МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА ИМ М. С. ГУЦЕРИЕВА
КАФЕДРА БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН
УТВЕРЖДАЮ
Директор института нефти и газа
_____________С.Б. Колесова
«___»_____________2015г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Крепление нефтяных и газовых скважин»
Направление подготовки
21.03.01 «Нефтегазовое дело»
Профиль подготовки
21.03.01.02 «Бурение нефтяных и газовых скважин»
Степень выпускника
Бакалавр
Форма обучения очная
Ижевск 2015
1. Цель и задачи освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины является изучение:
- основ проектирования конструкций скважин;
- способов крепления скважин;
- классификации обсадных труб;
- классификации тампонажных материалов и способов цементирования
обсадных колонн;
- возможных резервов повышения эффективности и качества буровых работ.
Задачи освоения дисциплины:
- ознакомление студента с системой фундаментальных знаний по предмету «Крепление нефтяных и газовых скважин».
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина входит в цикл ГСЭ ОП бакалавриата. Дисциплина «Крепление нефтяных и газовых скважин» адресована профилю подготовки 21.03.01.02 «Бурение нефтяных и газовых скважин» четвёртому курсу обучения. Изучению дисциплины предшествует изучение предметов:
- Технология бурения нефтяных и газовых скважин,
- Буровые технологические жидкости.
Для успешного освоения дисциплины должны быть сформированы
Профессиональные компетенции (ПК):
● способность осуществлять и корректировать технологические процессы при строительстве, ремонте и эксплуатации скважин различного назначения и профиля ствола на суше и на море, транспорте и хранении углеводородного сырья (ПК-2);
● способность эксплуатировать и обслуживать технологическое оборудование, используемое при строительстве, ремонте, реконструкции и восстановлении нефтяных и газовых скважин, добыче нефти и газа, сборе и подготовке скважинной продукции, транспорте и хранении углеводородного сырья (ПК-3).
Программа дисциплины построена линейно-хронологически.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате
Освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины формируются компетенции ПК – 2,3.
Обучающийся должен знать:
● задачи и методы изучения предмета «Крепление нефтяных и газовых скважин»;
● методику проектирования нефтяных и газовых скважин в соответствии с нормами промышленной безопасности
● конструкцию обсадных труб, условия работы обсадных колонн, подготовки к спуску и спуск обсадных колонн в скважину;
● тампонажные материалы, свойства цементных растворов и камня, мероприятия по повышению качества крепления скважины;
уметь:
● проектировать конструкцию скважины для конкретных горно-геологических условий;
● рассчитать конструкцию обсадной колонны и режим спуска обсадных колонн;
● определять основные свойства цементных растворов и камня, рассчитать цементирование обсадных колонн;
● пользоваться источниками информации, справочной литературой и применять их в практической работе.
владеть:
● технологической символикой и терминологией.
Структура дисциплины по видам учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 124 часа: лекции - 18 часов, практические занятия - 36 часов, лабораторные работы - 16 часов, самостоятельная работа - 54 часа.
Таблица 1
| № п/п | Разделы, темы дисциплины | Неделя семе-стра | Виды учебной работы (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) | Формируемые компетенции | Всего компетенций | ||||
| Лекции | Прак. занят. | Лабор. раб. | Самост. раб. | |||||||
| Раздел 1 Крепление нефтяных и газовых скважин | ПК –2,3 | ПК –2,3 | ||||||||
| 1.1 | Тема 1, Основные цели и задачи курса – его связь с другими дисциплинами | |||||||||
| 1.2 | Тема 2, Проектирование конструкций скважин | |||||||||
| 1.3 | Тема 3, Крепление скважин | |||||||||
| 1.4 | Тема 4, Разобщение пластов | |||||||||
| Итого: | ||||||||||
| форма промежуточной аттестации – зачёт |
Содержание дисциплины
Темы и их аннотации
Раздел 1. Крепление нефтяных и газовых скважин
Тема: Основные цели и задачи курса – его связь с другими дисциплинами
Основные цели и задачи курса, связь с другими дисциплинами. Понятие о комплексе работ по заканчиванию скважин. Роль этих работ в решении задач развития энергетического комплекса, в повышении результативности бурения. Роль отечественных учёных и инженеров в совершенствовании работ по заканчиванию скважин и внедрении новейших достижений науки и производства. Обзор справочной литературы.
