УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор института
природных ресурсов
___________Дмитриев А.Ю.
«___»_______________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
С3.Б14 БУРОВЫЕ СТАНКИ И БУРЕНИЕ СКВАЖИН
НАПРАВЛЕНИЕ ООП (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) 130101 «Прикладная геология» ПРОФИЛИ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИИ) 130101.1 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»; 130101.2 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания»; 130101.3 «Геология нефти и газа»
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ ) специалист
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 3 СЕМЕСТР 5
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 4
ПРЕРЕКВИЗИТЫ С2.Б2 Общая геология, С2Б4 Экология
КОРЕКВИЗИТЫ С3.Б18 Безопасность жизнедеятельности и ведения геолого- разведочных работ
|
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции 18 час.
Лабораторные работы 36 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 54 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 54час.
ИТОГО 108 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен, диф.зачет
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИПР, кафедра БС
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________ Евсеев В.Д.
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ Ворошилов В.Г.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________ Брылин В.И.
2011 г.
1.ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В соответствии с целями ООП 130101 «Прикладная геология»
Код цели
|
Формулировка цели
|
Требования ФГОС
и заинтересованных
работодателей
|
Ц1
|
Подготовка выпускников к проектной и производственно-технологической деятельности в области поисков и разведки месторождений полезных ископаемых
|
Требования ФГОС, критерии АИОР, соответствующие международным стандартам EUR-ACE и FEANI. Требования к выпускникам геологических, горнодобывающих и нефтегазодобывающих предприятий России (ЗАО «Полюс», ЗАО «Алроса», ОАО «СИАМ», ООО «Геосфера», «ТомскНИПИнефть» ОАО «Томскгипротранс», ОАО «ТомскТИСИз», ФУГП «Запсибгеолсъемка», ООО «Белон-Геология»), СНГ (ОАО «Казцинк», ОАО «Казахмыс», ОАО «Волковгеология») и других стран (Shlumberger)
|
Ц3
|
Подготовка выпускников к эксплуатации и обслуживанию современного высокотехнологичного оборудования с высокой эффективностью, выполнением требований защиты окружающей среды и правил безопасности производства
|
Требования ФГОС, критерии АИОР, соответствующие международным стандартам EUR-ACE и FEANI. Потребности российских (ЗАО «Полюс», ЗАО «Алроса», ОАО «СИАМ», ООО «Геосфера», ОАО «Томскгипротранс», ОАО «ТомскТИСИз», ФУГП «Запсибгеолсъемка», ООО «Белон-Геология»), транснациональных и зарубежных инновационных геологоразведочных, горнодобывающих и нефтегазодобывающих предприятий (ОАО «Казцинк», ОАО «Казахмыс», ОАО «Волковгеология», Shlumberger)
|
Для достижения этой цели решаются задачи по изучению:
способов бурения геологоразведочных, скважин на воду и скважина нефть и газ, применяемого оборудования и инструмента;
основ технологии бурения скважин; возможных осложнений, возникающих при бурении скважин и влияющих в дальнейшем на их эксплуатацию;
2.МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина С3.Б14 «Буровые станки и бурение скважин»входит в перечень дисциплин профессионального цикла ООП направления подготовки специалистов 130101.
Взаимосвязь дисциплины с другими составляющими ООП следующая:
Пререквизиты С2Б2 Общая геология, С2Б4 Экология
Кореквизиты С3.Б18 Безопасность жизнедеятельности и ведения геолого- разведочных работ
Студент обеспечивается:
учебными пособиями и методическими указаниями по выполнению лабораторных работ;
заданиями для выполнения индивидуальных работ.
