Untitled - Тюменский Государственный Нефтегазовый

2
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цель дисциплины
Целью преподавания дисциплины является обучение студентов технологиям направленного бурения скважин с применением современного оборудования.
1.2. Задачи дисциплины
- изучение проектирования и качественной проводки всех участков направленных скважин;
- умение выбирать и рассчитывать компоновки бурильного инструмента;
- изучение механизмов искривления ствола скважины, работы отклоняющих устройств, их ориентирования на забое и другие вопросы, знание которых необходимо при проектировании и управлении процессами строительства
как направленных, так и вертикальных скважин.
2. Место данной дисциплины в учебном процессе
Дисциплины, необходимые для успешного обучения данной дисциплины:
начертательная геометрия, сопротивление материалов, математика, теоретическая механика, физика, гидравлика, механика разрушения горных пород, технология бурения нефтяных и газовых скважин.
3. Содержание дисциплины
Таблица 1 – Содержание дисциплины
№
недели
1
Наименование тем и их содержание
2
Вводная часть и общие вопросы
Назначение и область применения направленных скважин.
Понятие о кустовом бурении, причинах группировки устьев скважин. Основные термины и определения.
Строительство горизонтальных скважин
Понятие о горизонтальном бурении. Горизонтальное бурение — развивающаяся отрасль отечественной нефтегазовой промышленности. Достоинства и недостатки горизонтальных скважин. Проблемы строительства горизонтальных скважин.
3
КолМетоды
во преподавачасов
ния
3
0,5
0,5
4
Мультимедийная
лекция
-//-
Продолжение таблицы
1
2
3
Основы проектирования направленных скважин
0,5
Понятия о проектировании направленных скважин. Выбор
конфигурации (траектории) направленной скважины. Основные
типы профилей направленных скважин и их элементы Требования к
профилям направленных скважин и качеству их проводки.
Принципы выбора типов профилей. Обоснование и расчет проекций
профиля.
4
-//-
Особенности профилей горизонтальных скважин
0,5
Направляющий и горизонтальный участки профиля горизонтальной
скважины и их назначение. Методики расчета направляющей части
профиля. Типы профилей с большим, средним, коротким и
ультракоротким радиусами кривизны. Методы их реализации и
области применения.
-//-
Проектирование профилей направленных скважин
Графическое
изображение
проектных
горизонтальной
и
вертикальной проекций оси скважины. Исходные данные для
расчета
профилей.
Три
основных
профиля
скважин:
тангенциальный, J-образный, S-образный. Способы их расчета.
Определение минимально допустимого радиуса искривления оси
скважины.
Расчет профилей горизонтальных скважин
Типы профилей горизонтальных скважин. Условия строительства
горизонтальных скважин в Западной Сибири и в стране. Расчет
условно горизонтального (волнообразного) участка. Расчет
плоскостных профилей горизонтальных скважин. Особенности
расчета специального пространственного профиля горизонтальных
скважин.
Силы сопротивления при движении бурильной колонны в стволе
скважины
Расчет нагрузки на крюке буровой установки при перемещении
бурильной колонны. Условия взаимодействия бурильной колонны и
стенок скважины. Методики расчет и рекомендации по
регулированию осевой нагрузки на долото. Определение угла
закручивания бурильной колонны под действием реактивного
момента при бурении с применением забойного двигателя.
Естественное (самопроизвольное) искривление скважин
Геологические,
технические
и
технологические
причины
самопроизвольного искривления скважин и его отрицательные
последствия. Способы предупреждения естественного искривления
скважин: применение жестких КНБК, маятниковый эффект,
отклоняющие устройства, регулирование осевой нагрузки.
0,5
-//-
0,5
-//-
0,5
-//-
0,5
-//-
4
Продолжение таблицы
2
Искусственное искривление направленных скважин
Физическая сущность процесса искривления оси скважины.
Механизмы искривления оси скважины. Неориентируемые забойные
компоновки: опорная, маятниковая, жесткая (стабилизирующая).
Опорно-центрирующие элементы КНБК. Ориентируемые забойные
компоновки. Искривление скважин с применением отклоняющих
устройств. Упругая отклоняющая сила и принцип асимметричного
разрушения забоя. Конструкции отклонителей. Расчет забойных
компоновок. Выбор жестких компоновок для стабилизации угла.
Искусственное искривление ствола скважины при роторном бурении.
Долота с отклоняющей насадкой.
1
Методы и устройства контроля траектории направленных скважин
Виды измерений параметров траектории скважины: выборочный
(разовый), постоянный. Принципы определения пространственных
характеристик
ствола
скважины.
