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
«Буровые технологические жидкости»
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:
Учебная дисциплина "Буровые технологические жидкости" — обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов всех направлений первого уровня высшего профессионального образования (бакалавриата).
Основной целью образования по дисциплине «Буровые технологические жидкости» состоит в приобретении студентами знаний в области теории основных технологических процессов, связанных с использованием буровых промывочных и тампонажных растворов, что необходимо для высококачественного строительства нефтяных и газовых скважин, обеспечения экологической безопасности и экономической эффективности процесса бурения.
2. Место дисциплины в структуре ООП по направлению подготовки 131000 «Нефтегазовое дело»
Дисциплина «Буровые технологические жидкости» относится к профессиональному циклу основной образовательной программы.
Содержание дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин естественнонаучного и профессионального циклов, а знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в процессе освоения специальных дисциплин, при написании и защите бакалаврской выпускной квалификационной работы, в практической профессиональной деятельности.
Изучение и успешная аттестация по данной дисциплине, наряду с другими дисциплинами, являются необходимыми для освоения специальных дисциплин, прохождения учебной и производственной практик.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных компетенций (ПК) выпускника:
В результате изучения дисциплины студент должен:
способен использовать методы математического моделирования основных технологических процессов приготовления, очистки и дегазации буровых промывочных жидкостей и тампонажных смесей, проводить экспериментальные исследования их структурно-реологических свойств для правильного составления и оформления научно-технической и служебной документации (ПК-2, ПК-5);
способен осуществлять и корректировать технологические процессы промывки и цементирования нефтяных и газовых скважин, использовать нормативные документы по качеству, стандартизации и сертификации объектов нефтегазовой техники в практической деятельности (ПК-7, ПК-11);
готов организовывать работу первичных производственных подразделений, осуществляющих бурение скважины до продуктивной залежи, вскрытие и опробование пластов, установку и цементирование обсадных колонн, вторичное вскрытие и освоение скважин, использовать методы технико-экономического анализа и принципы производственного менеджмента управления персоналом. (ПК-12, ПК-13, ПК-14);
способен изучать и анализировать современный уровень составов технологических жидкостей и технологий их применения (ПК-17);
готов выполнять отдельные элементы проектов и использовать стандартные программные средства на различных стадиях проектирования (ПК-22, ПК-23).
знать:
основные технологии нефтегазового производства в части приготовления технологических жидкостей;
правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности в части использования технологических;
основные закономерности процессов, протекающих при движении буровых промывочных жидкостей и тампонажных смесей в нисходящем и восходящем потоках;
основные закономерности процессов, протекающих в системе «пласт-скважина» при первичном вскрытии продуктивных горизонтов и влияния на них технологических жидкостей;
роль промывочных и тампонажных растворов при бурении и заканчивании скважины;
о составах, характерных свойствах, областях применения различных видов буровых растворов;
о способах регулирования их свойств в нужном направлении;
о принципах выбора составов для конкретных горно-геологических условий бурения
уметь:
ставить цели и формулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций;
использовать основные законы статики и кинематики жидкостей и газов, их взаимодействия между собой и твердыми телами;
использовать знания о составах и свойствах технологических жидкостей в соответствующих расчетах, использовать принципы работы бурового оборудования (насосов, компрессоров, смесительных машин, цементировочных агрегатов гидроциклонов и др.), а также оборудования для эксплуатации и ремонта скважин;
оценивать на основе действующих нормативных актов потребность в материалах для бурения скважины применительно к конкретным геологическим условиям.
владеть:
понятийно-терминологическим аппаратом в области буровых промывочных и тампонажных растворов
законодательными и правовыми актами в области строительства нефтяных и газовых скважин, требованиями к безопасности технических регламентов в сфере профессиональной деятельности;
навыками пользования приборами и аппаратурой для определения физико-механических и реологических свойств буровых технологических жидкостей;
методами определения качества цементирования затрубного пространства, а также принципами интерпретации данных геофизических исследований скважин;
навыками рационализации профессиональной деятельности с целью обеспечения эффективности бурения скважин.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Семестры
|
V
|
VI
|
|
|
Аудиторные занятия (всего)
|
119
|
51
|
68
|
|
|
В том числе:
|
|
|
|
|
|
Лекции
|
68
|
34
|
34
|
|
|
Практические занятия (ПЗ)
|
|
|
|
|
|
Семинары (С)
|
|
|
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
51
|
17
|
34
|
|
|
Самостоятельная работа (всего)
|
241
|
119
|
122
|
|
|
В том числе:
|
|
|
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
|
|
|
|
|
Расчетно-графические работы
|
68
|
68
|
|
|
|
Реферат
|
17
|
17
|
|
|
|
Другие виды самостоятельной работы
|
17
|
17
|
|
|
|
Коллоквиум
|
17
|
17
|
|
|
|
Вид промежуточной аттестации: экзамен
|
|
Экз.