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В соответствии с ООП направления подготовки специалистов 130101 дисциплины С3.Б14 «Буровые станки и бурение скважин» результаты освоения дисциплины следующие:
В соответствии с профессиональными компетенциями
|
по виду производственно-технологической деятельности
|
Р5
|
Способность определять, систематизировать и получать необходимые данные с использованием современных методов, средств, технологий в инженерной практике
|
Требования ФГОС ВПО (ПК-6, ПК-7, ПК-8, ПК-13, ПСК)
(ABET-3с, k)
|
Р6
|
Ответственно использовать в практической деятельности инновационные методы, средства, технологии, следуя принципам эффективности и безопасности технологических процессов в глобальном, экономическом, экологическом, и социальном контексте
|
Требования ФГОС ВПО (ПК-9, ПК-10, ПК-11, ПК-12, ПК-16, 17, ПСК)
(ABET-3h, f, )
|
по виду проектной деятельности
|
Р7
|
Применять знания, современные методы и программные средства проектирования для составления проектной и рабочей документации на проведение геологоразведочных работ и осуществления этих проектов
|
Требования ФГОС ВПО (ОК-6, ПК-8, ПК-18, ПК-19, ПК-20, 30, ПСК) (ABET-3c), (EAC-4.2-e)
|
В соответствии с ООП направления подготовки специалистов 130101 «Прикладная геология» взаимное соответствие целей ООП и результатов обучения следующее
Результаты обучения
|
Цели ООП
|
Ц1
|
Ц3
|
Р5
|
+
|
|
Р6
|
+
|
+
|
Р7
|
+
|
|
В результате освоения дисциплины студент должен продемонстрировать результаты образования, в соответствии с данными ООП направления подготовки специалистов 130101 «Прикладная геология»: знания З6.2, З7.5; умения У6.2,У7.5; владение – В6.2 , В7.5 (см. ООП).
В результате изучения дисциплины «Буровые станки и бурение скважин» обучающийся должен:
ЗНАТЬ:
классификацию буровых скважин по целевому назначению и способу бурения;
механические и технологические свойства горных пород;
способы разрушения пород при бурении;
основное буровое оборудование,
очистные агенты и тампонажные смеси; основные технологии и режимы бурения;
методы проектирование геологоразведочных работ.
УМЕТЬ:
определять категории горных пород и свойства промывочных жидкостей;
обосновывать выбор технологического, вспомогательного и аварийного инструмента;
обосновывать выбор бурового оборудования и специальных технических средств;
разрабатывать технологию бурения скважин;
проектировать геологоразведочные работы различных стадий.
ВЛАДЕТЬ:
- опытом ведения необходимой геологической документации,
- опытом определения баланса рабочего времени;
-опытом разработки технологии применения специальных технических средств;
- опытом анализа результатов производственной деятельности;
- опытом проектирования геологоразведочных работ конкретной стадии.
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные и профессиональные компетенции, сформированные в соответствии с ФГОС ВПО по подготовке специалистов 130101 «Прикладная геология», квалификация «специалист».
1
|
ОБЩЕКУЛЬТУРНЫЕ (ОК)
|
|
способность:
|
–
|
обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения (ОК-1)
|
–
|
проявлять инициативу, находить организационно-управленческие решения и нести за них ответственность (ОК-6)
|
2
|
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ (ПК)
|
|
а)общепрофессиональные
|
|
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 (ПК-2)
|
–
|
применять основные методы, способы и средства получения, хранения и обработки информации, навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ПК-8)
|
|
б) по видам деятельности:
производственно-технологическая деятельность
|
|
способность:
|
–
|
выбирать технические средства для решения общепрофессиональных задач и осуществлять контроль за их применением (ПК-11)
|
–
|
применять правила обеспечения безопасности технологических процессов, а также персонала при проведении работ в полевых условиях, на горных предприятиях, промыслах и в лабораториях (ПК-16)
|
–
|
применять основные принципы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-17)
|
|
проектная деятельность
|
|
способность:
|
–
|
использовать знания методов проектирования полевых и камеральных геологоразведочных работ, выполнения инженерных расчетов для выбора технических средств при их проведении (ПК-19)
|
_
|
проводить технические расчеты по проектам, технико-экономический и функционально-стоимостной анализ эффективности проектов (ПК-20)
|
Структура и содержание дисциплины
Таблица 1
Темы лекционных занятий
№ п./п
|
Название лекционного модуля дисциплины
|
Объем, ч.
|
1
|
Общие сведения о буровых работах
|
2
|
2
|
Механические свойства горных пород. Способы разрушения горных пород Удаление продуктов разрушения при бурении скважин.
|
2
|
3
|
Буровые установки. Буровой инструмент
|
2
|
4
|
Технологические режимы бурения скважин
|
2
|
5
|
Техника и технология получения качественных проб горных пород и полезных ископаемых
|
2
|
6
|
Сооружение гидрогеологических скважин. Ударно-канатное бурение
|
2
|
7
|
Сооружение нефтяных и газовых скважин
|
2
|
8
|
Направленное бурение скважин
|
2
|
9
|
Проектирование и организация буровых работ.
