ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Компьютерное моделирование в нефтегазовом деле»
Направление подготовки: 131000 Нефтегазовое дело
Профиль подготовки: Эксплуатация и обслуживание объектов добычи
нефти
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Целью дисциплины является
приобретение
студентами
знаний
в
области
компьютерных технологий по проектированию, регулированию, анализу разработки и
эксплуатации нефтегазовых месторождений.
Задачами дисциплины являются:

ознакомление студентов с основными принципами компьютерного моделирования
разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений;

формирование у студентов представления о гидродинамических процессах,
происходящих в пластах нефтегазовых месторождений в процессе их разработки и
эксплуатации;

формирование у студентов знаний об основных методах компьютерного
моделирования процессов фильтрации нефти и газа в пласте;

формирование у студентов навыков работы с программными комплексами,
моделирующими процессы разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений;

формирование у студентов знаний по особенностям создания гидродинамической
модели нефтегазового пласта и ее адаптации к реальной модели;

формирование у студентов знаний по особенностям моделирования проведения
геолого-технических мероприятий на нефтегазовом месторождении.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Компьютерное моделирование в нефтегазовом деле» относится к
профессиональному циклу (Б.3) вариативной части. Для изучения математических
методов анализа процессов студент должен обладать знаниями дисциплин «Программные
продукты в математическом моделировании», «Математические методы анализа
процессов» и «Информатика».
Для изучения данной дисциплины студент должен обладать:

знаниями основы линейной алгебры с элементами аналитической геометрии,
математический анализ, основы дискретной математики, теории
обыкновенных
дифференциальных уравнений, теории вероятностей и математической статистики;

умениями
применять
математические
методы
для
решения
типовых
профессиональных задач, ориентироваться в справочной математической литературе,
приобретать новые математические знания, используя современные образовательные и
информационные
технологии,
использовать
математическую
логику
формирования суждений по соответствующим профессиональным проблемам;
для

владеть методами построения простейших математических моделей типовых
профессиональных задач,
методами анализа содержательной интерпретации
полученных результатов.
Знания, полученные студентами при изучении компьютерного моделирования в
нефтегазовом деле, являются заключительными в учебном плане.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать
пути ее достижения (ОК-1);

логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-
3);

быть готовым к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);

стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-9);

осознавать социальную значимость своей будущей профессии, иметь высокую
мотивацию к выполнению профессиональной деятельности (ОК-11);

критически осмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости
профиль своей профессиональной деятельности (ОК-12);

использовать основные положения и методы социальных, гуманитарных и
экономических наук при решении социальных и профессиональных задач (ОК-13);

самостоятельно
приобретать
новые
знания,
используя
современные
образовательные и информационные технологии (ПК-1);

использовать
основные
законы
естественнонаучных
дисциплин
в
профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

понимать
сущность
и
значение
информации
в
развитии
современного
информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом
процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том
числе защиты государственной тайны (ПК-3);

владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения,
переработки информации, работать с компьютером как средством управления
информацией (ПК-4);

составлять и оформлять научно-техническую и служебную документацию (ПК-5);

применять процессный подход в практической деятельности, сочетать теорию и
практику (ПК-6);

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);

эксплуатировать и обслуживать технологическое оборудование, используемое при
строительстве, ремонте, реконструкции и восстановлении нефтяных и газовых
скважин, добыче нефти и газа, сборе и подготовке скважинной продукции, транспорте
и хранении углеводородного сырья (ПК-8);

оценивать
риски
и
определять
меры
по
обеспечению
безопасности
технологических процессов в нефтегазовом производстве (ПК-9);

применять в практической деятельности принципы рационального использования
природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-10);

обоснованно применять методы метрологии и стандартизации (ПК-11);

