Министерство образования российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
| Вид материала | Документы |
Содержание2. Контрольная работа 3. Курсовой проект 4. Вопросы, позволяющее контролировать качество изучения дисциплины 5. Учебно-методическая литература |
- Программа по дисциплине, 288.37kb.
- Программа по дисциплине, 379.47kb.
- Министерство образования и науки Российской Федерации, 9.54kb.
- Программа по дисциплине, 309.96kb.
- Программа по дисциплине, 255.11kb.
- Программа по дисциплине, 448.54kb.
- Министерство образования и науки российской федерации федеральное государственное бюджетное, 9.83kb.
- Министерство образования и науки российской федерации, 12.92kb.
- Министерство образования и науки российской федерации, 195.35kb.
- Правительство Российской Федерации Государственное образовательное бюджетное учреждение, 91.24kb.
Министерство образования российской федерации
государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
МЕОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по дисциплине "Технология бурения нефтяных и газовых скважин" для изучения технологии углубления скважин, выполнения курсового проекта и контрольной работы студентами заочной формы обучения специальности 090800 "Бурение нефтяных и газовых скважин"
Тюмень 2003
Утверждено редакционно-издательским советом
Тюменского государственного нефтегазового университета
Составитель: Кулябин Г.А., д.т.н., профессор
Тюменский государственный нефтегазовый университет, 2003
1. Программа теоретической части дисциплины "Технологий бурения нефтяных и газовых скважин"
1.1. Цель. Обучение студентов технологии бурения глубоких скважин на основе современной теории и практики бурения скважин при активной самостоятельной работе студентов, а также формирование инженерных знаний у студентов.
1.2. Задачи. Самостоятельная работа студентов с использованием литературы и методических указаний по изучению вопросов технологии бурения скважин.
- Изучение совместно с преподавателем; теории углубления скважин, методов проектирования режимов углубления скважин, методов выбора скважинного и устьевого технологического оборудования, принципов управления и регулирования процессами, связанными с углублением скважин.
- Закрепление и углубление инженерных знаний при выполнении контрольной работы и курсового проекта.
1.3. Программа рассчитана на 112 ч занятий (из них 46 ч. аудиторных) с последующими зачетом, экзаменом и госэкзаменом. При изучении дисциплины выполняются контрольная работа и курсовой проект.
1.4. Содержание дисциплины,
| Наименование тем и вопросов, изучаемых по темам, номер литературного источника (см. раздел 5) | Форма изучения материала тем |
| 1.4.1. Ведение и сведения общего характера. Понятие о технологии бурения. Сведения по истории бурения скважин, роль советских ученых в развитии теории бурения [13]. Скважина и ее элементы, параметры характеризующие положение оси скважин. Классификация скважин [35]. Способы бурения скважин [12,35]. Выбор способа бурения. Этапы проектирования строительства скважин [8]. Показатели эффективности проводки скважин [35,20]. Понятие о параметрах режима бурения [5]. | лекция самостоятельно лекция самостоятельно лекция лекция самостоятельно лекция |
| 1.4.2. Бурильная колонна. Состав и функции бурильной колонны и ее элементов. Характеристика элементов колонны. Конструкции бурильных труб, оценка эффективности труб типа В, Н, П, Д-16Т, ВК, НК [1]. Условия работы бурильной колонны. Расчет веса 1 м труб и удлинения колонны под действием собственного веса и температуры. Понятие об устойчивости бурильной колонны [1]. Виды напряжений в бурильной колонне, их расчет [1]. Методика проектирования (и расчета) бурильной колонии при разных способах бурения [1]. Вопросы эксплуатации бурильных труб [1]. Транспортировка труб. Оборудование, применяемое для ремонта труб. Организация трубного хозяйства [1]. Проектирование бурильной колонны. | самостоятельно лаб. занятия лекция лекция практ. занятия самостоятельно лекция практ. занятия |
