РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_______________________ //
__________ _____________ 200__г.
ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ И СПЕЦИАЛИЗАЦИЮ
Учебно-методический комплекс
для студентов специальности 070700 «Теплофизика»
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _____________________________________________//
«______»___________200__г. д. г.-м. н., профессор
Рассмотрено на заседании кафедры механики многофазных систем 28.08.2008г. Протокол №1 Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем 12 стр.
Зав. кафедрой ММС ________________________________________//
«______»___________ 200__ г. д. т.н., профессор
Рассмотрено на заседании УМК физического факультета 06.11.2008г. Протокол № 1
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК _________________________________________//
«______»_____________200__ г. д. т.н., профессор
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ_______________________/Ф. И.О./
«______»_____________200__ г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА МЕХАНИКИ МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ
ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ И СПЕЦИАЛИЗАЦИЮ
Учебно-методический комплекс
для студентов 2 курса очной формы обучения
специальности 070700 «Теплофизика»
Издательство
Тюменского государственного университета
2008
. Введение в специальность и специализацию: Учебно-методический комплекс для студентов 2 курса очной формы обучения специальности 070700 «Теплофизика». Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2008, 12 стр.
Программа составлена для студентов 2 курса, обучающихся по специализации 070706 ’’Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях’’ в рамках специальности 070700 ’’Теплофизика’’ направления 651100 ’’Техническая физика’’ на физическом факультете ТюмГУ. Она состоит из тематического плана содержания дисциплины, контрольных вопросов к зачету, списка литературы.
Программа предназначена в качестве основного материала для лекций и самостоятельной работы студентов специализации 070706 «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях» по курсу «Введение в специальность и специализацию».
Программа подготовлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования РФ; весь учебный материал дается с учетом современных знаний и представлений о нефтегазовом и строительном комплексе Западной Сибири.
Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Введение в специальность и специализацию [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. umk. *****., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой механики многофазных систем. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: , д. т.н., профессор
© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2008.
1. Пояснительная записка.
Цели и задачи преподавания дисциплины: сформировать у студентов 2 курса специализации 070706 ’’Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях’’ специальности 070700 ’’Теплофизика’’ представление о нефтегазовом и строительном комплексе Западной Сибири, методах задачах и проблемах теплофизики.
Программа разработана для дневной формы обучения. Общий объем курса 55ч., включая 36ч. лекций и 19ч. индивидуальной и самостоятельной работы студентов. Программа разработана в соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования РФ по дисциплине «Введение в специальность и специализацию», читается в 3 семестре
2. Тематический план изучения дисциплины.
№
Наименование темы
Лекции (кол-во часов)
Индивид. и сам. работа (кол-во часов)
Формы контроля
1.
Энергетика. Нефтегазовый и строительный комплекс.
4 ч.
2.
Строение Земных недр. Нефть, газ, конденсат, уголь.
4 ч.
3.
Поле температур и давлений в недрах.
2 ч.
4
4.
Происхождение нефти, газа и формирование их залежей.
2 ч.
5
5.
Бурение нефтяных и газовых скважин.
2 ч.
Контрольная работа
6.
Разработка и обустройство месторождений углеводородного сырья.
2 ч.
7.
Эксплуатация месторождений.
2 ч.
8.
Сбор, подготовка и транспортировка нефти и газа.
2 ч.
9.
Переработка и хранение нефти и газа.
2 ч.
10.
Строительство и жилищно-коммунальное хозяйство на Севере.
2 ч.
11.
Теплоэнергетика. Инженерные сети и системы.
4 ч.
12.
Теплофизика. Физические основы тепломассопереноса.
2 ч.
Контрольная работа
13.
Характеристика задач тепломассопереноса.
2 ч.
14.
Компьютерная теплофизика.
2 ч.
15.
Экспериментальная физика.
2 ч.
10
Зачет
3. Содержание дисциплины.
Тема 1. Энергетика. Нефтегазовый и строительный комплекс.
Топливно-энергетический комплекс Западной Сибири. Природные энергоносители. Нефтегазовый комплекс Тюменской области.
4 ч.
Строительный комплекс Тюменской области: юг, ХМАО, ЯНАО. Минерально-сырьевые ресурсы строительной индустрии региона. Месторождения строительных материалов Тюменской области.
Тема 2. Строение Земных недр. Нефть, газ, конденсат, уголь. Осадочный чехол. Классификация, типы горных пород и условия их образования. Общие представления о стратиграфии осадочного чехла Западной Сибири. Нефтегазогеологическое районирование мезозойско-кайнозойских отложений. Нефтегазоносный бассейн; нефтегазоносная область; нефтегазоносный район; нефтегазоводоносный комплекс. Коллектор, основные характеристики и классификации. Породы - покрышки. Природный резервуар. Классификация. Ловушка, типизация ловушек. Залежь и месторождение нефти, газа, конденсата. Графическое изображение геологических тел.
4 ч.
Тема 3. Поле температур и давлений в недрах.