организовать
работу
первичных
производственных
подразделений,
осуществляющих бурение скважин, добычу нефти и газа, промысловый контроль и
регулирование извлечения углеводородов, трубопроводный транспорт нефти и газа,
подземное хранение газа, хранение и сбыт нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов
для достижения поставленной цели (ПК-12);

использовать методы технико-экономического анализа (ПК-13)

изучать и анализировать отечественную и зарубежную научно-техническую
информацию по направлению исследований в области бурения скважин, добычи
нефти и газа, промыслового контроля и регулирования извлечения углеводородов на
суше и на море, трубопроводного транспорта нефти и газа, подземного хранения газа,
хранения и сбыта нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов (ПК-17);

планировать и проводить необходимые эксперименты, обрабатывать, в т.ч. с
использованием прикладных программных продуктов, интерпретировать результаты и
делать выводы (ПК-18);

использовать
физико-математический
аппарат
для
решения
расчетно-
аналитических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-19);

выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических,
химических и технологических процессов (ПК-20);

осуществлять сбор данных для выполнения работ по проектированию бурения
скважин, добычи нефти и газа, промысловому контролю и регулированию извлечения
углеводородов на суше и на море, трубопроводному транспорту нефти и газа,
подземному хранению газа, хранению и сбыту нефти, нефтепродуктов и сжиженных
газов (ПК-21);

выполнять отдельные элементы проектов на стадиях эскизного, технического и
рабочего проектирования (ПК-22);

использовать стандартные программные средства при проектировании (ПК-23);

составлять в соответствии с установленными требованиями типовые проектные,
технологические и рабочие документы (ПК-24).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:

основные производственные процессы,
представляющие
единую
цепочку
нефтегазовых технологий;

основные
свойства
неорганического
углеводородов
нефти,
гипотезы
органического
и
происхождения нефти и газа, принципы классификации нефтей и
газов, свойства и закономерности поведения дисперсных систем;

современные проблемы охраны недр и окружающей среды;

основные технологии нефтегазового производства;

технические характеристики и экономические показатели отечественных и
зарубежных нефтегазовых технологий;

стандарты и технические условия.
Уметь:

ставить цели и формулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных
функций;

использовать основные законы статики и кинематики жидкостей и газов, их
взаимодействия между собой и твердыми телами;

анализировать принципы классификации нефтегазовых систем;

использовать основные законы термодинамики и теплопередачи;

использовать знания о составах и свойствах нефти и газа в соответствующих
расчетах; навыки выявления и устранения «узких мест» производственного процесса

использовать принципы работы бурового
оборудования,
оборудования
для
эксплуатации и капитального ремонта скважин, прокладки и ремонта трубопроводных
систем, нефтегазопереработки.
Владеть:

методами изучения физико-химических и механических свойств горных пород на
воздухе и в контакте с различными жидкостями;

принципами интерпретации данных геофизических исследований скважин;

методами изучения коллекторских свойств пород и их нефтегазонасыщенности;

методами квалиметрии технологических жидкостей,
применяемых
в
нефтегазовом производстве;

методами оценки и предотвращения экономического ущерба в процессе бурения,
эксплуатации скважин и транспорта нефти и газа, а также управления качеством
производственной деятельности;

нормативами проектной деятельности и навыками составления рабочих проектов,
обзоров, отчетов;