|
.
|
|
|
Общая трудоемкость час
зач. ед.
|
360
|
180
|
|
|
|
10
|
5
|
5
|
|
|
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1.
|
Классификация промывочных растворов и их технологические функции.
|
Компонентный состав глинистых растворов. Особенности строения кристаллической решётки важнейших глинистых минералов. Влияние минералогического состава, вида поглощающих катионов и минерализации воды на гидратацию, диспергирование глин и свойства глинистого раствора.
|
2.
|
Глиноматериалы, свойства глинистых растворов и их регулирование.
|
Глиноматериалы, выпускаемые промышленностью и пути повышения их качества. Свойства глинистых растворов, их роль при бурении и заканчивании скважины и методы их оценки. Структурные свойства, реологические свойства, тиксотропия, фильтрационные и коркообразующие свойства, плотность, водородный показатель, компонентный состав, химический состав фильтрата, седиментационная устойчивость, абразивность, смазочные свойства.
Принципы и причины, обуславливающие необходимость регулирования свойств глинистых растворов. Химические реагенты и их классификация. Реагенты-электролиты, их назначение и особенность механизма воздействия на глинистый раствор. Органические реагенты - защитные коллоиды и мицеллообразующие реагенты - полуколлоиды. Высокомолекулярные органические реагенты. Принципы выбора рецептуры химической обработки глинистых растворов.
Разновидность глинистых растворов. Особенности составов, сравнительная оценка и область применения пресных, минерализованных, кальциевых, малосиликатных, малоглинистых, эмульсионных и других глинистых растворов.
|
3.
|
Безглинистые промывочные растворы на водной основе и с конденсированной твёрдой фазой; аэрированные очистные агенты
|
Применение воды в качестве промывочной жидкости при бурении, безглинистые растворы полимеров, асбогуматные и торфяные суспензии. Сравнительная их оценка и область применения.
Конденсационный принцип получения дисперсной фазы, способной к структурообразованию. Способы регулирования дисперсности и структурообразующей способности. Типы буровых растворов с конденсированной твёрдой фазой, их сравнительная оценка и область применения.
Способы аэрации промывочных жидкостей. Стабилизация аэрированных систем, особенности составов, свойств, специфика и область применения.
|
4.
|
Промывочные растворы на углеводородной основе.
|
Классификация растворов на углеводородной основе. «Безводные» растворы на углеводородной основе. Известково-битумные растворы. Обращённые (инвертные) эмульсионные промывочные растворы как дисперсные системы. Стабилизация инвертных эмульсий. Особенности контроля и регулирования свойств и область применения растворов на углеводородной основе.
|
5.
|
Приготовление, утяжеление и обработка промывочных растворов.
|
Стандартные циркуляционные системы буровых установок и их элементы. Оборудование для хранения исходных сыпучих материалов и для размещения и перемешивания приготовленного бурового раствора. Технология приготовления, утяжеления, химической обработки раствора и применяемое для этого технологическое оборудование. Требования к охране труда.
|
6.
|
Очистка промывочных растворов, регулирование содержания и состава твёрдой фазы.
|
Классификация твёрдой фазы в промывочных растворах и принципы её удаления. Вибрационные сита, их конструкция и работа. Осаждение в отстойниках и факторы, влияющие на скорость осаждения. Гидроциклоны-пескоотделители, илоотделители и глиноотделители. Факторы, определяющие размер частиц, удаляемых из раствора гидроциклоном.
Трёхступенчатая система очистки неутяжелённых промывочных растворов. Комбинированный очиститель для утяжелённых растворов. Использование центрифуг для удаления избытка коллоидной глины из утяжелённых растворов и твёрдой фазы из неутяжелённых промывочных жидкостей.
