговой технологии для удаления песчаных пробок и парафина; закачка технологических жидкостей и газов; вскрытие продуктивных пластов на депрессии, освоение пластов, перфорация и промывка фильтров; отбурка дополнительных стволов, в том числе горизонтальных; опрессовка колонн; проведение скважинных исследований.
3.3. Название, содержание и количество часов практических занятий
1. Определение подачи жидкости необходимой для размыва песчаных пробок – 2 ч.
Задаются: глубина пробки, диаметры эксплуатационной колонны, НКТ и сопла, а также плотность жидкости и характеристики слагающих пробку частиц. Для случаев прямой и обратной циркуляции промывочной жидкости вычисляются: необходимая для выноса слагающих пробку частиц скорость восходящего потока и соответствующая подача насоса, а также скорость нисходящего потока и скорость струи, вытекающей из насадки (последнее только для случая прямой промывки)
2. Определение характеристик насоса, необходимых для размыва песчаных пробок –4 ч
На основании результатов предшествующей работы для случаев прямой и обратной циркуляции промывочной жидкости вычисляются: критерии Рейнольдса, коэффициенты гидравлических сопротивлений и потери давления на пути циркуляции. Далее по найденным расходам жидкости и потерям давления определяют необходимую мощность насоса и дают сравнительную оценку эффективности прямой и обратной циркуляции при удалении пробок
3. Установление запасов прочности обсадной колонны на смятие, разрыв и растяжение– 6ч
Задаются: глубина спуска обсадной колонны, ее геометрические характеристики и характеристики металла, а также разрез скважины. Определяются глубины с наибольшими возможными сминающими и разрывными усилиями. Для сечений обсадных труб, соответствующих этим глубинам, рассчитываются фактические запасы прочности. Кроме того, запас прочности также рассчитывается для устьевого сечения, где достигают своего максимума растягивающие усилия. Фактические запасы прочности сравниваются с допустимыми и, в случае неудовлетворительного результата, увеличивают толщину стенки обсадной трубы, либо переходят на сталь более высокого качества.
4. Расчет колтюбинга – 3 ч
Задаются: глубина спуска колтюбинговой трубы, ее геометрические характеристики, характеристики металла, а также рабочие параметры колтюбинговой установки. Рассчитываются напряжения в колтюбинговой трубе, вызванные сжатием, растяжением, изгибом и кручением и соответствующие запасы прочности и выносливости. При необходимости вносятся корректировки.
3.4. Самостоятельная работа магистрантов (СРМ )
Таблица 5
№ | Задания | Число часов |
1 | Общие положения о ремонте скважин: текущий и капитальный ремонт | 9 |
2 | Работа скважин в режиме фонтанирования; особенности ремонта | 9 |
3 | Работа газлифтных скважин; особенности ремонта | 9 |
4 | Эксплуатация скважин с помощью глубинных насосов; особенности ремонта | 9 |
5 | Принципиальные особенности канатной техники | 9 |
Итого часов | 45 |
3.5. Самостоятельная работа магистрантов под руководством преподавателя (СРМП)
Таблица 6
№ | Задания | Число часов |
1 | Ремонт скважин с помощью канатной техники, оборудование и инструмент | 5 |
2 | Области эффективного применения канатной техники | 5 |
3 | Причины возникновения дефектов в эксплуа - тационной колонне; диагностика деффектов | 5 |
4 | Методы ремонта эксплуатационных колонн | 5 |
5 | Цель отбурки боковых стволов; особенности проектирования методов отбурки | 5 |
6 | Технические средства и технология отбурки боковых ствололов | 5 |
7 | Технологии ремонтных работ с целью повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. | 5 |
8 | Ремонт скважин с помощью колтюбинговой технологии, оборудование и инструмент. | 5 |
9 | Области эффективного применения колтюбинговой технологии | 5 |
Итого часов | 45 |
Таблица 7
График проведения занятий
№ | Дата | Время | Наименование тем |
Лекции | |||
1 | Общее понятие о капитальном и текущем ремонте скважин. | ||
2 | Поверхностное оборудование | ||
3 | Глушение скважин | ||
4 | Ликвидация песчаных пробок | ||
5 | Ремонт и изменение режима работы глубинных насосов | ||
6 | Ремонт и изменение режима работы при фонтанной добыче | ||
7 | Ремонт и изменение режима работы при газлифте | ||
8 | Принципиальные особенности канатной техники | ||
9 | Поверхностное и скважинное оборудование при канатной технике | ||
10 | Примеры применения канатной техники для решения конкретных задач | ||
11 | Ремонт эксплуатационных колонн | ||
12 | Отбурка из обсадных колонн дополнительных стволов | ||
13 | Mетоды повышения нефтеотдачи пласта | ||
14 | Комплексы оборудования и инструмента при колтюбинговой технологии | ||
15 | Области применения колтюбинговой технологии | ||
Практические занятия | |||
1 | Определение подачи жидкости необходимой для размыва песчаных пробок | ||
2 | Определение характеристик насоса, необходимых для размыва песчаных пробок | ||
3 | Установление запасов прочности обсадной колонны на смятие, разрыв и растяжение | ||
4 | Расчет колтюбинга |
4. Учебно-методические материалы
Основная литература
1 , Клещенко нефтяных и газовых скважин. СПБ, Профессионал 2009
2. , Карапетов ремонт скважин с помощью канатной техники. М.: Недра 1985
Дополнительная литература
1. Бойко и эксплуатация нефтяных и газовых скважин, М.: Недра 1990
2. Элияшевский задачи и расчеты в бурении. М.: Недра 1982
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
3.1Темы лекционных занятий 5
3.2 Практические занятия 8
3.3 Самостоятельная работа магистрантов 9
3.5 Самостоятельная работа магистрантов под руководством
преподавателя 9
4. Учебно-методические материалы 11
