Document 4031351

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.И.САТПАЕВА
Институт геологоразведочный
Кафедра «Технология и техника бурения скважин»
«Утверждаю»
Директор института
_______________Калитов Д.К.
«________»___________2007г
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
По дисциплине «Направленное бурение»
Специальность 050706 «Геология и разведка
месторождений полезных ископаемых»
Всего - 3 кредита,
Курс – четвертый,
Лекций - 30 часов,
Лабораторные занятия - 15 часов,
Рубежный контроль (количество) - 2,
СРС – 45 часов,
СРСП – 45 часов,
Всего аудиторных часов - 60,
Всего внеаудиторных часов - 75
Трудоемкость – 135 часов
Курсовая работа – седьмой семестр
АЛМАТЫ 2007
Программа курса составлена Федоровым Б.В., кандидатом технических наук,
профессором, на основании рабочего учебного плана подготовки бакалавров по
специальности 050706, утвержденного ректором КазНТУ.
Рассмотрена на заседании кафедры технологии и техники бурения скважин
«___» _______2007г.
Протокол №1
Зав. кафедрой Т и ТБС
Касенов А.К.
Одобрена методическим советом института
«____» __________ 2007
Протокол №
Председатель НМС
Ратов Б.Т.
Сведения о преподавателе:
Федоров Борис Владимирович, профессор кафедры Т и ТБС КазНТУ, рабочее место –
аудитория 701-НК. Автор более 100 научно-методических трудов, в том числе двух
учебников, двух учебных пособий и одной монографии, посвященных технике и технологии
бурения скважин.
Дом. телефон – 274-81-17 сот:8-701-761-75-40
Офис – кафедра технологии и техники бурения скважин
Адрес: 480013, Алматы, Сатпаева 22, нефтяной корпус, каб. 701
Тел. 92-99-97 (доб. 3-72)
2
1. Цель и задачи дисциплины
1.1.Цель преподавания дисциплины – передать знания, привить навыки и умения
проектирования трасе однозабойных и многозабойных разведочных скважин и выбора
соответствующих рациональных технико-технологических средств для их сооружения.
1.2. Основными задачами дисциплины являются:
1. Изучение причин искривления и средств, определяющих пространственное
положение скважин.
2. Изучение методов проектирования трасе направленных однозабойных и
многозабойных скважин.
3. Изучение технических средств и технологии направленного бурения.
4. Определение области эффективного применения направленного бурения.
1.3. Пререквизиты: Для успешного решения вышеуказанных задач необходимо
знание следующих дисциплин: инженерная графика, математика, физика, информатика,
теоретические основы процесса бурения.
1.4. Постреквизиты: Знания, полученные студентами при изучении данной
дисциплины, необходимы в дальнейшем при изучении курса, «Технология и техника
бурения скважин на твердые полезные ископаемые», «Экономика, организация и
планирование геологоразведочных работ».
2. Система оценки знаний студентов
По дисциплине предусматриваются следующие виды контроля и соответствующие
оценки в баллах (таблица 1).
Таблица 1 – Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
Вид итогового контроля
Виды контроля
%
Итоговый контроль
100
Курсовая работа
Рубежный контроль
100
Текущий контроль
100
Таблица 2 – Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине
«Направленное бурение»
Недели
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Виды
контроля
СР
1
Л1
СР
2
Л2
СР
3
Л3
СР
4
Л4
РК
1
СР5
Л5
СР
6
Л6
СР
7
Л7
СР
8
РК
2
Недельное
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
2
количество
контроля
Виды контроля: Л- лабораторная работа, СР – самостоятельная работа, РК – рубежный
контроль. Время лабораторной работы №7 – 3 часа.
3
Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 3).
Таблица 3 – Оценка знаний студентов при сдаче итогового контроля
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Буквенный
эквивалент
А
АВ+
В
ВС+
С
СD+
D
F
В процентах
В баллах
95-100
90-94
85-89
80-84
75-79
70-74
65-69
60-64
55-59
50-54
0-49
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
3. Содержание дисциплины
3.1. Распределение часов по видам учебных занятий.
