《海洋油气开采工程》课程教学大纲

《海洋油气开采工程》教学大纲一、课程基本信息课程名称海洋油气开采工程OffshoreOilandGasExploitationEngineering课程编码SPE421311030开课院部石油工程学院课程团队海洋油气开采工程与海洋油气作业管理教学团队学分3.0课内学时50讲授44实验6上机0实践0课外学时50适用专业海洋油气工程授课语言中文先修课程工程流体力学、传热学、油气田开发基础课程简介（必修）海洋油气开采工程为海洋油气工程专业的专业必修课程之一。主要讲述海上油气生产的基本概念、基本原理、基本方法和基本设计。具体内容包括油气井流入动态、井筒气液多相流动、采油方法原理与设计、采气方法原理与设计、海上注水工艺、油气储层改造技术、生产保障技术以及水平井和智能井新技术。本课程的目的是使学生通过学习，在掌握海上采油采气的基本理论与基础知识的基础上，具备选择工艺方法、进行工艺设计和生产动态分析的初步能力，为解决海上采油（气）工程中的实际问题和从事科研工作准备必要的专业理论知识。Offshoreoilandgasexploitationengineeringisoneoftheprofessionalcompulsorycoursesforoffshoreoilandgasengineeringspecialty.Thispapermainlydescribesthebasicconcepts,basicprinciples,basicmethodsandbasicdesignofoffshoreoilandgasproduction.Thespecificcontentsincludeinflowperformanceofoilandgaswells,gas-liquidmultiphaseflowinwellbore,principleanddesignofoilextractionmethod,principleanddesignofgasproductionmethod,offshorewaterinjectionprocess,oilandgasreservoirreconstructiontechnology,productionsupporttechnologyandnewtechnologiesforhorizontalwellsandintelligentWells.Thepurposeofthiscourseistoenablestudentstohavethepreliminaryabilitytoselecttechnologicalmethods,carryouttechnologicaldesignandproductiondynamicanalysisonthebasisofmasteringthebasictheoriesandbasicknowledgeofoffshoreoilandgasproductionthroughlearning,preparenecessaryprofessionaltheoreticalknowledgeforsolvingpracticalproblemsinoffshoreoilproduction(gas)engineeringandengaginginscientificresearch.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1掌握海洋油气开采过程中人工举升、注水、酸化和水力压裂等工艺所涉及的基本知识、基本原理和设计方法。是1.42M2结合现场实际，培养学生对油、气、水井工况的分析能力和解决问题能力。是3.13M3能够针对井筒生产过程中的复杂流动问题，评估生产现状，并提出预防、解除井筒流动困难的保障措施。是6.14M4能够在工艺方案设计、新技术研发过程中担任主要技术研发成员或角色，发挥积极作用。是9.25M5能够就海洋油气开采过程中的人工举升工艺、分层注水工艺、储层改造工艺等实际工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。是10.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1绪论绪论本章重点难点：海洋油气开采特点/////20绪论世界海洋石油工业的发展，我国海洋石油工业，海洋油气开采特点。思政教育1：建国初期国外石油开采技术封锁与突破。M11讲授1查阅课外资料3第一章第一章海上油气生产系统本章重点难点：海上油气生产系统类型，水下采油树类型，海上油气生产系统选择原则。