Тема: Проектирование конструкций скважин
Понятие о крепи и конструкции скважин. Требования к конструкции скважины и качеству крепи. Факторы, влияющие на выбор конструкции скважины. Понятие о зонах с совместимыми условиями бурения, принципы выделения таких зон. Совмещённый график давлений. Роль соотношений между коэффициентами аномальности пластовых давлений и индексами (градиентами) давлений поглощения и гидроразрыва горных пород при выборе конструкции скважины. Специфика проектирования конструкции скважин для газовых и газоконденсатных месторождений, скважин, вскрывающих многолетнемёрзлые породы, для подземных газохранилищ и скважин, сооружаемых в акваториях, горизонтальных скважин и боковых горизонтальных стволов. Пути совершенствования конструкций скважин и снижения их стоимости, повышение эффективности.
Тема: Крепление скважин
Назначение и конструкция обсадных труб, их соединения. Стандарт на обсадные трубы. Конструкция резьбовых, сварных соединений, область применения, достоинства и недостатки. Материалы, используемые для изготовления обсадных труб, их коррозионная стойкость, защита от коррозии. Прочностные и деформационные характеристики обсадных труб и их соединений. Факторы, влияющие на несущую способность труб. Способы контроля качества труб и их соединений. Смазка для резьбовых соединений труб. Способы повышения герметичности резьбовых соединений обсадных труб. Условия работы обсадных колонн в скважинах: характер нагружения, классификация сил, характер их изменений по длине колонны и во времени. Причины повреждения обсадных колонн, их износ и пути его снижения. Проектирование конструкций обсадных колонн. Методика расчёта эксплуатационных колонн. Особенности проектирования и расчёт конструкции промежуточных обсадных колонн и кондукторов. Понятие о составной крепи скважины. Влияние температурного режима скважины на работу её крепи. Натяжение обсадных колонн при подвеске на устье: цели, принципы расчёта, усилия натяжения и проверка прочности после натяжения. Подготовка труб, оборудования и скважины к спуску обсадной колонны. Технологическая оснастка колонн. Назначение и размещение элементов оснастки. Технология и организация работ по спуску обсадных колонн в скважину. Режим спуска обсадной колонны. Особенности спуска обсадных колонн секциями, хвостовиков, сварных колонн. Причины осложнений и аварий при спуске обсадных колонн. Новые технологии крепления скважин. Охрана труда и техника безопасности.
Тема: Разобщение пластов
Назначение стандартов и классификация тампонажных материалов. Основные базовые тампонажные материалы и область их использования. Свойства цементных растворов и цементного камня, способы их регулирования. Процесс твердения цементного раствора. Коррозия цементного камня, её виды, пути уменьшения и предотвращения. Специальные тампонажные материалы. Характер изменений, происходящих в тампонажных растворах в покое в условиях скважины.
Классификация способов цементирования, достоинства и недостатки каждого. Выбор способа цементирования. Основные факторы, влияющие на качество цементирования скважин. Полнота вытеснения бурового раствора цементным из заколонного пространства, способы её увеличения. Буферные жидкости, их назначение, состав, области применения и условия использования. Осложнения, возникающие при цементировании и в период твердения цементных растворов, причины и способы их предупреждения. Причины возникновения межпластовых перетоков по зацементированному затрубному пространству и способы их предупреждения. Цементирование при ремонте скважин. Факторы, влияющие на прочность сцепления и герметичность контакта цементного камня с обсадными колоннами и стенками скважин, пути повышения герметичности контактов. Подготовка скважины и оборудования к цементированию обсадных колонн. Расчёт цементирования обсадных колонн при различных способах. Оборудование для цементирования. Организация и контроль цементирования. Выбор схемы обвязки цементировочного оборудования. Контроль скважины и обсадной колонны в период твердения цементного раствора. Проверка качества первичного цементирования, способы, достоинства и недостатки. Обвязка обсадных колонн на устье, цели и способы. Проверка герметичности обсадной колонны, заколонного пространства и устьевой обвязки. Установка цементных мостов. Охрана труда, техника безопасности при цементировании скважин. Защита недр и окружающей среды от загрязнения.
5.2 Планы лабораторного практикума
При проведении лабораторных занятий используются традиционные технологии обучения. В дополнение к традиционному методу используются наглядно-графические методы подачи материала с использованием доски (написание терминов, рисование схем, таблиц и т.д.), а также новые образовательные технологии обучения с использованием электронной техники (персонального компьютера, мультимедийного проектора и др.) с целью визуальной демонстрации учебного материала.
Лабораторные работы обеспечивают формирование порогового уровня и обеспечивают формирование компетенций: ПК – 2,3.
Практикум помогает овладеть теоретическим материалом, закрепить информацию, освоить опыт основных методов бурения нефтяных и газовых скважин.