Наименование темы
Количество академических часов
Лекция
Лабораторные СРСП СРС
занятия
2
3
4
5
2
2
4
1
1.
Введение.
История
развития
направленного
бурения.
Основные
термины и определения.
2. Кривизна стволов, допускающая спуск в
скважину
жестких
компоновок.
Классификация трасс скважин.
3. Причины естественного искривления
скважин.
4. Механизм искривления скважин.
5. Методика выявления закономерностей
естественного искривления скважин.
6. Вероятность вывода скважины в
заданной участок геологического разреза.
7.
Приборы
для
определения
пространственного положения скважины.
8. Ошибки измерений при определении
пространственного положения скважины.
9. Классификация технических средств
бурения
направленных
скважин.
Технические средства для сохранения
направления, развития интенсивности
естественного искривления скважин.
10. Технические средства для изменения
направления разведочных скважин в
любой заданной плоскости.
11.
Технология
искусственного
2
2
2
4
2
4
2
2
2
2
2
4
4
2
2
2
2
2
4
2
2
2
4
2
4
2
4
2
2
2
2
2
2
4
2
2
искривления скважин. Зарезка забоев для
бурения дополнительных стволов.
12. Методы и средства ориентирования
отклонителей в скважинах. Подъем
ориентированного керна.
13. Проектирование трасс одиночных
направленных
скважин
с
учетом
закономерностей
естественного
искривления.
14. Проектирование трасс многозабойных
разведочных скважин.
15. Область рационального применения и
эффективность направленного бурения.
Всего часов
2
2
2
2
3
2
30
15
3
4
3
4
3
4
3
4
45
45
3.2 Содержание тем лекционных занятий
1. Введение: проблема бурения глубоких направленных скважин в Казахстане,
история развития направленного бурения, пространственное расположение
скважин в горном массиве; основные термины, понятия и определения
направленного бурения скважин.
2. Кривизна стволов, допускающих спуск в скважину жестких компоновок
технологического инструмента: при угловом искривлении скважины, при ее
плавном искривлении по дуге окружности. Классификация трасс скважин по
целевому назначению, углу заложения, характеру кривизны и особенности
углубления забоев.
3. Причины естественного искривления скважин: технические причины,
технологические причины, геологические причины.
4. Механизм искривления скважин: влияние зазора между колонковым набором и
стенками скважины, влияние анизотропии горных пород, влияние
опрокидывающего момента при пересечении слоистых пород под острым углом,
влияние потери устойчивости колонкового набора и бурильной колонны.
5. Методика выявления закономерностей естественного искривления скважин:
применение некоторых положений теории вероятностей и математической
статистики, группировка инклинометрических замеров по способу бурения, типу
породоразрушающего инструмента, углу заложения скважины, технологическому
режиму бурения. Нормальный закон распределения данных инклинометрических
измерений скважин. Применение метода корреляционного анализа для
установления зависимости между интенсивностью искривления и глубиной
скважины.
6. Вероятность вывода трассы скважины в заданный участок геологического разреза:
количественное определение вероятности попадания трассы в заданный участок с
помощью приведенной функции Лапласа.
7. Приборы для определения пространственного положения трассы скважины:
приборы для оперативного контроля положения оси скважины, инклониметры для
замера зенитного и азимутального углов в магнитных и немагнитных породах
(ИК-2, УМИ-25, МИ-30, ИФ-6, ИГ-50).
8. Ошибки измерений при определении пространственного положения скважин:
случайные, систематические и грубые ошибки, суммарная ошибка измерений,
средняя квадратическая ошибка, погрешность в определении отхода трассы
скважины от заданного точки подсечения рудного тела.
