《海洋油氣開采工程》課程教學大綱

《海洋油氣開采工程》教學大綱一、課程基本信息課程名稱海洋油氣開采工程OffshoreOilandGasExploitationEngineering課程編碼SPE421311030開課院部石油工程學院課程團隊海洋油氣開采工程與海洋油氣作業(yè)管理教學團隊學分3.0課內(nèi)學時50講授44實驗6上機0實踐0課外學時50適用專業(yè)海洋油氣工程授課語言中文先修課程工程流體力學、傳熱學、油氣田開發(fā)基礎(chǔ)課程簡介（必修）海洋油氣開采工程為海洋油氣工程專業(yè)的專業(yè)必修課程之一。主要講述海上油氣生產(chǎn)的基本概念、基本原理、基本方法和基本設(shè)計。具體內(nèi)容包括油氣井流入動態(tài)、井筒氣液多相流動、采油方法原理與設(shè)計、采氣方法原理與設(shè)計、海上注水工藝、油氣儲層改造技術(shù)、生產(chǎn)保障技術(shù)以及水平井和智能井新技術(shù)。本課程的目的是使學生通過學習，在掌握海上采油采氣的基本理論與基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，具備選擇工藝方法、進行工藝設(shè)計和生產(chǎn)動態(tài)分析的初步能力，為解決海上采油（氣）工程中的實際問題和從事科研工作準備必要的專業(yè)理論知識。Offshoreoilandgasexploitationengineeringisoneoftheprofessionalcompulsorycoursesforoffshoreoilandgasengineeringspecialty.Thispapermainlydescribesthebasicconcepts,basicprinciples,basicmethodsandbasicdesignofoffshoreoilandgasproduction.Thespecificcontentsincludeinflowperformanceofoilandgaswells,gas-liquidmultiphaseflowinwellbore,principleanddesignofoilextractionmethod,principleanddesignofgasproductionmethod,offshorewaterinjectionprocess,oilandgasreservoirreconstructiontechnology,productionsupporttechnologyandnewtechnologiesforhorizontalwellsandintelligentWells.Thepurposeofthiscourseistoenablestudentstohavethepreliminaryabilitytoselecttechnologicalmethods,carryouttechnologicaldesignandproductiondynamicanalysisonthebasisofmasteringthebasictheoriesandbasicknowledgeofoffshoreoilandgasproductionthroughlearning,preparenecessaryprofessionaltheoreticalknowledgeforsolvingpracticalproblemsinoffshoreoilproduction(gas)engineeringandengaginginscientificresearch.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務(wù)自選1M1掌握海洋油氣開采過程中人工舉升、注水、酸化和水力壓裂等工藝所涉及的基本知識、基本原理和設(shè)計方法。是1.42M2結(jié)合現(xiàn)場實際，培養(yǎng)學生對油、氣、水井工況的分析能力和解決問題能力。是3.13M3能夠針對井筒生產(chǎn)過程中的復(fù)雜流動問題，評估生產(chǎn)現(xiàn)狀，并提出預(yù)防、解除井筒流動困難的保障措施。是6.14M4能夠在工藝方案設(shè)計、新技術(shù)研發(fā)過程中擔任主要技術(shù)研發(fā)成員或角色，發(fā)揮積極作用。是9.25M5能夠就海洋油氣開采過程中的人工舉升工藝、分層注水工藝、儲層改造工藝等實際工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流。是10.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1緒論緒論本章重點難點：海洋油氣開采特點/////20緒論世界海洋石油工業(yè)的發(fā)展，我國海洋石油工業(yè)，海洋油氣開采特點。思政教育1：建國初期國外石油開采技術(shù)封鎖與突破。M11講授1查閱課外資料3第一章第一章海上油氣生產(chǎn)系統(tǒng)本章重點難點：海上油氣生產(chǎn)系統(tǒng)類型，水下采油樹類型，海上油氣生產(chǎn)系統(tǒng)選擇原則。/////41.11.1固定平臺生產(chǎn)系統(tǒng)樁基式平臺，重力式平臺，人工島，順應(yīng)式平臺。M10.5講授0.5查閱課外資料51.21.2浮式平臺生產(chǎn)系統(tǒng)油輪浮式生產(chǎn)系統(tǒng)，半潛式鉆井船浮式生產(chǎn)系統(tǒng)，自升式鉆井船浮式生產(chǎn)系統(tǒng)，張力腿平臺浮式生產(chǎn)系統(tǒng)，Spar平臺浮式生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)立管系統(tǒng)。M10.5講授0.5查閱課外資料61.31.3水下生產(chǎn)系統(tǒng)水下采油樹，水下底盤，水下管匯中心，水下設(shè)備控制系統(tǒng)，水下生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)點。M11講授1查閱課外資料71.41.4海上油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的選擇海上油氣生產(chǎn)系統(tǒng)選擇原則，典型的海上油氣生產(chǎn)系統(tǒng)。