| 1.4.3. Волновые процессы в бурильном инструменте. Виды вибраций бурильного инструмента, польза и вред их [3, 27].Определение параметров продольных зубцовых вибраций долота. Влияние вибраций на работу бурильной колонны и разрушение горных пород [3]. Понятие об управлении параметрами вибраций. Демпферы, амортизаторы, разделители бурильной колонны. | лекция самостоятельно лекция |
| 1.4.4. Основы теории бурения с гидравлическими забойными двигателями [I4]. Принципы работы и конструктивные особенности турбобуров [I6] и ВЗД [29]. Характеристика турбины и турбобура. Режимы работы турбины и турбобура. Определение нагрузки на осевую опору турбобура и момента сопротивления в пяте турбобура [6]. Основное уравнений турбинного бурения. Определение частоты вращения вала турбобура (минимальной, рабочей, разгонной). Зависимость частоты вращения вала турбобура от осевой нагрузки на долото (породы) [8]. Условие эффективности процесса турбинного бурения. Взаимосвязь между характеристиками турбобура и режимными параметрами. Забойная мощность и условия ее максимума [11]. Коэффициент передачи мощности на забой при турбинном бурении. | лекция лаб. занятия лекция самостоятельно лекция самостоятельно лекция самостоятельно лекция |
| 1.4.5. Проектирование режимов бурения. Понятие о режимах бурения и их виды, Взаимосвязь между параметрами режима бурения. Влияние различных факторов на механическую (Vм) скорость бурения, влияние частоты вращения долота (n), осевой нагрузки на долото (G), величины подводимой и забою мощности и условий реализации этой мощности, качества бурового раствора, скорости истечения струи из гидромониторных насадок долот, дифференциального давления, свойств горных пород [4, 5, 6, 7, 8, 11, 12, 14, 23, 24] Влияние различных факторов на проходку на долото и на рейсовую скорость бурения [8]. Определение частоты вращения долота и осевой нагрузки на долото; обеспечивающих максимальные величины проходки на долото и рейсовой скорости. Использование базовых зависимостей типа Vм=f(G, n, Q, Tоп). Здесь: Топ- долговечность опоры долота [4, 8, 11]. Выбор долот [2, 5]. Методика и методы про проектирования режимов бурения (статистический, аналитический, метод пересчета, упрошенный метод) [1, 7, 8, 21]. Достоинства и недостатки методов проектирования режимов бурения [5, 8, 11, 14]. Проектирование режимов бурения при роторном способе бурения, электробурении и применении ВЗД [5, 14, 11]. | лекция самостоятельно лекция самостоятельно лекция самостоятельно контр. работа лекция практ. занятия практ. занятия самостоятельно лекция |
| 1.4.6. Выбор модели забойного двигателя [5, 6, 8,12]. | лекция |
| 1.4.7. Управление и автоматизация проводки скважин [4, 30, 34]. | самостоятельно |
| 1.4.8. Контроль процесса углубления скважины [4, 30, 34]. Приборы контроля [20, 25]. Каналы связи с забоем скважины [30, 34]. | самостоятельно лаб. занятия |
| 1.4.9. Устройства подачи долота [28]. | самостоятельно |
| 1.4.10. Осложнения и аварии в процессе проводки скважины, их профилактика и ликвидация [20, 39...44]. | |
| 1.4.11. Выбор буровой установки. Проектно-сметная документация в бурении [80, 85]. | самостоятельно |
| 1.4.12. Техника безопасности в процессе углубления скважины. | самостоятельно |
| 1.4.13. Охрана природы | самостоятельно |
1.5. Лабораторно-практические занятия.