Охрана природы при бурении скважин
|
2
|
Тема 1. Общие сведения о буровых работах
Роль, назначение и объемы буровых работ в геологоразведочной службе и народном хозяйстве. Задачи, решаемые буровыми скважинами. Основные термины и определения.
Общая схема буровой установки. Основные процессы и операции, выполняемые при бурении скважин. Краткие исторические сведения. Роль отечественных ученых в развитии техники и технологии бурения скважин.
Тема 2. Механические свойства горных пород. Способы разрушения горных пород
Свойства горных пород и их влияние на процессы бурения (минералогический состав и структурно-текстурные особенности, твердость и прочность, абразивность, плотность, вязкость и хрупкость, трещиноватость, кливаж, пористость, водообильность). Анизотропия механических свойств горных пород и классификация по буримости. Способы определения буримости горных пород.
Способы разрушения горных пород при бурении и их классификация. Основные способы разрушения горных пород при разведочном бурении и условия их применения.
Способы бурения скважин. Классификация способов бурения.
Тема 3. Удаление продуктов разрушения при бурении скважин.
Промывочные жидкости.
Основные способы очистки забоя скважины от продуктов разрушения: механический, гидравлический, пневматический. Схемы промывки скважин и основные виды промывочных жидкостей. Условия их применения.
Глинистые растворы. Функции глинистых растворов. Природные глины и определение их пригодности для приготовления глинистых растворов. Основные свойства глинистых растворов и способы их определения. Реагенты для обработки глинистых растворов. Приготовление и очистка глинистых растворов от шлама.
Тема 4. Буровые установки
Отечественные буровые станки и установки для бурения геологоразведочных скважин. Нормальный ряд буровых станков. Основные параметры технических характеристик. Основные узлы буровых станков, их назначение и устройство. Типы механизмов подачи буровых станков. Общая принципиальная схема гидравлической системы подачи. Основные марки станков и их характеристики. Самоходные буровые установки. Привод буровых станков. Выбор типа бурового станка. Современные зарубежные буровые установки для бурения геологоразведочных скважин (Atlas Copco, Boart Longyear и др.)
Буровые насосы и компрессоры. Насосы. Принципиальная схема работы поршневых и плунжерных насосов. Основные марки насосов и их технические характеристики. Выбор типа насоса. Дополнительное оборудование к насосу (шланги, сальники). Способы регулирования производительности насоса и количество жидкости, подаваемой в скважину.
Компрессоры в разведочном бурении. Принципы действия и типы. Дополнительное оборудование для бурения с продувкой воздухом. Схемы обвязки устья скважины.
Буровые вышки и мачты. Типы вышек и мачт. Основные узлы. Выбор типа вышки или мачты. Строительство и подъем буровых вышек. Способы транспортировки. Буровые здания, назначение, схемы расположения оборудования.
Технические средства для производства спуско-подъемных операций. Полуавтоматические элеваторы. труборазвороты. кронблоки, талевые блоки, талевые системы, талевые канаты. Инструмент для производства СПО. Трубодержатели, хомуты, ключи для бурильных обсадных и колонковых труб.
Тема 5. Буровой инструмент
Общая характеристика бурового инструмента по его назначению: Технологический (основной), вспомогательный, аварийный, специальный.
Технологический буровой инструмент. Твердосплавный породоразрушающий инструмент. Твердые сплавы, формы резцов, схемы расположения в коронке. Коронки крупно-, мелко и микрорезцовые. Ребристые и самозатачивающиеся коронки. Типоразмеры коронок и области их применения. Коронки для ударно-вращательного бурения.
Алмазный породоразрушающий инструмент. Общая характеристика алмазов, применяемых в бурении. Основные конструкции коронок и долот: однослойные, многослойные и импрегнированные. Типы матриц и способы изготовления коронок. Типоразмеры коронок, их маркировка и область применения. Алмазные расширители. Специальные алмазные коронки и долота.
Шарошечный породоразрушающий инструмент. Конструкции шарошечных долот и коронок. Типоразмеры и области их применения.
Колонковые и шламовые трубы. Назначение, размеры. Кернорватели. Назначение, конструкции и область их применения.
Бурильные и утяжеленные трубы. Легкосплавные бурильные трубы. Способы соединения бурильных труб. Условия работы бурильных труб и нагрузки, действующие на бурильную колонну в процессе бурения и спуско-подъемных операций. Выбор бурильных труб. Типоразмеры бурильных труб.
Вспомогательный буровой инструмент. Обсадные трубы. Назначение и условия их применения. Виды обсадных колонн. Способы их соединения. Типоразмеры обсадных труб.