методами технико-экономического анализа.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3,0 зачетных единиц.
Вид учебной работы
Всего
часов
72
Семестры
8
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
12
60
48
48
-
12
-
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
120
диф. зачет
120
3,0
3,0
Аудиторные занятия (всего)
60
48
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1.
Наименование раздела
дисциплины
Основы компьютерного
моделирования
процессов разработки
на секторных моделях
2.
Компьютерное
моделирование
процессов разработки
при возможном
образовании водяных и
Содержание раздела
Создание геологической модели объекта. Математическая
модель фильтрации. Дискретизация модели. Цели
компьютерного моделирования. Адаптация
компьютерной модели. Основы секторного
моделирования процесса разработки.
Особенности разработки водонефтяных и газонефтяных
зон. Примеры расчетов показателей разработки на
секторных моделях. Компьютерное моделирование
процессов разработки карбонатных коллекторов.
3.
4.
5.
6.
газовых конусов
Моделирование
процессов разработки
нефтяных
месторождений при
извлечении нефти
водой
Моделирование
разработки
низкопроницаемых
коллекторов с
применением
технологий
интенсификации
добычи нефти
Оценка
фильтрационноемкостных свойств
пласта и параметров
моделей притока на
основе данных
гидродинамических
исследований скважин
и мониторинга
Компьютерное
моделирование
процессов разработки
нефтяных
месторождений при
использовании физикохимических и
микробиологических
методов повышения
нефтеотдачи
Особенности процесса заводнения. Сравнение
технологической эффективности систем площадного
заводнения. Оценка эффективности заводнения в
слоисто-неоднородном пласте. Моделирование процесса
заводнения в карбонатных коллеторах.
Моделирование технологии разработки с применением
горизонтальных и наклонно-направленных скважин.
Пример расчета показателей разработки с применением
технологии горизонтальных скважин для
низкопроницаемых коллекторов Западной Сибири (пласт
ВК1). Моделирование и расчет технологии разработки с
применением ГРП для низкопроницаемых коллекторов
Западной Сибири (пласт ВК1).
Оценка добывных возможностей скважин по формулам
притока. Оценка параметров моделей притока на основе
данных гидродинамических исследований скважин.
Постановка и решение задачи оценки ФЕС при
воспроизведении ГДИС. Пример адаптации
гидродинамической модели с применением двойной
экспоненциальной зависимости проницаемости от
эффективного давления.
Нагнетание водных растворов ПАВ. Полимерное
заводнение. Микробиологические методы. Мицеллярнополимерное заводнение. Расчет показателей разработки с
применением технологии закачки растворов ПАВ.
Пример расчета показателей разработки с применением
технологии закачки растворов биополимеров.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
Данная дисциплина является заключительной в учебном плане.
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
п/п
1.
2.
Основы компьютерного
моделирования процессов разработки
на секторных моделях
Компьютерное моделирование
процессов разработки при возможном
образовании водяных и газовых
конусов
Лекц. Практ. Лаб.
зан.
зан.
2
2
28
Семин
СРС
12
Всего
час.
42
2
3.
4.
5.
6.
Моделирование процессов
разработки нефтяных месторождений
при извлечении нефти водой
Моделирование разработки
низкопроницаемых коллекторов с
применением технологий
интенсификации добычи нефти
Оценка фильтрационно-емкостных
свойств пласта и параметров моделей
притока на основе данных
гидродинамических исследований
скважин и мониторинга
Компьютерное моделирование
процессов разработки нефтяных
месторождений при использовании
физико-химических и
микробиологических методов
повышения нефтеотдачи
2
10
12
24
2
12
12
26
2
2
2
10
12
24
6. Лабораторный практикум
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
Трудоемкость
(час.)
4
1.
1
Создание геологической модели объекта.
Адаптация компьютерной модели.
2.
1
4
3.
1
Создание трехмерной геологической сетки
Принципы работы с параметрами
Осреднение скважин
Детерминистическая интерполяция параметров
4.
1
4
5.
1
6.
1
7.
1
Работа с Data Analysis
Создание параметров нефтенасыщенности и