| № | Тема | Кол-во часов | Литература (раздел 5) |
| 1 | Расчет бурильной колонны на прочность при роторном и турбинном бурении | 6 | МУ (метод. указания) |
| 2 | Расчеты по проектированию режима бурения при роторном и турбинном бурении | 6 | Конспект, МУ |
| 3 | Расчет вращающего момента для работы долота по разрушению породы и выбор модели забойного двигателя | 2 | Конспект, МУ |
| 4 | Расчеты по предупреждению и ликвидации осложнений и аварий в скважине | 4 | Конспект, МУ |
| 5 | Изучение конструкций элементов бурильной колонны | 2 | [1, 33] натурн. образцы |
| 6 | Изучение конструкций турбобуров, ВЗД, электробуров и характеристик забойных двигателей | 6 | натурн. образцы, макеты, плакаты [9, 16, 20, 29] |
| 7 | Расшифровка индикаторных диаграмм ГИВ-6М, обработка информации диаграмм. Изучение и обработка информации об изменении параметров режима бурения по диаграммам станций контроля процессов углубления скважин | 6 | натурн. образцы, [30, 33, 35] |
| 8 | Изучение принципов работы и конструкций регуляторов подачи долота | 6 | натурн. образцы, [28] |
Примечание: По работам 5…8 проводится 12 ч. аудиторных занятий (остальные часы - самостоятельно).
2. Контрольная работа
Работа выполняется по заданию преподавателя по теме:
"Проектирование параметров режима углубления (бурения) скважины статистическими методами".
2.1. Примерный план выполнения контрольной работы. Выбираются 1…3 интервала (в зависимости от сложности выполнения задания) условно одинаковой буримости для обработки информации.
Определяется или принимается количество членов ряда для обработки (не менее 30). В данном случае это число скважин, пробуренных в принятых интервалах с идентичными условиями углубления (одинаковое скважинное оборудование и др.). В этом случае может понадобиться критерий Стьюдента при доверительной вероятности равной 0,8...0,9.
Далее следует найти среднее значение проектируемого параметра и диапазон его изменения при бурении интервала.
2.2. Чтобы выявить оптимальную величину проектируемого параметра для достижения лучшего показателя бурения (например, рейсовой скорости проходки) можно проделать регрессионный анализ. В контрольной работе допустимо решать задачу графически, например, в координатах зависимости
Rд = f(G).
здесь:Rд и G - соответственно, проходка на долото и осевая нагрузка на долото.
2.3. Для выполнения контрольной работы имеется достаточно литературы, например [26, 42 и др.].
3. Курсовой проект
3.1. Цель проекта - привить студенту навыки практического применения полученных знаний по технологии бурения для решения конкретных задач. Для работы над проектом полезны работы [1...8, 11, 17, 18, 22, 26] (см. раздел 5).
3.2. В курсовом проекте студент должен показать знание основ проектирования режимов бурения, проектирования компоновки бурильного инструмента, проектирования мероприятий по проводке скважины в заданном направлении, а также выбора забойного двигателя и другого оборудования.
3.3. Объем курсового проекта, состоящего из расчетно-пояснительной записки и двух листов графики, один из которых формата 24 (А1), около 45 страниц. По программе на работу над проектом отводится 42. часа. Из 42 часов 4 часа предусмотрена работа студента под руководством преподавателя (консультации, защита проекта и др.).
3.4. Примерный план курсового проекта
Введение.
1. Геологическая часть (стратиграфия, литология, нефтегазоводоносность
и др.).
2. Техническая часть.
2.1. Краткий анализ работы предприятия и технико-экономических показателей, обобщение сведений по технологии бурения.
2.2. Анализ физико-механических свойств горных пород и зон осложнений.
2.3. Разделение разреза скважин на характерные интервалы по буримости пород.
2.4. Выбор конструкции скважины (кратко).
2.5. Краткое обоснование типа и свойств бурового раствори.
2.6. Обоснование способа бурения.
2.7. Выбор бурильных труб, обоснование компоновки и расчет бурильной колонны на прочность.
2.8. Проектирование режимов углубления (бурения) скважины (поинтервально).