Система очистки утяжелённых буровых растворов и регенерация утяжелителя.
Охрана труда и окружающей среды при очистке промывочных растворов.
|
7
|
Дегазация промывочной жидкости.
|
Классификация способов дегазации. Физико-химическая дегазация, её достоинства, недостатки и область применения. Реагенты-пеногасители, индивидуальные особенности их использования. Механическая дегазация при атмосферном давлении. Вакуумная дегазация. Требования к охране труда, пожарной безопасности, охране труда при дегазации промывочного раствора.
|
8
|
Принципы выбора промывочных растворов.
|
Принципы расчленения геологического разреза на интервалы с существенно различными требованиями к промывочному раствору. Методика выбора типа раствора, его состава и свойств. Расчёт расхода промывочного раствора и материалов для бурения конкретной скважины.
|
9
|
Тампонажные смеси на основе минеральных вяжущих веществ.
|
Портландцемент и его разновидности. Химический и минералогический состав цементного кликера. Свойства цементного раствора и тампонажного камня.
Коррозионно-стойкие тампонажные материалы: пуццолановые цементы, глиноземистый и гипсоглиноземистый цементы, карбонатный цемент, песчанистый портландцемент, шлакопортландцемент, магнезиальный цемент.
Термостойкие тампонажные материалы: цементно-кремнеземистые смеси, шлако-песчаные цементы, белито-кремнеземистый цемент, известково-кремнеземистые цементы.
Расширяющиеся тампонажные материалы. Гипсовые вяжущие вещества. Тампонажные материалы на основе силикатов щелочных металлов.
|
10
|
Органические и органо-минеральные материалы.
|
Быстротвердеющие тампонажные материалы на основе синтетических смол (эпоксидных, фенол-формальдегидных и др.), латексов, битумов и смеси с минеральными вяжущими веществами. Реагенты для регулирования их свойств.
|
11
|
Модифицированные тампонажные материалы
|
блегченные и утяжеленные тампонажные растворы и области их применения. Способы регулирования плотности тампонажного раствора. Модифицирование тампонажных растворов с помощью химических реагентов. Ускорители и замедлители схватывания и твердения. Регуляторы реологических свойств тампонажных растворов. Понизители водоотдачи и пеногасители.
Тампонажные составы, затворенные на концентрированных растворах солей. Нефтеэмульсионные и нефтецементные тампонажные растворы.
|
12
|
Методы испытаний тампонажных материалов и растворов.
|
Отбор, подготовка и хранение пробы для испытаний. Определение физических свойств порошкообразных тампонажных материалов: плотности, степени дисперсности, удельной поверхности.
Определение свойств цементного раствора. Приготовление проб, определение подвижности, водоудерживающей способности, плотности, сроков схватывания и времени загустевания.
Определение свойств цементного камня: прочности, проницаемости, объемных изменений. Методы стандартных испытаний тампонажных цементов.
|
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
|
8
|
9…
|
63.
|
Бурение скважин на шельфе
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
65
|
Технология бурения нефтяных и газовых скважин
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
68.
|
Заканчивание скважин
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
69
|
Осложнения и аварии в бурении
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
71
|
Реконструкция и восстановление скважин
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лек-
ций
|
Практ.
зан.
|
Лаб.
зан.
|
Семи-наров
|
20
|
Всего
часов
|
1.
|
Классификация промывочных растворов и их технологические функции.
|
4
|
|
|
|
18
|
22
|
2.
|
Глиноматериалы, свойства глинистых растворов и их регулирование.
|
10
|
|
16
|
|
22
|
48
|
3.
|
Безглинистые промывочные растворы на водной основе и с конденсированной твёрдой фазой; аэрированные очистные агенты
|
4
|
|
4
|
|
20
|
28
|
4.
|
Промывочные растворы на углеводородной основе.
|
4
|
|
2
|
|
20
|
26
|
5.
|
Приготовление, утяжеление и обработка промывочных растворов.
|
8
|
|
10
|
|
20
|
38
|
6.
|
Очистка промывочных растворов, регулирование содержания и состава твёрдой фазы.
|
6
|
|
4
|
|
20
|
30
|
7
|
Дегазация промывочной жидкости.
|
4
|
|
|
|
20
|
24
|
8
|
Принципы выбора промывочных растворов.