Аварийный инструмент. Ловильный инструмент: колокол, метчик, ерш. Вспомогательный инструмент, печать, отклоняющий крюк, выбивной снаряд, труборезы, труболовки.
Тема 6. Технологические режимы бурения скважин
Определение понятия "режим бурения". Оптимальные, рациональные и специальные режимы бурения. Параметры режимов бурения. Факторы, влияющие на выбор параметров режима бурения. Влияние свойств горных пород на режимы бурения. Общая методика расчета режимов бурения.
Бурение скважин твердосплавным породоразрушающим инструментом. Компоновка снаряда для бурения с отбором керна.
Режимы и технология бурения коронками с резцами из твердых сплавов. Область применения, выбор типа коронки. Компоновка снаряда для бескернового бурения. Режимы и технология бурения. Выбор типа долота.
Бурение скважин алмазным породоразрушающим инструментом.
Общие сведения об условиях работы алмазного ПРИ. Компоновка снаряда при бурении алмазными коронками и долотами. Влияние параметров режима бурения на эффективность разрушения горных пород алмазным ПРИ.
Рациональные способы отработки алмазных коронок и долот. Выбор алмазного ПРИ.
Бурение скважин шарошечными долотами. Компоновка снаряда при бурении шарошечными долотами. Влияние параметров режима бурения на механическую скорость. Принципы отработки шарошечного ПРИ. Выбор типа шарошечного долота.
Ударно-вращательное бурение скважин. Общие сведения об условиях ударно-вращательного бурения. Компоновка бурового снаряда. Параметры режима бурения. Выбор типа породоразрушающего инструмента. Ударно-вращательное бурение с применением обычного породоразрушающего инструмента. Технология ударновращательного бурения скважин с применением пневмоударников.
Тема 7. Техника и технология получения качественных проб горных пород и полезных ископаемых
Общие сведения. Понятие о необходимом минимальном выходе керна. Способ определения процента выхода керна. Классификация пород и полезных ископаемых по условиям получения керна. Факторы, влияющие на формирование и сохранность керновых проб. Основные мероприятия по повышению качества и процента выхода керна по различным группам пород и полезных ископаемых. Влияние факторов организационного характера на выход керна.
Технические средства для повышения качества и выхода керна, их классификация. Двойные колонковые снаряды, принцип их работы. Эжекторные колонковые снаряды - двойные и одинарные. Определение момента встречи полезного ископаемого. Перебурка пропущенных пластов. Отбор проб со стенок скважин.
Безнасосное бурение как один из способов повышения процента выхода керна. Конструкции снарядов, технологический режим бурения.
Снаряды со съемными керноприемниками (ССК, КССК). Условия применения, основные преимущества. Принципиальная схема снарядов, дополнительное оборудование.
Комплекс технических средств с гидротранспортом керна (КГК-100, КГК-300). Схема снаряда для бурения с гидротранспортом керна.
Первичная документация керна.
Отбор проб шлама и мути.
Тема 8. Сооружение гидрогеологических скважин
Общие сведения. Назначение. Область применения. Основные элементы конструкции гидрогеологических скважин. Принципы выбора и расчета конструкций скважин.
Способы бурения водозаборных скважин, условия их применения. Буровое оборудование, инструмент и технология бурения.
Водоприемная часть скважины. Фильтровая и бесфильтровая водоприемная часть, условия их применения. Типы и конструкции фильтров. Основные параметры фильтров. Способы установки фильтров в скважину. Методы вскрытия и освоения водоносных пластов. Опытные откачки.
Классификация технических средств для подъема воды из скважин. Насосы, условия их применения, достоинства и недостатки. Эрлифты. Схема эрлифта. Монтаж насосного оборудования. Наземные сооружения водозаборных скважин. Оборудование устья скважины.
Тема 9. Ударно-канатное бурение
Общие сведения. Области применения и основные особенности. Буровой инструмент: долото, ударная и раздвижная штанги, канатный замок, желонки. Принципиальная схема станка ударно-канатного бурения. Основные марки станков и их технические характеристики. Параметры технологического режима бурения. Технология сооружения скважин ударно-канатного бурения. Инструмент для ликвидации аварий. Отбор проб и документация.
Тема 10. Сооружение нефтяных и газовых скважин
Основные элементы конструкции нефтяных и газовых скважин. Принципы выбора и расчета конструкций скважин.
Способы бурения скважин, условия их применения. Буровое оборудование и инструмент.
