Karta předmětu – prezenční studium Název předmětu:
Těžba kapalin a plynů a technologie vrtných prací (TkaV)
Číslo předmětu:
541-0021
Garantující institut:
Institut geologického inženýrství
Garant předmětu:
prof. Ing. Petr Bujok, CSc.
Kredity:
4
Povinnost:
povinný
Úroveň studia:
pregraduální
Jazyk výuky:
čeština
Ročník:
3
Semestr:
zimní
Určeno pro fakulty:
HGF
Určeno pro typ studia:
bakalářské
Způsob zakončení:
zápočet a zkouška
Rozsah výuky:
2+2
Prerekvizity:
nemá
Korekvizity:
nemá
Vyskytuje se v prerekvizitách:
ne
Odkaz na web:
Výstupy z učení -
-
-
student prokazuje znalosti: základů procesu těžby kapalin a plynů; základů vystrojení těžebních sond; základů technologie vrtání hlubokých a velmi hlubokých vrtů; student umí: popsat geologické charakteristiky těženého obzoru; navrhnout zvyšování výtěžnosti daných ložisek; stanovit parametry vystrojení těžebních sond; student je schopen: navrhnout režim těžby; definovat vhodné parametry vrtných souprav; vypočíst předpokládané těžby kapalin a plynů;
Metody výuky (zastoupení jednotlivých metod je třeba kvantifikovat v %) přednášky cvičení
– 35 % – 35 %
samostatná práce
– 30 %
Anotace Předmět má za úkol naučit studenty charakterizovat a popsat jednotlivé technologie a technické prostředky používané při těžbě kapalin a plynů a hloubení vrtů pro ropu a zemní plyn a dále těžbu např. slojového metanu (CBM), břidličného plynu (Shale Gas) a další. Studenti musí být schopni umět vysvětlit principy těchto technologií a na praktických příkladech dokázat ilustrovat oblast jejich použití. Studenti se naučí využít a uplatnit získané teoretické znalosti v oblasti těžby a vrtných prací a tyto praktikovat při výpočtových cvičeních i při odborných krátkodobých exkurzích. Musí být schopni posoudit jim zadané úkoly v rámci cvičení, analyzovat je a následně pak najít vhodná řešení prezentovaná formou elaborátů a prezentací. Studenti se mají v neposlední řadě naučit umět posoudit význam informací, které získávají v průběhu studia, tyto shrnout, porovnat a vybrat z nich ty, které jsou podstatné pro jejich další odborný růst.
Povinná literatura GUO, B.; LYONS, W. C.; GHALAMBOR, A.: Petroleum Production Engineering. Gulf Publishing, Elsevier Inc. 2007. ISBN: 978-0-7506-8270-1. PINKA, J.; WITTENBERGER, G.; ENGEL, J.: Dobývanie ložisek vrtmi. Edičné stredisko/AMS,F BERG, Košice 2006. ISBN: 80-8073-625-1. KLEMPA, M.; ZEMAN, V.; BUJOK, P.; STRUNA, J.; PINKA, J.: Technika a technologie hlubinného vrtání multimediální výukový text. Projekt č. 2011/258 - Fond rozvoje vysokých škol. VŠB – Technická univerzita Ostrava, 2011. http://geologie.vsb.cz/TECHHLDOB/index.htm LYONS, W.; CARTER, T.; LAPEYROUSE, N.: Formulas and calculation for drilling, production and workover – third edition. Gulf Publishing, Elsevier Inc. 2012. ISBN: 978-1-85617-929-4.
Doporučená literatura PERRIN, D.: Well completion and servicing. Editions Technip Paris, France 1999. ISBN: 978-2-71080765-0. Journal of Petroleum Technology – odborný časopis dostupný u vyučujících. SPE Drilling & Completion – odborný časopis dostupný u vyučujících.
Nároky na zabezpečení výuky Vybavení poslucháren počítačem a dataprojektorem
Metody průběžné kontroly znalostí během semestru Znalosti jsou v průběhu semestru kontrolovány formou řešení samostatných výpočtových a laboratorních úkolů na cvičeních. Odborná jazyková kompetence je kontrolována na základě práce s odborným anglickým textem.
Osnova přednášek 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16)
Rozpojitelnost hornin při vrtání vrtů Způsoby hlubinného vrtání a druhy vrtů Technika pro provádění vrtných prací Vrtné nástroje Vrtná a pažnicová kolona Cementace vrtů Výplachové hospodářství Poruchy ve vrtu a havárie Vystrojení sond určených pro těžbu kapalin a plynů Petrofyzikální vlastnosti ložisek uhlovodíků Základy naftového inženýrství Technika a technologie těžby uhlovodíků Zvyšování výtěžnosti ložisek uhlovodíků (EOR metody) Problematika hydraulického štěpení Těžba nekonvenčních ložisek uhlovodíků (Shale Gas, Tight Gas, Oil Sands, aj.) Těžba slojového metanu pomocí vrtů (CBM)
Osnova cvičení 1) Práce s odborným anglickým textem – celosemestrální úkol → porozumění vybraného odborného článku a následná prezentace 2) 6 výpočtových cvičení – základní výpočty v oblasti trajektorie vrtu, štěpící gradienty, rychlosti cirkulace a požadované hustoty výplachu, analýza hydrauliky konstruovaného vrtu, umrtvování sond, dimenzování těžby uhlovodíků 3) Laboratorní práce (Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků) – práce s Automatickým porozimetrem a permeametrem, mono a di fázové permeametry, kapilarimetr.