5
9. Технические средства бурения направленных скважин: классификация средств,
технические средства для сохранения первоначального направления скважины и
их искривления в заданном направлении.
10. Технические средства для изменения направления скважин в любой заданной
плоскости: стационарные и съемные отклоняющие клинья, снаряды,
использующие специальные отклоняющие механизмы, шарнирные отклонители.
11. Технология
искусственного
искривления
скважин:
последовательность
выполнения технологических операций и применяемые технические средства,
параметры технологического режима бурения при искривлении, зарезка забоя при
бурении дополнительных стволов многозабойных скважин.
12. Методы и средства ориентирования отклонителей в скважинах: прямой метод
ориентирования, косвенный метод ориентирования (самоориентирование
отклоняющих устройств, определение положения направляющих элементов
относительно апсидальной плоскости скважины, с помощью сигнализаторов,
размещаемых внутри бурового снаряда), подъем ориентированного керна.
13. Проектирование трасс одиночных направленных скважин с учетом
закономерностей
естественного
искривления:
задачи,
решаемые
при
проектировании трасс; выбор кривой для проектной трассы; графический способ
проектирования трасс. Определение постановки необходимого количества
отклонителей.
14. Проектирование трасс многозабойных разведочных скважин: типы трасс
многозабойных скважин: определение допустимого радиуса искривления и места
отбуривания дополнительных стволов, технология создания искусственных забоев
и бурения основного и дополнительных стволов.
15. Область применения и эффективность направленного бурения: повышение
качества геологоразведочных работ при разведке глубоко залегающих рудных тел;
сокращение объема буровых работ при сооружении многозабойных скважин;
методика расчета экономической эффективности направленного бурения.
3.3 Содержание тем лабораторных занятий
1. Построение инклинограмм направленных скважин. По заданным значениям
зенитных и азимутальных углов по группе скважин определить их средние
величины и построить план и профиль проектируемой скважины – 2 часа.
2. Расчет вероятного подсечения скважиной тела полезного ископаемого на участке
заданной площади. По заданным координатам прямоугольного участка рудного
тела и координатам пересечения скважины с плоскостью указанного участка
определить вероятность попадания в последний трассы скважины – 2 часа.
3. Изучение конструкции и принципа действия инклинометров для определения
пространственного положения скважины в магнитных породах. С помощью
натурных образцов и плакатов изучить конструкцию инклинометров ИК-2, УМИ25, ИФ-50 – 2 часа.
4. Проектирование трассы одиночной направленной
скважины
с учетом
закономерностей естественного искривления. По заданным углу встречи с пластом
полезного ископаемого, глубине точки подсечения скважиной пласта и
интенсивности естественного искривления построить типовую трассу скважины –
2 часа.
5. Изучение конструкций и принципа действия отклонителей для изменения
направления трассы скважины в любом направлении. По натурным образцам и
плакатам стационарных и съемных отклоняющих клиньев изучить их
конструкцию, определить область применения – 2 часа.
6
6. Разработка технологических операций искусственного искривления скважин. В
зависимости от заданной трассы наклонно-направленной скважины выбрать
рациональные технические средства и разработать технологию ее проведения – 2
часа.
7. Изучение конструкций и принципа действия технических средств для подъема
ориентированного керна. В соответствии с заданием, используя натурные
образцы керноориентаторов, изучить конструкции и принцип работы приборов,
следующих марок: KND-76L(фирма «Жайляу», Казахстан), керноориентатор
фирмы VAN RUTU PRODUCTS (Австралия), керноориентатор «След» (ТОО
«Бурмаш», Казахстан), выявить достоинства и недостатки указанных приборов – 3
часа.
3.4. Содержание курсовой работы
Курсовая
работа посвящена проектированию многоствольной скважины,
предназначенной для разведки глубокозалегающего рудного тела. В соответствии с
индивидуальным заданием студент обосновывает и определяет трассу многоствольной
скважины, выбирает и рассчитывает соответствующие технико-технологические средства
удержания ее на проектной траектории и контроль положения последней в пространстве. В
заключительной части работы определяется экономическая эффективность направленного
бурения многоствольной скважины.