2.8.1. Выбор долот и типа их промывочного узла.
2.8.2. Определение осевой нагрузки на долото.
2.8.3. Расчет проектной частоты вращения долота.
2.8.4. Определение расхода бурового раствора.
2.9. Выбор забойного двигателя и оборудования для осуществления промывки скважины.
2.10. Выбор и расчет диаметра насадок долот.
2.11. Разработка мероприятий по проводке скважин в заданном направлении и проектирование профиля скважины.
2.12. Выбор буровой установки
2.13. Анализ фактических аварий и осложнений (за 2-3 года) и разработка мер по их предупреждению и ликвидации.
2.14. Охрана недр и окружающей среды.
2.15. Приложения (например, ГТН и др.).
Литература
3.5. Объем курсового проекта - 45....50 страниц рукописного текста, из которых около 30 страниц должно быть посвящено параграфам 2.1...2.11, причем для выполнения проекта согласно п.п. 2.2, 2.3, 2.8, 2.11 требуется хорошая инженерная подготовка.
3.6. Проектирование параметров режима бурения необходимо производить для каждого характерного интервала по буримости пород При идентичности методики проектирования в нескольких интервалах, можно сделать расчет для одного интервала; а для других интервалов следует привести исходные данные для расчета, указать формулы по каким велся расчет и основные, результаты расчета представить в виде таблиц.
3.7. Работа над курсовым проектом по п.2.11 выполняется согласно рекомендациям, которые даются при изучении дисциплины "Направленное бурение скважин" но основные источники, необходимые для составления этой часта проекта приведены в п.5.2. данных методических указаний.
3.8. При выполнении проекта обязательно выполнение правил оформления технической документации согласно ЕСКД. Размерность величин в пояснительной записке необходимо указать в системе СИ.
4. Вопросы, позволяющее контролировать качество изучения дисциплины
1. Какие преимущества и недостатки присущи современным способам бурения скважин?
2. Основные требования к качеству строительства скважин, к организации и производству буровых работ.
3. Понятие о режиме бурения скважины, о параметрах режима и других основных параметрах, определяющих процесс углубления скважин.
4. Какие факторы и как влияют на изменение проходки на долото и механической скорости проходки скважины?
5. Каков характер взаимосвязи параметров (в первую очередь - режимных) при разных способах бурения?
6. Конструкции, основные размеры, материалы и обозначения по ГОСТу всех элементов бурильной колонны.
7. Условия работы бурильной колонны и расчет напряжений в бурильных трубах при роторном и турбинном бурении.
8. Методика проектирования бурильной колонны.
9. Как рассчитать удлинение бурильной колонны от действия ее веса и температуры в скважине?
10.Оборудование и технология гидроиспытаний бурильных труб.
11. Виды повреждений бурильных труб и их дефектоскопия.
12. Параметры и виды вибраций бурильного инструмента, диапазон частот таких вибраций.
13. Расчет частоты и амплитуды продольных зубцовых вибраций долота.
14. Какие методы и средства применяют для управления параметрами вибраций бурильного инструмента? Устройство забойного амортизатора.
15. Основные типоразмеры (модели) применяемых забойных двигателей.
16. Конструктивные отличия основных типов забойных двигателей и их внешние характеристики,
17. Какие забойные двигатели и почему лучше применять при разбуривании мягких, средних, и твердых горных пород?
18. Методика выбора гидравлических забойных двигателей.
19. Изложить аналитический метод проектирования режима бурения скважины.
20. Методика расчета всех составлявших основного уравнения турбинного бурения.
21. Как рассчитать paбoчую частоту вращения вала турбобура и принимаемую им величину осевой нагрузки?
22. Как составить комбинированную турбину турбобура?
23. Запроектировать технологически - необходимый перепад давления в промывочном узле долота и диаметр насадок долота.
24. Профилактика осложнений в процессе углубления скважины.
25. Понятие о процессе управления при углублении скважины. Какие критерии применяют при этом?