водонасыщенности
Подсчет запасов по 3D-модели
Переход от 3D-модели к 2D-модели в виде набора карт
Создание геостатистических разрезов.
Индикаторное моделирование дискретных параметров.
Стохастическое петрофизическое моделирование
8.
3
Создание гидродинамической сетки, Upscaling
4
9.
3
Планирование скважин в Irap RMS
6
10.
4
6
11.
4
Создание многовариантной модели. Анализ
неопределенности
Фациальное моделирование
12.
6
6
13.
6
Модульная система гидродинамического
моделирования нефтегазовых месторождений
Визуализация данных и управление расчетами
4
4
4
4
6
4
7. Практические занятия (семинары)
Не предусмотрен
8. Примерная тематика курсовых работ: курсовые работы не предусмотрены.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1) Каналин В.Г. Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология / Каналин В.Г.,
Вагин М.А., Токарев М.А. и др.// – М.: Недра, 2006.
2) Черных В.В. Применение ЭВМ в расчетах разработки месторождений нефти и
газа. Часть 1. Геолого-физические основы применения ЭВМ в расчетах разработки
месторождений нефти и газа. Учебное пособие – СПб., 2006.
3) Черных В.В. Применение ЭВМ в расчетах разработки месторождений нефти и
газа. Часть 2. Математические модели процессов разработки углеводородов и методов
повышения нефтеотдачи. Учебное пособие – СПб., 2006.
4) Черных В.В. Применение ЭВМ в расчетах разработки месторождений нефти и
газа. Часть 3. Конечно-разностные модели и методы решения задач разработки
месторождений нефти и газа. Учебное пособие – СПб., 2006.
5) Черных В.В. Применение ЭВМ в расчетах разработки месторождений нефти и
газа. Часть 4. Численные методы расчета параметров разработки месторождений нефти и
газа. Учебное пособие – СПб., 2006.
6) Трехмерная информационно аналитическая система (ТРИАС). Методические
материалы: лаборатория информационных систем «ВЕНСИС», 2007.
7) Азиз Х., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем. – МоскваИжевск: институт компьютерных исследований, 2004. - 416 с.
8) Бравичева Т.Б., Бравичев К.А., Палий А.О. Компьютерное моделирование
процессов разработки нефтяных месторождений. Учебное пособие. – Н.Новгород, изд-во
«Вектор ТиС», 2007. – 352 с.
б) дополнительная литература
1) Чекалин А.Н. Численные решения задач фильтрации в водонефтяных пластах. –
Изд-во Казанского университета, 1982.
2) Каневская Р.Д. Математическое моделирование гидродинамических процессов
разработки месторождений углеводородов. - Москва-Ижевск: ин-т компьютерных
исследований, 2003.
в) программное обеспечение: Microsoft Office, Программные комплексы ТРИАС,
АСТРА и ROXAR.
г)
базы
данных,
информационно-справочные
и
поисковые
системы:
не
предусмотрены.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лаборатория
моделирования
процессов
разработки
нефтяных
и
газовых
месторождений (ауд. 2012), обеспеченная программными комплексами ТРИАС, АСТРА и
ROXAR. Читальный зал и студенческая лаборатория компьютерных технологий (УКЛТ),
главная библиотека СПГГИ (ТУ).
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Дисциплина «Компьютерное моделирование в нефтегазовом деле» предполагает как
аудиторную (лекции и лабораторные занятия), так и самостоятельную работу студентов.
На лекциях излагаются основные теоретические положения и концепции курса, дающие
студентам информацию, соответствующую программе, описываются основные геологофизические и технологические процессы, протекающие при разработке и эксплуатации
нефтегазовых месторождений. На лабораторных занятиях у студентов развиваются
навыки по применению теоретических положений к решению практических проблем. С
этой целью материалы для лабораторных занятий предполагают как работу на ЭВМ, так и
вопросы для обсуждения и самоподготовки, ориентированные на усвоение теоретического
материала и умение его использовать для решения практических задач.
Промежуточная оценка знаний студента производится по результатам выполнения
заданий по отдельным темам и написания расчетно-графических работ. Итоговая оценка
знаний студентов проводится на основе получения зачета.
Разработчики:
Кафедра РНГМ
ассистент
Мардашов Д.В.
Кафедра РНГМ
профессор
Рогачев М.К.
Кафедра РНГМ
профессор
Петухов А.В.
Эксперты: