Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра Нефтегазовые технологии

Методические указания к изучению курса «механика горных пород»

Издательство

Пермского национального исследовательского политехнического университета

2015

Рецензент:

канд. техн. наук, доцент Л.Н. Долгих

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Мелехин А.А.

Методические указания к курсу «Механика горных пород» / А.А. Мелехин – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015.

Методическое пособие включает общие положения рабочей программы дисциплины, перечень основных контрольных вопросов для подготовки к экзамену по изучаемому курсу, задания для выполнения контрольной и лабораторной работы.

Пособие предназначено для студентов заочной формы обучения обучающихся по направлению 21.03.01 (131000.62) «Нефтегазовое дело».

1 Общие положения

1.1 Цель учебной дисциплины «Механика горных пород» – освоение дисциплинарных компетенций по методам математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования технологических процессов при строительстве скважин.

В процессе изучения данной дисциплины студент расширяет и углубляет знания по следующим компетенциям:

– способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

– способность осуществлять и корректировать технологические процессы при строительстве, ремонте и эксплуатации скважин различного назначения и профиля ствола на суше и на море, транспорте и хранении углеводородного сырья. (ПК-7).

1.2 Задачи дисциплины:

Задачей дисциплины являются:

• приобретение базовых знаний о механике горных пород, их механических свойствах, напряженном и деформированном состоянии системы «скважина-пласт»;

• усвоение научных основ, терминов и понятий, а также основных методик расчета поведения горных пород при проведении технологических операций при строительстве скважин;

•  изучение организации работ по гидравлическому разрыву пласта;

• формирование умения исследования свойств горных пород при добыче пластовых флюидов;

• формирование умения проводить расчеты, использовать нормативные документы, составлять технологические и рабочие документы при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин;

•  формирование навыков осуществлять и корректировать технологические процессы при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин.

1.3 Предметом освоения дисциплины являются следующие объекты:

• Напряженное состояние горных пород забоя и околоствольного пространства буровых скважин;

• Механические модели разрушения горных пород под действием внешних нагрузок различной физической природы;

• Факторы, влияющие на устойчивость горных пород, слагающих стенки буровых скважин.

1.4 Место дисциплины в структуре профессиональной подготовки выпускников.

После изучения дисциплины обучающийся должен освоить части указанных в пункте 1.1 компетенций и демонстрировать следующие результаты:

• знать:

• историю развития механики горных пород;

• основные законы механики горных пород;

• методы теоретических и экспериментальных исследований связанные с механикой горных пород;

• методы моделирования в механике горных пород;

• распределение напряжений в горной породе;

• тензорное исчисление в механике горных пород;

• основные уравнения механики горных пород;

• свойства горных пород;

• естественное напряженное состояние горных пород и его изменение вблизи скважин;

• процессы механического взаимодействия горных пород и насыщающих их жидкостей;

• закономерности деформации горных пород в результате их механического взаимодействия с насыщающей их жидкостью;

• механизм образования трещин в горных породах при гидравлическом разрыве пород;

• основные законы и уравнения кинематики горных пород.

• уметь:

• обосновывать метод и технологию вскрытия продуктивных пластов;

• проводить расчеты и выбирать технологию строительства, ремонта или эксплуатации скважины, в зависимости от свойств горных пород;

• обосновывать порядок и режимы технологических операций в скважине в зависимости от свойств горных пород;

• оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности при проведении работ в скважине.

• владеть:

• навыками обоснования технологии вскрытия пластов;

• навыками обоснования конструкции скважин;

• навыками расчета устойчивости стенок скважин при их строительстве и ремонте;

• навыками расчета деформации горных пород продуктивного пласта при добыче флюидов;

• навыками расчета процесса гидравлического разрыва пласта;

• навыками расчета напряженного состояния горных пород;

• навыками расчета и прогнозирования процесса взаимодействия горной породы и насыщающей её жидкости.