Жидкостные
приборы.
Маятниковые приборы. Магнитные приборы. Автономные
измерители. Фоторегистрация. Гироскоп. Скоростной гироскоп.
Приборы, спускаемые в скважину на геофизическом кабеле.
Телеметрические системы. Способы передачи информации с
забоя:кабельный, электромагнитный и гидравлический каналы связи.
Технологии ориентирования отклоняющих устройств на забое 1
скважины
Ориентирование отклоняющих устройств перед началом бурения
бурения искривленного участка. Прямые и косвенные методы
ориентирования отклонителей. Метод меток на бурильных трубах.
Способы Шаньгина-Кулигина и Амбарцумова. Ориентирование при
помощи инклинометра и магнитного переводника. Коррекция
направления оси скважины с помощью отклоняющих устройств.
Методы определения интенсивности искривления угла, угла
установки отклоняющего устройства, зенитного угла и азимута.
Особенности выбора породоразрушающего инструмента для 1
бурения направленных скважин
Условия работы долот в скважинах с большими значениями
зенитного
угла.
Критерии
выбора
породоразрушающего
инструмента. Понятие об управляемости долот.
Крепление и промывка ствола скважины с большими значениями 1
зенитного угла
Особенности процесса очистки ствола наклонных, пологих и
горизонтальных скважин. Условия эффективной промывки. Понятия
о застойных зонах и скопление шлама на нижней стенке скважины.
Влияние
вращения
бурильной
колонны
на
процесс
транспортирования шлама на поверхность. Центрирование
обсадных колонн. Методы расчета установки центрирующих
устройств на обсадные колонны. Влияние траектории скважины на
замещение бурового раствора тампонажным.
Всего часов
5
10
-//-
-//-
-//-
-//-
-//-
3.2.Содержание лабораторно-практических занятий
Тематика лабораторно-практических занятий разработана в соответствии с лекционным курсом и требованиями государственного образовательного
стандарта. Подготовка к лабораторным занятиям включает проработку лекционного материала, а также самостоятельное изучение отдельных вопросов по
заданным темам.
Таблица 2 – Содержание лабораторных занятий
№
Тема занятий
Кол-во
неде
часов
ли
1
2
3
1
Составление плана разбуривания куста
2
скважин.
2
Построение горизонтальной
2
(инклинограмма) и вертикальной
(профиль) проекций оси скважины по
данным инклинометрических измерений.
3
Вычисление угла установки отклонителя
2
и продолжительности работы им при
исправлении траектории ствола
скважины.
4
Расчет профиля направленной скважины.
2
5
Расчет нагрузки на крюке буровой
2
установки при подъеме бурильной
колонны из ствола направленной
скважины.
Всего часов
10
Методы
преподавания
4
Схема куста,
МУ
Чертежи, МУ
Чертежи, МУ
Чертежи, МУ
МУ,
справочники
3.3. Перечень тем контрольных работ
1. Особенности контроля траектории скважин магнитными и гироскопическими приборами.
2. Рассмотрение работы неориентируемых забойных компоновок при направленном бурении.
3. Принципы работы ориентируемых забойных компоновок при направленном бурении.
4. Сравнение применения телеметрических систем с различными каналами связи.
5. Преимущества и недостатки направленного бурения скважин с применением роторных управляемых систем.
3.4. Темы докладов (рефератов) - не предусмотрены учебным планом.
6
3.5. Перечень курсовых проектов - не предусмотрены учебным планом.
3.6. Задания к контрольным мероприятиям (примерные тесты, вопросы и т.д.)
Примерные вопросы:
1. Понятие о траектории ствола скважины.
2. Назначение и области применения направленных скважин.
3. Определения элементов профиля направленных скважин.
4. Основные типы профилей направленных скважин.
5. Требования к профилям направленных скважин.
6. Понятия об интенсивности и радиусе искривления, зенитном угле и
азимуте, апсидальной плоскости.
7. Типы профилей с большим, средним, коротким и ультракоротким радиусами искривления.
8. Основные типы профилей направленных скважин.
9. Виды ограничений по радиусу искривления ствола скважины.
10. Условия взаимодействия бурильной колонны и стенок ствола направленной скважины.
11. Методика расчета нагрузки на крюке буровой установки..
12. Определение угла закручивания бурильной колонны под действием
реактивного момента при бурении с забойным двигателем.
13. Геологические, технические и технологические причины естественного искривления скважин, способы его предупреждения.