Otázky ke zkoušce 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13)
Způsob práce pracovních orgánů vrtných nástrojů Vyjádření rozpojitelnosti hornin při vrtání Účely hlubinného vrtání a druhy vrtů Způsoby provádění hlubinných vrtů Vrtná zařízení u těžkých vrtných souprav Hlavní funkční celky vrtných souprav Základní parametry vrtných souprav Rozdělení vrtných souprav Vrtné soupravy pro jádrové vrtání Vrtné soupravy pro plnoprofilové rotační vrtání Klasifikace vrtných nástrojů Funkční složení vrtné kolony, sestavy vrtných kolon a práce vrtné kolony ve vrtu Pažnicové kolony – konstrukce, složení, technologie pažení
14) 15) 16) 17) 18) 19) 20) 21) 22) 23) 24) 25) 26) 27) 28) 29) 30) 31)
Cementace vrtů – cementy a jejich vlastnosti, metody cementace Funkce výplachů ve vrtu Typy výplachů a jejich reologické vlastnosti Příčiny vzniku havárií ve vrtu, druhy havárií a jejich likvidace Ložiska ropy a zemního plynu – vznik, způsoby uložení, lokalizace ložisek, ekonomika Vlastnosti ropy a zemního plynu Ropo a plyno dajnost ložisek Vlastnosti nádržních horni (porozita, propustnost, mono a di fázové kapaliny) Vystrojení sond pro ropu a zemní plyn Pozemní technologie nutná pro těžbu ložisek uhlovodíků Klasické těžební metody ložisek uhlovodíků Druhotné a tercielní těžební metody (Enhanced Oil Recovery) Zvyšování výtěžnosti ložisek uhlovodíků – kyselinování Zvyšování výtěžnosti ložisek uhlovodíků – hydraulické štěpení Nekonvenční zdroje ložisek uhlovodíků – druhy, světová lokalizace, geologické podmínky Nekonvenční zdroje ložisek uhlovodíků – způsoby těžby Vlastnosti a podmínky těžby slojového metanu Technologie těžby metanu
Podmínky absolvování předmětu Název úlohy
Typ úlohy
Zápočet a zkouška Zápočet
Zápočet a zkouška Zápočet
Zkouška Ústní zkouška
Zkouška Ústní zkouška
Max. počet bodů (akt. za podúlohy) 100 (100) 33 (33) 67 (67) 67
Min. počet bodů 51 17 34 34
Údaje o předmětu v cizím jazyce Annotation The course aims to teach students how to characterize and describe the various technologies and technical means used in the extraction of gases and fluids and in drilling wells for oil and natural gas, as well as the extraction of coalbed methane (CBM), shale gas (ShaleGas) and others. Students must be able to explain the principles of these technologies and illustrate the field of their application through practical examples. Students learn to apply and use the theoretical knowledge in the field of mining and drilling, and practise this knowledge in calculation exercises as well as during professional short-term excursions. They must be able to assess the assigned tasks in the exercises, analyze them and find appropriate solutions presented in the form of papers and presentations. Last but not least, the students should learn to assess the significance of the information received during their studies,
summarize the respective data, compare them and choose those that are essential for their further professional growth.
Outline of lectures 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16)
Disintegration of rocks in drilling wells Methods in deep drilling and types of wells Technique for performing drilling work Drilling tools Drilling and casing shaft Cementing wells Management of drilling fluids Failures in the well and accidents Equipment of probes designed for the extraction of liquids and gases Petrophysical properties of hydrocarbon deposits Fundamentals of oil engineering Technology of production of hydrocarbons Increasing the yield of hydrocarbon deposits (EOR methods) The issue of hydraulic fracturing Extraction of unconventional hydrocarbon deposits (ShaleGas, TightGas, OilSands, etc.) Coalbed methane extraction by drilling wells (CBM)
Outline of exercises 1) Work with professional English text – all-semester task → understanding the selected article and subsequent presentation 2) 6 computational exercises - basic calculations in the well trajectory, splitting gradients, velocity of circulation and the required density of the drilling fluid, analysis of the hydraulics of designed well, probes mortification, sizing of hydrocarbon extraction 3) Laboratory exercises (laboratory for stimulating wells and hydrocarbon deposits) - working with automated permeameters and porosimeters, one-phase and two-phase permeameters, capillarimeters.
Exam question topics 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10)
The work of the working bodies of drilling tools Expressing the disintegration of rocks in drilling Purposes of deep drilling and types of wells Methods of executing deep wells Drilling equipment for heavy drilling rigs The main functional units of drilling rigs Basic parameters of drilling rigs Division of drilling rigs Drilling rigs for core-drilling Drilling rigs for full-profile rotary drilling
11) Classification of drilling tools 12) Functional composition of drilling shafts, assembles of drilling shafts and work of drilling shafts in the well 13) Casing shafts – structure, composition, technology of casing 14) Cementing wells – cements and their properties, cementation methods 15) The function of drilling fluids in the well 16) Types of drilling fluids and their rheological properties 17) The causes of accidents in the well, the types of accidents and their settlement 18) Oil and gas deposits – formation, types of deposits, localization of deposits, economy 19) Properties of oil and natural gas 20) Capacity of oil and gas deposits 21) Properties of nádržních hornin (porosity, permeability, one-phase and two-phase liquids) 22) Equipment / rigging of probes for oil and natural gas 23) Ground technology required for the exploitation of hydrocarbon deposits 24) Conventional extracting methods for hydrocarbon deposits 25) Secondary and tertiary extractive methods (Enhanced Oil Recovery) 26) Increasing the yield of hydrocarbon deposits – acidizing 27) Increasing the yield of hydrocarbon deposits – hydraulic fracturing 28) Non-conventional sources of hydrocarbon deposits – types, global localization, geological conditions 29) Non-conventional sources of hydrocarbon deposits – methods of extraction 30) Features and conditions of coalbed methane extraction 31) Technology of methane extraction