3.5 Содержание СРС
1. Роль ученых Казахстана в развитие техники и технологии направленного бурения.
2. Определение радиуса искривления ствола, допускающего спуск в скважину
колонкового набора заданных габаритов.
3. Влияние анизотропии горных пород на искривление скважин.
4. Влияние бокового перекоса снаряда на поведение трассы скважины.
5. Сущность обработки результатов инклинометрических замеров по группе скважин,
пробуренных в однотипных горно-технических условиях.
6. Сущность вероятного метода оценки попадания трассы скважины в заданный участок
рудного тела.
7. Методы определения зенитного угла скважины.
8. Определение возможной ошибки при прямом ориентировании отклонителей в
скважинах.
9. Изучение конструкции снарядов для сохранения направления скважины.
10. Изучение конструкции стационарных клиньев.
11. Ориентирование отклонителей с помощью прибора ШОК.
12. Технология установки искусственных забоев в многозабойных скважинах.
13. Исправление искривившихся скважин.
14. Методика ориентирования поднятого керна при применении кернориентатора VAN
RUTU PRODUCTS (Австралия).
15. Технология отбуривания дополнительных стволов от основного при сооружении
многозабойной скважины.
3.6 Содержание СРСП
1. Основные этапы развития техники и технологии бурения направленных скважин.
2. Влияние технологических факторов на искривление разведочных скважин.
3. Установка шпиндельного вращателя бурового станка по заданным углу наклона
скважины и азимуту.
7
4. Порядок статистической обработки при проектировании трассы направленной
скважины.
5. Изучение конструкции и правил эксплуатации инклинометра «Зенит - IV».
6. Изучение конструкции и принципа действия гироскопического инклинометра ИГ –
50.
7. Изучение конструкции и принципа действия снаряда непрерывного бурения ТЗ-3.
8. Изучение конструкции и принципа действия
универсального ориентатора
отклонителей ОУ.
9. Расчет параметров ударного узла керноориентатора «След».
10. Расчет основных конструктивных параметров съемных клиновых отклонителей
скважин.
11. Разработка технологии искусственно искривления скважин снарядом СНБ-КО.
12. Проектирование трассы многозабойной скважины для отбора технологический
пробы.
13. Обоснование оптимальных глубин зарезки дополнительных стволов многозабойной
скважины.
14. Проектирование основного ствола многоствольной скважины.
15. Расчет экономической эффективности при бурении многозабойных скважин.
Таблица 4 – График проведения занятий.
№
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Дата
2
Время
3
Наименование темы
4
Лекции
Введение. История развития направленного бурения.
Основные термины и определения направленного
бурения.
Кривизна стволов, допускающая спуск в скважину
жестких компоновок. Классификация трасс скважин.
Причины естественного искривления скважин.
Механизм искривления скважин.
Методика выявления закономерностей естественного
искривления скважин.
Вероятность вывода скважины в заданной участок
геологического разреза.
Приборы для определения пространственного положения
скважины.
Ошибки измерений при определении пространственного
положения скважины.
Технические средства бурения направленных скважин.
Технические средства для сохранения направления,
развития интенсивности естественного искривления
скважин.
Технические средства для изменения направления
разведочных скважин в любой заданной плоскости.
Технология искусственного искривления скважин.
Зарезка забоев для бурения дополнительных стволов.
Методы и средства ориентирования отклонителей в
скважинах. Подъем ориентированного керна.
Проектирование
трасс
одиночных
направленных
скважин с учетом закономерностей естественного
искривления.
8
14
15
1
2
3
4
5
6
7
Проектирование трасс многозабойных разведочных
скважин.
Область рационального применения и эффективность
направленного бурения.
Лабораторные занятия
Построение инклинограмм направленных скважин.