5. Учебно-методическая литература
5.1. Основная.
1. Сароян А.Е., Щербюк Н.Д., Якубовский Н.В. и др. Трубы нефтяного сортамента. Справочник. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1987. - 468с.
2. Амбрамсон М.Г., Байдюк В.В., Зарецкий В.С. и др. Справочник по механическим свойствам горных пород нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 1984. - 207 с.: ил.
3. Балицкий П.В. Взаимодействие бурильной колонны с забоем скважины. - М.: Недра, 1975. - 293 с.: ил.
4. Григорян Н.А., Багиров Р.Е. Анализ процесса турбинного бурения. - М.: Недра, 1982.- 207 с.: ил.
5. Кулябин Г.А. Методические указания по курсу "Технология бурения глубоких скважин" для проектирования режима бурения с забойными двигателями и самостоятельной работы студентов специальности 0909. Части I и II. - Тюменский индустриальный институт, Тюмень, 1990.- 30 с.
6. Кулябин Г.А. Методические указания по курсу '"Технология 6ypения нефтяных и газовых скважин" студентам специальности 0909 "Бурение нефтяных и газовых скважин" для расчетов параметров режима турбинного бурения и выбора модели забойного двигателе". Тюменский индустриальный институт Тюмень, 1991.- 20 с.
7. Новые способы разрушения горных пород. Обзорная информация. Серия бурение. - М.: ВНИИОЭР, 1978.-67 с.
8. Потапов Ю.Ф., Матвеева A.M., Маханько В.Д. и др. Проектирование режимов турбинного бурения. - М.: Недра, 1974.- 240 с.: ил.
9. Фоменко Ф.М. Бурение скважин электробуром. - M.: Heдра, 1974.- 240 с.: ил.
5.2. Дополнительная литература.
11. Александров М.М. Современные представления о проектировании режимов бурения. Внутри инст. учебное пособие. Грозн, нефт. ин-т.- Грозный, 1974.- 71 с.: ил.
12. Мавлютов М.Р., Алексеев Д.А., Вдовин К.И. и др. Технология бурения глубоких скважин. Учебн. пособие для вузов. - M.: Недра, 1982.- 287 с.: ил.
13. Руководство по технологии бурения эксплуатационных скважин в Западной Сибири. - Тюмень: Главтюменнефтегаз СибНИИНП, 1978.- 49 с.: ил.
14. Шацов Н.И., Федоров B.C., Кулиев О.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. - М.: Гостоптекиздат, 1961.- 666 с.: ил.
15. Методические указания по проектированию и выбору рациональных энергетических характеристик турбобуров РД39-0148052-6.019-86. - М.: ВНИИБТ, 1986. - 30 с.
16. Гусман М.Т., Любимов В.Г., Никитин Г.М. и др. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. - М.: Недра, 1976.- 368 с.: ил.
17. Северинчик И.А. Машины и оборудование для бурения скважин. - М.; Недра, 1986.- 368 с.: ил.
18. Шумова З.И., Собкина И.В. Справочник по турбобурам. - М.: Недра, 1970.- 192 с.: ил.
19. Чугаев P.P. Гидравлика. Учебник для вузов .- 4-е изд., доп. и перераб. - Л.: Энергоиздат, Ленинград, отд-ние. - 1982.- 672 с.: ил.
20. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. T.1. - М.: Недра, 1985.- 414 с.: ил.
21. Караев М.А. Гидравлика буровых насосов. - М.: Недра, 1984. - 209 с.: ил.
22. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении. Учебник для вузов. - М.: Недра, 1987.- 304 с.: ил.
23. Кореняко А.В., Струговец Е.Л., Биищев А.Г. Исследование процесса бурения высоконапорными струями на месторождениях Западной Сибири // НТС. Проблемы нефти и газа Тюмени. - Тюмень, 1976, № 29. - С. 22-24.