/////41.11.1固定平台生产系统桩基式平台，重力式平台，人工岛，顺应式平台。M10.5讲授0.5查阅课外资料51.21.2浮式平台生产系统油轮浮式生产系统，半潜式钻井船浮式生产系统，自升式钻井船浮式生产系统，张力腿平台浮式生产系统，Spar平台浮式生产系统，生产立管系统。M10.5讲授0.5查阅课外资料61.31.3水下生产系统水下采油树，水下底盘，水下管汇中心，水下设备控制系统，水下生产系统的优点。M11讲授1查阅课外资料71.41.4海上油气生产系统的选择海上油气生产系统选择原则，典型的海上油气生产系统。M10.5讲授0.5查阅课外资料8第二章第二章油井流入动态与井筒多相流动计算本章重点难点：流入动态的基本概念与计算，Vogel方程及应用，气液混合物在井筒中的流动规律，流型，井筒流体流动能量构成，井筒流体压力和温度分布计算步骤与方法。/////92.12.1油井流入动态单相液体渗流时的流入动态，油气两相渗流时的流入动态，组合型流入动态，油气水三相流入动态。M13讲授3查阅课外资料、作业102.22.2井筒多相流基本概念及能量平衡方程气液混合物在管中的流动特性，井筒多相流能量平衡方程及压力分布计算。M12讲授2查阅课外资料、作业112.32.3气液两相管流计算方法Orkiszewski方法、Beggs-Brill方法。M11讲授1查阅课外资料122.42.4井筒传热模型与流体温度计算井筒热传递，井筒流体温度预测。M11讲授/测试1查阅课外资料、作业13实验1管流特征分析垂直井筒流型实验，观察流型特征M12实验2实验报告14第三章第三章海上采油工艺本章重点难点：油气井完井工序和完井方法；自喷井生产系统组成，节点系统分析方法与应用，气举采油原理与系统组成，气举生产系统设计方法，气举井故障分析，电泵采油原理与系统组成，电泵生产系统设计方法，电泵井故障分析，水力射流泵采油原理与系统组成，水力射流泵生产系统设计方法，水力射流泵井故障分析螺杆泵采油原理与系统组成，螺杆泵生产系统设计方法，螺杆泵井故障分析。/////153.13.1完井方式井身结构，直井完井方式，水平井完井方式，完井方式选择。M1,M52讲授2查阅课外资料163.23.2自喷采油与节点系统分析方法自喷井生产系统组成，自喷井节点系统分析，嘴流动态。M1,M2,M52讲授2查阅课外资料173.33.3气举采油气举采油原理，气举启动，气举阀，气举采油设计，气举井生产影响因素分析，气举井典型故障类型及处理方法。M1,M2,M52讲授2查阅课外资料,自学183.43.4电动潜油离心泵采油电动潜油离心泵采油工作原理及其系统组成，电动潜油离心泵系统的安装方式，电动潜油离心泵油井生产系统设计，电动潜油离心泵油井工况分析，电动潜油离心泵油井典型故障类型及处理方法。M1,M2,M52讲授2查阅课外资料，自学193.53.5水力射流泵采油水力射流泵采油系统，水力射流泵工作特性，水力射流泵油井生产系统设计步骤，水力射流泵油井故障类型与处理方法。M1,M2,M51讲授1查阅课外资料203.63.6螺杆泵采油螺杆泵采油系统，地面驱动螺杆泵井生产系统设计，螺杆泵井工况影响因素分析，螺杆泵井典型故障类型及处理方法。M1,M2,M51讲授/测试1查阅课外资料、文献综述报告21实验2海洋油气常见生产工具及工艺认知实验认识常用的井下工具，生产流程M12实验2实验报告22第四章第四章海上采气工艺本章重点难点：气井产能计算方法，气井工作制度，排水采气工艺原理及设计方法。/////234.14.1气井产能分析稳定状态流动的气井产能公式，拟稳定状态流动的气井产能公式，气井产能经验方程，完井方式对气流入井动态的影响，水平气井产能方程。M1,M2,M51讲授1查阅课外资料244.24.2气井井筒稳定流动方程井筒中气体稳定流动能量方程，井筒摩阻计算，气体通过井下安全阀的流动，气体通过气嘴的流动。M1,M2,M50.5讲授0.5查阅课外资料254.34.3气井生产与管理气井合理产量的确定，气井工作制度的确定，气井排水采气方法，含腐蚀流体的气井生产，气井常见生产异常情况及处理方法。M1,M2,M51讲授/测试1查阅课外资料、文献综述报告26第五章第五章注水本章重点难点：水源选择、水质要求及注水地面系统；注水井吸水能力及改善吸水能力的措施；注水井系统设计；分层吸水能力。/////275.15.1注水水质注水过程中的油层伤害，注水过程中的系统腐蚀，水质标准。M1,M2,M51讲授1查阅课外资料285.25.2水处理与注水系统水源选择，注海水，注污水，注地层水，混注，注入系统，注水井投注及油井转注程序。M1,M2,M51讲授1查阅课外资料295.35.3注水井吸水能力注水井吸水能力评价指标，吸水能力测试方法，影响吸水能力的因素，改善吸水能力的措施，注水指示曲线的分析与应用。