14. Физическая сущность процесса искривления ствола скважины.
15. Неориентируемые забойные компоновки.
16. Ориентируемые забойные компоновки.
17. Искусственное искривление ствола скважины при роторном бурении.
18. Принципы определения пространственных характеристик траектории
скважины.
19. Принцип работы жидкостных измерителей.
20. Принцип работы инклинометров.
21. Принцип работы гироскопов.
22. Телеметрические системы.
23. Способы передачи информации из ствола скважины.
24. Условия работы породоразрушающего инструмента в направленных
скважинах.
25. Понятие об управляемости долот.
26. Особенности промывки и крепления направленных скважин.
7
3.7. Рейтинговая оценка знаний студентов
Рейтинговая система оценки
по дисциплине «Наклонно направленное и горизонтальное бурение скважин»
для студентов 5 курса
специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин»
на 9 семестр
Таблица 4 - Максимальное количество баллов за каждую текущую
аттестацию
1 аттестация
25
2 аттестация
50
3 аттестация
100
Итого
0-100
Таблица 5 - Виды контрольных мероприятий (в баллах, 9 семестр)
№
Виды контрольных мероприятий
Баллы
1
2
Лабораторная работа (отчет по лабораторным 1, 2)
Тестирование (на лекции и вне занятий)
ИТОГО
Лабораторная работа (отчет по лабораторным 3, 4)
Тестирование (на лекции, на лабораторных занятиях, вне урочное
время)
ИТОГО
Лабораторная работа (отчет по лабораторным 5, 6)
Доклады, рефераты, сообщения (как дополнение)
Тестирование (на лекции)
ИТОГО
ВСЕГО
10
15
25
10
15
3
4
5
6
7
25
20
30
50
100
№
недели
1-6
7-12
13-18
4. Содержание самостоятельной работы студентов - не предусмотрена
учебным планом.
8
5. Методическое обеспечение
5.1. Основная литература
1. Овчинников В.П., Двойников М.В., Герасимов Г.Т., Иванцов А.Ю Технологии и технологические средства бурения искривленных скважин: Учебное
пособие-Тюмень: Изд-во «Экспресс», 2011.- 152 с.
2. Гречин Е.Г., Овчинников В.П., Будько А.В. Теория и практика работы
неориентируемых компоновок низа бурильной колонны: Учебное пособие Тюмень: Изд-во «Экспресс», 2011. -176 с.
5.2. Дополнительная литература
3. Гречин Е.Г., Овчинников В.П., Долгов В.Г. Расчеты неориентируемых
компоновок для бурения наклонно направленных скважин: Учебн. пособие для
вузов.- Тюмень:- Изд-во «Нефтегазовый университет». 2006. -124 с.
4. Калинин А.Г. Бурение нефтяных и газовых скважин: учебник для студентов вузов. -М. : ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. - 848 с
5. Балицкий П.В. Взаимодействие бурильной колонны с забоем скважины.- М.: Недра, 1975.- 293 с.
6. Чугаев Р.Р. Гидравлика. Учебник для вузов. 4-е издание, доп. и перераб. – Л.: Энергоиздат, Ленинград, 1982.- 672 с.
7. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. Т.1,2.
– М.: Недра, 1985.- 414 с.
8. Мальцев А.В., Дюков Л.М. Приборы и средства контроля процессов
бурения. Справочное пособие. –М.: Недра, 1989.- 253 с.
9. Копылов В.Е. и др. Акустическая система связи с забоем скважин. М.:
Недра, 1977.
10. Погарский А.А., Чефранов К.А., Шишкин О.П. Оптимизация процессов глубокого бурения. М.: Недра, 1981.
11. Гусман М.Т. и др. Забойные двигатели для бурения скважин. М.: Недра, 1981.
12. Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. –
М.: Недра, 1983.
13. Калинин А.Г., Григорян Н.А., Султанов Б.З. Бурение наклонных
скважин: Справочник / Под ред. А.Г. Калинина. - М.: Недра, 1990. - 348 с.
5.3. Методические указания
14. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Проектирование и сооружение наклонно направленных и горизонтальных скважин» для студентов специальности «Бурение нефтяных и газовых
скважин» и направления «Нефтегазовое дело» всех форм обучения. Попова
Ж.С. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2013. - 69 с.
15. Методические указания по организации самостоятельной работы студентов всех форм обучения по дисциплинам кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» Аксенова Н.А., Избрехт А.В.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2012.- 11 с.
5.4. Мультимедийные и технические средства обучения
100 % лекций мультимедийные
9
10