Для выполнения лабораторного практикума подготовлены соответствующие материалы для изучения. Занятия проводятся в специализированных учебно-исследовательских лабораториях с соблюдением всех требований и норм охраны труда.
Тема 1: Обсадные трубы - 4 часа.
Перечень заданий, выносимых на лабораторную работу:
Изучение обсадных труб и их соединений (лаборатория ИНГ).
Рекомендуемая литература:
1. ГОСТ 632-80.
2. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г.
Тема 2: Технологическая оснастка обсадных колонн - 4 часа.
Перечень заданий, выносимых на лабораторную работу:
Изучение элементов технологической оснастки обсадных колонн (лаборатория ИНГ, производственные базы ЗАО «Удмуртнефть-бурение», СП ЗАО «Удол»).
Рекомендуемая литература:
1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г.
2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г.
3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г.
Тема 3: Оборудование для цементирования скважин - 8 часов.
Перечень заданий, выносимых на лабораторную работу:
Изучение оборудования для производства тампонажных работ (производственная база ЗАО «Удмуртнефть-бурение»).
Рекомендуемая литература:
1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г.
2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г.
3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г.
5.3Планы практических занятий
| №/№ | Содержание тем | Объем, часы |
| Расчёт обсадной колонны на прочность | ||
| Расчёт цементирования обсадной колонны | ||
| Итого: |
Рекомендуемая литература:
1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г.
2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г.
3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г.
4. Расчёты при бурении глубоких скважин. Р.А. Ганджумян – М.: РГТРУ, 2007г.
5. Типовые задачи и расчёты в бурении. И.В. Элияшевский – М.: «Недра»,1982 г.
5.4Самостоятельная работа студентов
| Код формируемой компетенции | Тема | Вид | Форма | Объем учебной работы (часов) | Учебно-методические материалы |
| ПК-2 ПК-3 | Требования к конструкции скважины и качеству крепи | Углубленное изучение материала лекции | СРС без участия преподавателя | 1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г. 2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г. 3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г. | |
| ПК-2 ПК-3 | Прочностные и деформационные характеристики обсадных труб и их соединений | Углубленное изучение материала лекции | СРС без участия преподавателя | 1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г. 2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г. 3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г. | |
| ПК-2 ПК-3 | Способы контроля качества обсадных труб и их соединений | Подготовка к практическому занятию | СРС без участия преподавателя | 1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г. 2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г. 3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г. | |
| ПК-2 ПК-3 | Способы повышения герметичности резьбовых соединений обсадных труб | Углубленное изучение материала лекции | СРС без участия преподавателя | 1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г. 2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г. 3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г. | |
| ПК-2 ПК-3 | Свойства цементных растворов и цементного камня, способы их регулирования | Углубленное изучение материала лекции | СРС без участия преподавателя | 1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г. 2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г. 3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г. | |
| ПК-2 ПК-3 | Процесс твердения цементного раствора | Углубленное изучение материала лекции | СРС без участия преподавателя | 1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г. 2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г. 3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г. | |
| ПК-2 ПК-3 | Коррозия цементного камня | Углубленное изучение материала лекции | СРС без участия преподавателя | 1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г. 2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г. 3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г. | |
| ПК-2 ПК-3 | Специальные тампонажные материалы | Подготовка к практическому занятию | СРС без участия преподавателя | 1. Ю.М.Басарыгин, А.Н.Булатов, Ю.М. Проселков. Заканчивание скважин. Учебное пособие для ВУЗов. М., ООО «Недра-Бизнесцентр»,2003 г. 2. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. Булатов А.И. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2008г. 3. Справочник инженера по бурению. Булатов А.И. – М., «Недра», 2003г. |
График СРС
| недели формы контроля | |||||||||||||||||
| ППЗ | ПЛР | ППЗ | ПЛР | ППЗ | ПЛР | ППЗ | ПЛР РК | ППЗ | ПЛР | ППЗ | ПЛР | ППЗ | ПЛР | ППЗ | ПЛР | РК |
Условные обозначения:
УО-устный опрос
ПЛР- подготовка к лабораторной работе
ППЗ – подготовка к практическому занятию
РК – рубежный контроль
Образовательные технологии
Процесс организации познавательной деятельности студентов, обеспечивающий формирование заявленных компетенций, востребует разнообразия образовательных технологий.
При проведении занятий и организации самостоятельной работы студентов используются традиционные технологии сообщающего обучения, предполагающие передачу информации в готовом виде, формирование учебных умений по образцу:
Семинар / практикум – решение типовых упражнений, учебных задач по предложенному образцу.
Лабораторные работы - тренировка использования полученных знаний на практике.
7. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.