M1,M2,M51讲授1查阅课外资料305.45.4注水工艺注水管柱，注水工艺参数设计，嘴损曲线与配水嘴的选择。M1,M2,M51讲授/测试1查阅课外资料、文献综述报告31第六章第六章水力压裂技术本章重点难点：水力压裂增产原理；造缝机理、裂缝导流能力及增产效果预测；压裂液与支撑剂；压裂设计。/////326.16.1造缝机理裂缝起裂和延伸，油井应力状况，造缝条件。M1,M51讲授1查阅课外资料336.26.2压裂液压裂液的任务与性能要求，压裂液类型，压裂液滤失性，压裂液流变性。M1,M51讲授1查阅课外资料346.36.3支撑剂支撑剂的性能要求，支撑剂的类型，支撑剂在裂缝内的分布，支撑剂的选择。M1,M51讲授1查阅课外资料356.46.4水力压裂设计影响水力压裂井增产幅度的因素，裂缝几何参数计算模型，水力压裂效果预测，裂缝参数设计方法。M1,M51讲授1查阅课外资料366.56.5压裂工艺压裂井层的选择，确定入井材料，水力压裂设计计算，水力压裂工艺方式，压后返排工艺，海上水力压裂工艺。思政教育2：多级水力压裂技术的封锁与突破M1,M51讲授/测试1查阅课外资料37实验3支撑剂优选及加砂方案设计测试不同支撑剂铺置情况下的裂缝导流能力M1,M52实验2实验报告38第七章第七章酸处理技术本章重点难点：酸化增产原理；酸岩化学作用原理、酸的有效作用距离及增产效果评价；常用酸液种类、性能及添加剂；盐酸处理工艺设计；土酸处理原理及工艺设计。/////397.17.1酸液与添加剂常用酸液种类与性能，酸液添加剂。M1,M50.5讲授0.5查阅课外资料407.27.2碳酸盐岩储层酸化原理与方法盐酸与碳酸盐岩的化学反应，影响酸岩反应速度的因素。M1,M50.5讲授0.5查阅课外资料417.37.3砂岩油气层的土酸处理砂岩地层土酸处理原理，土酸处理设计。M1,M51讲授1查阅课外资料427.47.4酸化压裂技术酸液的滤失，酸液损耗，酸岩复相反应有效作用距离，前置液酸压设计方法。M1,M51.5讲授1.5查阅课外资料437.57.5酸处理作业实施工艺酸处理井层的选择，酸处理方式，酸处理井的排液。M1,M50.5讲授/测试0.5查阅课外资料、文献综述报告44第八章第八章海上油气生产保障技术本章重点难点：油井堵水技术，注水井调剖技术，侵蚀机理与控制技术，清防砂工艺技术，清防蜡工艺技术，沥青质防治技术，高凝油与稠油开采工艺与降粘技术，天然气水合物防治技术，严重段塞流形成机理及控制方法。/////458.18.1油井堵水技术油井出水原因及找水技术，油井封堵水技术，油井化学堵水工艺措施。M30.5讲授0.5查阅课外资料468.28.2注水井调剖技术注水井化学调剖原理，调剖剂及其分类，深部化学调剖，防止调剖剂伤害非目的层的方法，示踪剂检测。M30.5讲授0.5查阅课外资料478.38.3侵蚀与控制技术侵蚀机理，砂蚀率与速度阈值，侵蚀控制。M31讲授1查阅课外资料488.48.4储层出砂与防治技术储层出砂原因，防砂方法，清砂方法。M32讲授2查阅课外资料498.58.5蜡与沥青质防治技术蜡的防治，沥青质的防治，稠油与高凝油开采技术。M31.5讲授1.5查阅课外资料508.68.6防垢与清垢技术油田垢的分布与成因，油田水结垢机理，油田水结垢的主要类型及影响因素，油田水结垢的预测，防垢方法，除垢方法。M30.5讲授/测试0.5查阅课外资料、文献综述报告51第九章第九章水平井与智能井生产技术本章重点难点：水平井底水脊进机理，水平井产液剖面控制技术，智能井系统组成，智能井井下监测与控制技术。/////529.19.1水平井调流控水生产技术水平井底水脊进，水平井中心管生产技术，水平井变密度射孔生产技术，水平井被动型流入控制装置生产技术，水平井主动型流入控制装置生产技术，水平井智能分段开采管柱生产技术。M41讲授1查阅课外资料539.29.2智能井生产技术智能井工作原理与系统组成，智能井技术优势与应用范围，智能井井下监测技术，智能井井下生产控制技术，智能井井下监测数据分析与生产优化。M41讲授/测试1查阅课外资料、文献综述报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1、第2章布置6~8道题目,考核学生对油井流入动态、井筒多相流以及井筒流体温度基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有计算题。2、成绩采用百分制,根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。