Расчет вероятного подсечения скважиной тела полезного
ископаемого на участке заданной площадки.
Изучение
конструкции
и
принципа
действия
инклинометров для определения пространственного
положения скважины в магнитных породах.
Проектирование трассы одиночной направленной
скважины
с учетом закономерностей естественного
искривления.
Изучение
конструкций
и
принципа
действия
отклонителей для изменения направления трассы
скважины в любом направлению.
Разработка технологических операций искусственного
искривления скважин.
Изучение конструкций и принципа действия технических
средств для подъема ориентированного керна.
4. Учебно-методические материалы по дисциплине
4.1. Основная литература
1. Сулакшин С.С. Направленное бурение. Учебник для ВУЗов, М.:Недра, 1987.
2. Лиманов Е.Л., Страбкин И.Н., Елизаров М.И. Направленное бурение разведочных
скважин. М.:Недра, 1978.
3. Лиманов Е.Л. Направленное бурение – новый способ разведки месторождений
полезных ископаемых. Алма-Ата, изд. КазПТИ, 1984.
4. Морозов Ю.Т. Бурение направленных и много ствольных скважин малого диаметра.
М.:Недра, 1976.
4.2. Дополнительная литература.
1. Вартыкян В.Г., Курмашев А.М. и др. Алмазное бурение направленных и
многозабойных скважин. М.:Недра, 1969.
2. Танатаров Т.Т. Ориентирующее устройство для направленного бурения. Алматы:
КазНТУ, 1996.
3. Е.Л.Лиманов, Т.Т.Танатаров. Лабораторный практикум по курсу. Направленное и
многозабойное бурение с основами кернометрии. Алма-Ата: КазПТИ, 1982.
4. Мингеоо ССР. Техника направленного бурения. Методическое руководство. АлмаАта: КазИМС, 1977.
5. Леонтьев О.П., Лиманов Е.Л. и др. Направленное бурение разведочных скважин
устройством УНБ-КО Алма-Ата: КазИМС, 1965.
6. Лиманов Е.Л. Танатаров Т.Т. Методические указания по курсу «Направленное и
многозабойное бурение с основами кернометрии». Алма-Ата: КазПТИ, 1982.
7. Лиманов Е.Л., Танатаров Т.Т., Билецкий М.Т. Методическое руководство по
составлению курсовой работы по дисциплине «Направленное бурение», Алма-Ата:
КазПТИ, 1990.
8. Кудайкулов С.К. Совершенствование комплекса технико-технологических средств
разведочного бурения снарядами со съемными керноприемниками. Ж. Геология и
охрана недр №2/2006/19. стр.47-55.
9
9. Кудайкулов С.К. и др. Сравнительные испытания технических средств взятия
ориентированного керна при колонковом бурении. Сб.Новости науки Казахстана.
Вып.3/82. Алматы, 2004 стр.82-89.
10. Т.Т.Танатаров. Ориентирующее устройство для направленного бурения.Алматы,
КазНТУ, 1996 г.
10
Содержание
стр.
1. Цель и задачи дисциплины……………………………………………………………………..3
1.1. Цель дисциплины……………………………………………………………………………3
1.2. Задачи дисциплины………………………………………………………………………….3
1.3. Пререквизиты………………………………………………………………………………..3
1.4. Постреквизиты……………………………………………………………………………….3
2. Система оценки знаний студентов………………………………………………………………3
3. Содержание дисциплины………………………………………………………………………..4
3.1. Распределение часов по видам занятий…………………………………………………...4
3.2. Содержание лекций…………………………………………………………………………5
3.3. Содержание лабораторных занятий……………………………………………………….7
3.4. Содержание курсовой работы………………………………………………………………
3.5. Содержание СРС..…………………………………………………………………………8
3.6.Содержание СРСП…………………………………………………………………………8
4. Учебно-методические материалы по дисциплине…………………………………………… 9
11