Технология бурения скважин без отбора и с отбором керна .Режимы бурения и их проектирование. Управление профилем скважины.
Вскрытие продуктивных пластов. Испытание пластов. Спуск обсадных колонн, цементирование скважин. Цементировочное оборудование и оснастка. Освоение скважин.
Тема 11. Направленное бурение скважин
Общие сведения об искривлении скважин. Элементы, определяющие пространственное положение и искривление скважины. Термины и определения. История развития направленного бурения.
Причины и факторы, влияющие на искривление скважин. Анизотропия механических свойств горных пород. Закономерности искривления скважин (общие и по видам бурения), способы выявления закономерностей искривления и профилирование скважин.
Методика, техника и технология направленного бурения. Применение направленного бурения для решения различных геолого-методических и технико-экономических задач. Многоствольные скважины. Способы зарезки дополнительных стволов. Кустовое бурение нефтяных скважин. Особенности бурения горизонтальных скважин.
Измерение искривления скважин. Виды контроля за искривлением скважин. Инклинометры.
Отклонители для выполаживания, выкручивания и пространственного искривления скважин (шарнирные отклонители, съемные и стационарные клинья, отклонители периодического и непрерывного действия). Снаряды и компоновки для бурения прямолинейных участков скважин. Специальный породоразрушающий инструмент для направленного бурения.
Ориентация отклонителей. Расчет угла поворота отклонителя. Принципы ориентации отклонителей. Ориентаторы типа ШОК, "Луч", "Азор", ДГО-ТПИ и др.
Кернометрия. Общие сведения о кернометрии. Способы отбора ориентированного керна и последующего его изучения.
Тема 12. Проектирование и организация буровых работ. Охрана природы при бурении скважин.
Конструкции скважин и их проектирование. Исходные данные для проектирования. Геолого-технический наряд на бурение скважины, его назначение и содержание. Технический раздел. Технологический раздел. Баланс рабочего времени при буровых работах. Скорости бурения. Производительность. Определение количества одновременно действующих буровых установок. Календарные графики выполнения буровых работ. Структура бурового цеха геологоразведочной партии.
Основные способы крепления стенок скважин. Крепление скважин обсадными трубами. Обсадные трубы, типоразмеры. Инструмент. Способы соединения обсадных труб.
Тампонирование скважин, назначение, область применения. Виды тампонирования. Основные материалы. Применение синтетических и быстросхватывающихся смесей. Ликвидационное тампонирование. Тампонажные снаряды.
Процесс бурения скважины. Подготовка площадки и монтаж буровой установки. Акт ввода буровой установки в эксплуатацию. Схема расположения оборудования. Ориентация шпинделя станка по заданному начальному азимуту и зенитному углу. Забуривание скважины и установка направляющей трубы.
Аварии в скважинах. Причины аварий. Виды аварий и осложнений. Порядок ликвидации аварий. Способы ликвидации аварий. Инструмент и приспособления для ликвидации аварий. Основные правила ТБ при ликвидации аварий. Акт на аварию.
Охрана природы при буровых работах. Основные факторы, влияющие на окружающую среду при бурении скважин. Мероприятия по охране природы. Рекультивация земель.
Содержание практического раздела включает 11 занятий, общей трудоемкостью 36 часов (табл. 2).
В результате освоения практического раздела дисциплины студент овладевает следующими компетенциями: ОК-1, ОК-6, ПК-2, ПК-8, ПК-11, ПК-16, ПК-19, ПК-20.
Таблица 2
Темы практических занятий
№ п./п.
|
Название практического занятия
|
Объём, ч.
|
1
|
Определение параметров глинистого раствора
|
4
|
2
|
Проектирование конструкций скважин
|
2
|
3
|
Породоразрушающий инструмент-буровые коронки и долота
|
6
|
4
|
Буровой технологический инструмент
|
2
|
5
|
Расчет режимов бурения
|
4
|
6
|
Буровые станки и установки вращательного бурения
|
2
|
7
|
Инклинометры и технические средства направленного бурения. Расчет траектории скважины
|
4
|
8
|
Средства получения качественных проб
|
4
|
9
|
Буровой инструмент и установки ударно-канатного бурения
|
2
|
10
|
Типы фильтров и средства для откачек
|
2
|
11
|
Способы и технические средства тампонирования скважин, расчет тампонирования. Аварийный инструмент
|
4
|
|
Всего, часов
|
36
|
|