24. Емелин М.А., Морозов В.Н., Новиков Н.П. и др. Новые методы разрушения горных пород. Учебное пособие для вузов. - М.: Недра, 1990.- 240 с.: ил.
25. Мальцев А.В., Дюков Л.М. Приборы и средства контроля процессов бурения: Справочное пособие. - М.: Недра, 1989.- 253 с.: ил.
26. Ганджумян Р.А. Практические расчеты в разведочном бурении. - М.: Недра, 1978.- 288 с.
27. Копылов В.Е. и др. Акустическая система связи с забоем скважин. - М.: Недра, 1977.
28. Погорский А.А, и др. Оптимизация процессов глубокого бурения. М.: Недра, 1981.
29. Гусман М.Т. и др. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин. М.: Недра, 1981.
30. Грачев Ю.В. и др. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968.
31. Буримов С.Г. и др. Бурение верхних интервалов глубоких скважин большого диаметра. М.: Недра, 1975.
32. Субботин С.С. и др. Дефектоскопия нефтяного оборудования. М.: Недра, 1975.
33. Фаин Г.М. и др. Бурильные трубы из алюминиевых сплавов. М.: Hедра, 1980.
34. Терехов Н.И. Автоматическое регулирование и управление режимами бурения. - M.: Недра, 1982.
35. Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1980.
36. Калинин A.Г., Григорян, Султанов В.З. Бурение наклонных скважин. Справочник. - М.: Недра, 1990.- 348 с.: ил.
37. Сушон Л.Я., Емельянов П.В. Муллагалиев Р.Т. Управление искривлением наклонных скважин в Западной Сибири. - М.: Недра, 1988.- 126 с.: ил.
38. Зиненко В. П. Направленное бурение, учебное пособие для вузов. - М.: Недра, 1990.- 152 с.: ил.
39. Коломоец А.В., Ветров А.К. Современные методы предупреждения и ликвидации аварий в разведочном бурении. Изд. 2, перераб. и доп. - М.: Недра, 1977.- 200 с.: ил.
40. Шевцов В.Д. Предупреждение газопроявлений и выбросов при бурении глубоких скважин. - М.: Недра, 1988.-200 с.: ил.
41. Логанов Ю.Д., Соболевский В.В., Симонов В.М. Открытые фонтаны и борьба с ними. Справочник. - М.: Недра, 1991.- 189 c.: ил.
42. Ганджумян Р.А. Математическая статистика в разведочном бурении. Справочн. пособие. - М.: Недра, 1990.- 218 с.: ил.
43. Шерстнев Н.М., Расизаде Я.М., Ширинзаде С.А. Предупреждение и ликвидация осложнений в бурении. - M.: Недра, 1979.
44.Пустовойтенко И. П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1988.- 279 с.: ил.
Содержание
| 1. Программа теоретической части дисциплины "Технология бурения нефтяных и газовых скважин"…………………………………………………… | 3 |
| 2. Контрольная работа……………………………………………………………. | 7 |
| 3. Курсовой проект………………………………………………………………... | 7 |
| 4. Вопросы для контроля качества изучения дисциплины…………………….. | 9 |
| 5. Учебно-методическая литература…………………………………………….. | 11 |
Методические указания
по дисциплине "Технология бурения нефтяных и газовых скважин" для изучения технологии углубления скважин, выполнения курсового проекта и контрольной работы студентами заочной формы обучения специальности 090800 "Бурение нефтяных и газовых скважин"
Составитель; Кулябин Г.А., д.т.н., профессор.
Подписано к печати Объем 1 п. л.
Формат 60/90 1/16 Заказ
Тираж Бесплатно
Электрография кафедры "Бурение нефтяных и газовых скважин"
Компьютерная верстка "Лаборатория информационных технологий" ИНиГ
Институт нефти и газа ТюмГНГУ, 2003
625039, Тюмень, 50-лет Октября, 38