10%2课堂小测试1、每章布置2-3道课堂小测试题目，采用QQ群在线提交方式，考核学生对本章授课内容的掌握程度。2、测试采用百分制，根据测试准确性、是否按时上交完成评分。20%3实验1、本课程6个学时实验,共3次实验。2、成绩采用百分制,根据实验完成情况评分。3、考核学生对井筒多相流体流型、水力裂缝导流能力知识的应用能力，从流型控制、提高压裂效果等技术角度优选解决方案获得有效结论。10%4文献综述1、根据各章讲授内容，课外阅读1-2篇SPE文献，并完成相应的文献综述报告。2、成绩采用百分制，根据报告完成情况评分。3、培养学生国际视野，掌握本领域技术发展趋势。20%5期末考试1、闭卷考试,成绩采用百分制,卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对海洋油气开采基本知识的掌握能力,学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,题型主要有简答题、分析题、计算题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业20%A-独立思考、按时完成,解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成,解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成,解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭,未能按时完成,解题思路混乱2M1课堂小测试10%A-答题思路清晰，答案正确。B-答题思路清晰，答案比较正确。C-答题思路比较清晰，答案比较正确。D-答题思路混乱，答案正确率小于60%。3M1实验20%A-实验过程中认真完成实验要求,得到正确的实验结果,实验报告格式正确,步骤叙述清楚,正确分析实验数据,从技术角度优选解决方案获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求,得到正确的实验结果,实验报告格式正确,步骤叙述比较清楚,正确分析实验数据,从技术角度优选解决方案获得比较有效的结论。C-实验过程中认真完成实验要求,不能得到正确的实验结果,实验报告格式正确,步骤叙述清楚,没有正确分析实验数据,但结合理论分析可以从技术角度优选解决方案获得有效的结论。D-实验过程中不能完成实验要求,不能得到正确的实验结果,不能从技术角度优选解决方案获得有效的结论。4M1文献综述10%A-报告书写清楚，思路清晰，文字表达流畅、清楚，最新成果总结完善。B-报告书写清楚，思路清晰，文字表达流畅，最新成果总结较完善。C-报告书写比较清楚，思路比较清晰，文字表达较流畅，成果总结较完善。D-报告书写混乱，思路不清晰，文字表达不清楚。5M1期末考试40%（见试卷评分标准）6M2课堂小测试10%A-答题思路清晰，答案正确。B-答题思路清晰，答案比较正确。C-答题思路比较清晰，答案比较正确。D-答题思路混乱，答案正确率小于60%。7M2实验30%A-实验过程中认真完成实验要求,得到正确的实验结果,实验报告格式正确,步骤叙述清楚,正确分析实验数据,从技术角度优选解决方案获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求,得到正确的实验结果,实验报告格式正确,步骤叙述比较清楚,正确分析实验数据,从技术角度优选解决方案获得比较有效的结论。C-实验过程中认真完成实验要求,不能得到正确的实验结果,实验报告格式正确,步骤叙述清楚,没有正确分析实验数据,但结合理论分析可以从技术角度优选解决方案获得有效的结论。D-实验过程中不能完成实验要求,不能得到正确的实验结果,不能从技术角度优选解决方案获得有效的结论。8M2文献综述20%A-报告书写清楚，思路清晰，文字表达流畅、清楚，最新成果总结完善。B-报告书写清楚，思路清晰，文字表达流畅，最新成果总结较完善。C-报告书写比较清楚，思路比较清晰，文字表达较流畅，成果总结较完善。D-报告书写混乱，思路不清晰，文字表达不清楚。9M2期末考试40%（见试卷评分标准）10M3课堂小测试40%A-答题思路清晰，答案正确。B-答题思路清晰，答案比较正确。C-答题思路比较清晰，答案比较正确。D-答题思路混乱，答案正确率小于60%。11M3文献综述20%A-报告书写清楚，思路清晰，文字表达流畅、清楚，最新成果总结完善。B-报告书写清楚，思路清晰，文字表达流畅，最新成果总结较完善。C-报告书写比较清楚，思路比较清晰，文字表达较流畅，成果总结较完善。D-报告书写混乱，思路不清晰，文