Температурный режим Земных недр. Тепловой поток. Геотемпературный градиент. Геотермическая ступень. Региональное температурное поле. Давление в недрах. Виды давления. Способы их изучения. Расчет статических уровней и пластовых давлений в водо - и нефтенасыщенных частях резервуара.
2 ч.
Тема 4. Происхождение нефти, газа и формирование их залежей. Понятие о нефтегазоматеринских свитах и региональных нефтегазоводоносных комплексах. Миграция флюидов, факторы и механизм миграции, ее масштабы, направления и скорость. Формирование и разрушение залежей углеводородов различного фазового состояния.
2 ч.
Тема 5. Бурение нефтяных и газовых скважин.
Конструкция скважин. Крепление скважин. Перфорация скважин. Вскрытие нефтяной, газовой залежи. Освоение и опробование скважин.
2 ч.
Тема 6. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. Способы эксплуатации скважин: фонтанная, компрессорная, глубинными и электропогружными насосами. Обработка призабойных зон с целью увеличения производительности скважин. Гидроразрыв пласта. Обработка скважин кислотой. Подземный ремонт скважин.
2 ч.
Тема 7. Эксплуатация месторождений.
Разработка месторождений нефти, газа, конденсата и их обустройство. Системы разработки. Размещение (сетки) эксплуатационных скважин. Особенности разработки газовых и газоконденсатных месторождений. Методы воздействия на пласт. Заводнение разрабатываемых пластов. Закачка газа. Горение в пласте. Закачка пара, горячей воды, углекислоты, поверхностно-активных веществ. Метод взрывов.
2 ч.
Тема 8. Сбор, подготовка и транспортировка нефти и газа.
Сбор и подготовка продукции скважин. Магистральные - нефте и газопроводы.
2 ч.
Тема 9. Переработка и хранение нефти и газа.
Процессы переработки нефти. Способы переработки. Состав и классификации продуктов переработки нефти, топлив, масел. Парафины. Битумы. Нефтяной кокс. Смазки. Переработка газа. Продукты переработки газа.
2 ч.
Тема 10 Строительство и жилищно-коммунальное хозяйство на Севере.
Природно-климатические условия на Севере. Системы жизнеобеспечения на Севере. Эксплуатация объектов жилищно-коммунального хозяйства на Севере.
2 ч.
Тема 11. Теплоэнергетика Инженерные сети и системы.
Газотурбинные и паротурбинные установки. Электрические станции и системы. Тепловые сети. Системы тепло- газоснабжения и вентиляции.
4 ч.
Тема 12. Теплофизика. Физические основы тепломассопереноса.
Теплопроводность, конвекция, диффузия, фильтрация. Перенос массы. Перенос тепла.
2 ч.
Тема 13. Характеристика задач тепломассопереноса.
Стационарные модели и задачи тепломассопереноса. Нестационарные модели и задачи тепломассопереноса.
2 ч.
Тема 14. Компьютерная теплофизика.
Метод численного моделирования в теплофизике. Программные комплексы. Решение задач теплофизики компьютерными методами.
2 ч.
Тема 15. Экспериментальная физика.
Теплофизические свойства веществ. Методы измерения температуры, давления, расхода. Экспериментальное исследование процессов тепломассопереноса. Экспериментальные установки.
2 ч.
4. Самостоятельная работа студентов
Тема 3. Поле температур и давлений в недрах.
Поле температур и давлений в недрах. Графическое изображение геотемпературного поля и поля давления по площади отдельных месторождений мезозойских отложений Западной Сибири.
Тема 4. Происхождение нефти, газа и формирование их залежей.
Построение структурной карты отдельных залежей углеводородного сырья (на примере месторождений нефти, газа и конденсатов Тюменского ТЭК).
Тема 15. Экспериментальная физика
Расчет остаточной водонасыщенности горных пород, нефтенасыщенность горных пород, определение плотности сухого газа (по молекулярной массе компонентов газа), коэффициента сжимаемости природного газа, определение вязкости природного газа, определение вязкости природного газа, расчет параметров пластов нефтей: давление насыщение нефти газом; объемного коэффициента нефти в пластовых условиях, вязкости и плотности в пластовых условиях.
5. Контрольные вопросы к зачету по дисциплине ’’Введение в специальность’’
1. Положение нафтидов среди каустобиолитов. Нефть. Элементный состав нефти, асфальтенов и керогена.
2. Групповой углеводородный состав нефтей. Строение и характеристика главных гомологических рядов углеводородов.
3. Неуглеводородные (сернистые, азотистые, кислородные) соединения нефтей.
4. Физические свойства природного газа. Формы существования природных газов в литосфере.
5. Понятие о конденсатообразовании. Первичный и вторичный конденсат. Отличие конденсатов от нефтей.
6. Рассеянное органическое вещество пород. Его элементный, групповой состав.
7. Понятие о природном резервуаре. Породы-коллекторы., их основные литологические типы.
8. Основная емкостная характеристика коллекторов. Основные типы пустот (пор) карбонатных коллекторов. Виды пористости и методы ее определения. Флюидоупоры, породы - покрышки, их состав и характеристика.