|
6
|
|
|
|
20
|
26
|
9
|
Тампонажные смеси на основе минеральных вяжущих веществ.
|
8
|
|
3
|
|
21
|
32
|
10
|
Органические и органо-минеральные материалы.
|
4
|
|
|
|
20
|
24
|
11
|
Модифицированные тампонажные материалы
|
4
|
|
|
|
20
|
24
|
12
|
Методы испытаний тампонажных материалов и растворов.
|
6
|
|
12
|
|
20
|
38
|
6. Лабораторный практикум
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Наименование лабораторных работ
|
1.
|
2
|
Изучение приборов контроля параметров буровых промывочных растворов.
Приготовление глинистого раствора и определение его параметров.
|
2.
|
2
|
Понижение водоотдачи глинистого раствора.
Понижение вязкости глинистого раствора.
|
3.
|
3
|
Получение углещелочного реагента (УЩР) и обработка глинистого раствора УЩР.
Обработка глинистого раствора кальцинированной содой.
|
5
|
4, 5
|
Получение и оценка параметров аэрированного глинистого раствора.
Утяжеление глинистых растворов; изучение влияния предварительной химической обработки и утяжелителя на свойства и седиментационную устойчивость утяжеленного раствора.
|
6
|
Исследование параметров мелового промывочного раствора.
|
7
|
6
|
Экспериментальный подбор рецептуры для химической обработки загрязненного глинистого раствора с целью придания ему заданных свойств
|
8
|
12
|
Изучение приборов контроля параметров тампонажных растворов.
Получение состава термостойких цементов.
|
9
|
12
|
Получение составов облегчённых тампонажных растворов.
|
10
|
12
|
Приготовление и исследование свойств засоленных тампонажных растворов.
|
11
|
12
|
Исследование параметров быстросхватывающихся смесей: сроков схватывания, пластической прочности, плотности, растекаемости, прочности, адгезии к металлам и горным породам.
|
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) Основная литература
1. Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Буровые промывочные и тампонажные растворы: Учеб. пособие для вузов. - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1999. - 424 с.
2. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учеб, для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003. - 1007 с.
3. Буровые промывочные жидкости: Учеб. Пособие / Н.И. Николаев, Ю.А. Нифонтов, П.А. Блинов. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2002. 102 с.
4. Тампонирование скважин: Учеб. пособие / Н.И. Николаев, Ю.А. Нифонтов, В.В. Никишин, Р.Р. Тойб. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2004. 150 с.
б) Дополнительная литература
1. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учеб. пособие для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. - 632 с
2. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению, т. 1,2, М., Недра, 1985 г.
3. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). М., Недра, 1985 г.
4. Данюшевский В.С., Алиев Н.И., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1987 г.
5. Ивачев Л.М. Промывочные жидкости и тампонажные смеси. М., Недра, 1987 г.
6. Кудряшов Б.Б., Яковлев А.М. Бурение скважин в осложнённых условиях. М., Недра, 1985 г.
7. Резниченко И.Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. М., Недра, 1982 г.
8. Булатов А.И., Данюшевский В.С. Тампонажные материалы. М., Недра, 1987 г.
9. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. – Оренбург: издательство «Летопись, 2005. – 664 с.»
10. Яковлев А.М., Литвиненко В.С., Коваленко В.И. и др. Экологизация промывки при бурении скважин. СПб., СПГГИ, 1994 г.
11. Яковлев А.М., Николаев Н.И. Очистные агенты и оперативное тампонирование скважин. Учебное пособие, Л., ЛГИ, 1990 г.
12. Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. М., Недра, 1984 г.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Специализированная лаборатория, оснащенная приборами для определения физико-механических свойств буровых промывочных жидкостей и тампонажных растворов, буровые насосы, компрессорное оборудование,тренажер-имитатор бурения «АМТ-221», тренажер-имитатор капитального ремонта скважин «АМТ-421», буровая установка МБУ-125, станция геологического контроля процесса бурения, смесительная машина, цементировочный агрегат, блок манифольда.
9.Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется в течение двух семестров для бакалавров — в V и VI семестрах.
Разработчик:
Санкт-Петербургский
государственный
горный институт
(технический университет) профессор кафедры бурения скважин. Н.И.Николаев
Эксперты: |