9. Понятие о проницаемости коллекторов и методические приемы ее определения в лаборатории.
10. Классификации коллекторов: литологический состав, структура порового пространства. Классы коллекторов.
11. Природный резервуар. Форма и классификация.
12. Понятие о ловушках нефти и газа. Основные типы ловушек и их графическое изображение.
13. Залежь. Классификация. Основные элементы залежи пластового сводового типа.
14. Понятие о месторождении нефти и газа. Классификация месторождений углеводородного сырья: по тектоническому принципу; по типу природного резервуара; по количеству залежей; фазовому состоянию УВ в залежах; по запасам.
15. Давление в недрах. Пластовое давление и способы его измерения. Понятие о приведенном давлении.
16. Определение положения ВНК и ГНК в залежах по давлению и плотности флюидов в водяной, нефтяной и газовой скважинах.
17. Температуры в залежах. Геотермическая ступень, геотермический градиент. Тепловой поток.
18. Существующие представления о происхождении нефти. Современная модель нефтегазообразования.
19. Миграция флюидов. Формы и движущие силы. Масштабы миграции.
20. Аккумуляция УВ в ловушках.
21. Нефтегазогеологическое районирование ЗС НГБ.
22. Конструкция скважин.
23. Перфорация скважин.
24. Вскрытие нефтяной залежи.
25. Вскрытие газовой залежи.
26. Освоение и опробование скважин.
27. Системы разработки месторождений нефти.
28. Системы разработки месторождений газа.
29. Особенности разработки газовых и газоконденсатных месторождений.
30. Разработка месторождений нефти.
31. Методы воздействия на пласт.
32. Заводнение пластов.
33. Горение в пласте.
34. Закачка пара, горячей воды, углекислоты, ПАВ.
35. Метод создания мощных взрывов.
36. Способы эксплуатации скважин.
37. Обработка призабойных зон с целью увеличения производительности скважин.
38. Гидроразрыв.
39. Подземный ремонт скважин.
40. Магистральные продуктопроводы.
41. Способы промышленной переработки нефти.
42. Состав и классификация продуктов переработки нефти
43. Закон теплопроводности (Фурье).
44. Уравнение теплопроводности.
45. Одномерное уравнение теплопроводности для тонкого стержня или трубы с конвективным переносом тепла и с теплообменом на боковой поверхности.
46. Безразмерные параметры тепломассопереноса. Числа Фурье, Пекле, Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа и Рэлея.
47. Конвективный теплообмен; факторы, влияющие на его интенсивность. Теплообмен при свободной и вынужденной конвекции.
48. Основные закономерности лучистого теплообмена. Особенности излучения и поглощения в газах.
49. Закон Фика и уравнение диффузии в неподвижной и в движущейся среде.
50. Пористая среда и ее свойства. Закон Дарси.
51. Стационарное температурное поле и тепловой поток в плоской пластине (граничные условия 1-го, 2-го и 3-го рода).
52. Стационарная одномерная осесимметричная задача фильтрации (задача о притоке жидкости к скважине).
53.Фундаментальное решение уравнения теплопроводности; его физический смысл.
54.Температурные волны в полуограниченной среде.
55. Задача о промерзании влажного грунта (классическая задача Стефана).
56. Методы измерения теплофизических параметров. Классификация методов. Стационарные и нестационарные методы. Методы измерения теплоемкости.
57. Теплофизические свойства воды, водяного пара и льда. Аномальные свойства воды. Диаграммы состояния воды и льда.
58.Теплофизические свойства вечномерзлого грунта. Фазовый состав воды в мерзлых породах.
6. Перечень основной и дополнительной литературы
Основная литература:
1. , и др. Геология нефти и газа. М.: Недра, 1990.
2. Кислицын теплофизики: Лекции и семинары. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2002.152 с.
3. Теплотехника: Учеб. Для вузов/ Под ред. . 2-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 20с.
4. , , Сухомел . - М.: Энергоиздат, 1981.
5. , , Мансуров и промысловая подготовка нефти и газа.
6. Богословский теплофизика. М.: Высшая школа, 1982.
Дополнительная литература:
1. Лыков теплопроводности. М.: Высш. школа, 1967.
2. , Шабаров теплофизических параметров в нефтегазовых технологиях. Новосибирск: Наука, 19с.
3. теплофизика и тепловые сети. М.: Энергоиздат, 1982.
4. и др. Теория и проектирование ГТиКУ. - М.: МГТУ, 2000.
5. и др. Лазерная диагностика жидкостей.. - Тюмень, ТюмГУ, 1999.
6. , , Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз. - М.: Недра, 1980.
7. и др. теплообмен при трубопроводном транспорте нефти и газа. Санкт-Петербург. Недра, 1999.
II. Методические указания по Введению в специальность и специализацию. ТюмГУ, 2008, 6с. (Электронный вариант).
III. Дидактические материалы для самоконтроля, текущего контроля знаний и промежуточной аттестации.
Сборник контрольных работ (карты, образцы горных пород, графическое изображение залежей, ловушек, месторождений углеводородов).