M10.5講授0.5查閱課外資料8第二章第二章油井流入動態(tài)與井筒多相流動計算本章重點難點：流入動態(tài)的基本概念與計算，Vogel方程及應(yīng)用，氣液混合物在井筒中的流動規(guī)律，流型，井筒流體流動能量構(gòu)成，井筒流體壓力和溫度分布計算步驟與方法。/////92.12.1油井流入動態(tài)單相液體滲流時的流入動態(tài)，油氣兩相滲流時的流入動態(tài)，組合型流入動態(tài)，油氣水三相流入動態(tài)。M13講授3查閱課外資料、作業(yè)102.22.2井筒多相流基本概念及能量平衡方程氣液混合物在管中的流動特性，井筒多相流能量平衡方程及壓力分布計算。M12講授2查閱課外資料、作業(yè)112.32.3氣液兩相管流計算方法Orkiszewski方法、Beggs-Brill方法。M11講授1查閱課外資料122.42.4井筒傳熱模型與流體溫度計算井筒熱傳遞，井筒流體溫度預(yù)測。M11講授/測試1查閱課外資料、作業(yè)13實驗1管流特征分析垂直井筒流型實驗，觀察流型特征M12實驗2實驗報告14第三章第三章海上采油工藝本章重點難點：油氣井完井工序和完井方法；自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成，節(jié)點系統(tǒng)分析方法與應(yīng)用，氣舉采油原理與系統(tǒng)組成，氣舉生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計方法，氣舉井故障分析，電泵采油原理與系統(tǒng)組成，電泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計方法，電泵井故障分析，水力射流泵采油原理與系統(tǒng)組成，水力射流泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計方法，水力射流泵井故障分析螺桿泵采油原理與系統(tǒng)組成，螺桿泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計方法，螺桿泵井故障分析。/////153.13.1完井方式井身結(jié)構(gòu)，直井完井方式，水平井完井方式，完井方式選擇。M1,M52講授2查閱課外資料163.23.2自噴采油與節(jié)點系統(tǒng)分析方法自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成，自噴井節(jié)點系統(tǒng)分析，嘴流動態(tài)。M1,M2,M52講授2查閱課外資料173.33.3氣舉采油氣舉采油原理，氣舉啟動，氣舉閥，氣舉采油設(shè)計，氣舉井生產(chǎn)影響因素分析，氣舉井典型故障類型及處理方法。M1,M2,M52講授2查閱課外資料,自學183.43.4電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵采油工作原理及其系統(tǒng)組成，電動潛油離心泵系統(tǒng)的安裝方式，電動潛油離心泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計，電動潛油離心泵油井工況分析，電動潛油離心泵油井典型故障類型及處理方法。M1,M2,M52講授2查閱課外資料，自學193.53.5水力射流泵采油水力射流泵采油系統(tǒng)，水力射流泵工作特性，水力射流泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計步驟，水力射流泵油井故障類型與處理方法。M1,M2,M51講授1查閱課外資料203.63.6螺桿泵采油螺桿泵采油系統(tǒng)，地面驅(qū)動螺桿泵井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計，螺桿泵井工況影響因素分析，螺桿泵井典型故障類型及處理方法。M1,M2,M51講授/測試1查閱課外資料、文獻綜述報告21實驗2海洋油氣常見生產(chǎn)工具及工藝認知實驗認識常用的井下工具，生產(chǎn)流程M12實驗2實驗報告22第四章第四章海上采氣工藝本章重點難點：氣井產(chǎn)能計算方法，氣井工作制度，排水采氣工藝原理及設(shè)計方法。/////234.14.1氣井產(chǎn)能分析穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產(chǎn)能公式，擬穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產(chǎn)能公式，氣井產(chǎn)能經(jīng)驗方程，完井方式對氣流入井動態(tài)的影響，水平氣井產(chǎn)能方程。M1,M2,M51講授1查閱課外資料244.24.2氣井井筒穩(wěn)定流動方程井筒中氣體穩(wěn)定流動能量方程，井筒摩阻計算，氣體通過井下安全閥的流動，氣體通過氣嘴的流動。M1,M2,M50.5講授0.5查閱課外資料254.34.3氣井生產(chǎn)與管理氣井合理產(chǎn)量的確定，氣井工作制度的確定，氣井排水采氣方法，含腐蝕流體的氣井生產(chǎn)，氣井常見生產(chǎn)異常情況及處理方法。M1,M2,M51講授/測試1查閱課外資料、文獻綜述報告26第五章第五章注水本章重點難點：水源選擇、水質(zhì)要求及注水地面系統(tǒng)；注水井吸水能力及改善吸水能力的措施；注水井系統(tǒng)設(shè)計；分層吸水能力。/////275.15.1注水水質(zhì)注水過程中的油層傷害，注水過程中的系統(tǒng)腐蝕，水質(zhì)標準。M1,M2,M51講授1查閱課外資料285.25.2水處理與注水系統(tǒng)水源選擇，注海水，注污水，注地層水，混注，注入系統(tǒng)，注水井投注及油井轉(zhuǎn)注程序。M1,M2,M51講授1查閱課外資料295.35.3注水井吸水能力注水井吸水能力評價指標，吸水能力測試方法，影響吸水能力的因素，改善吸水能力的措施，注水指示曲線的分析與應(yīng)用。M1,M2,M51講授1查閱課外資料305.45.4注水工藝注水管柱，注水工藝參數(shù)設(shè)計，嘴損曲線與配水嘴的選擇。M1,M2,M51講授/測試1查閱課外資料、文獻綜述報告31第六章第六章水力壓裂技術(shù)本章重點難點：水力壓裂增產(chǎn)原理；造縫機理、裂縫導(dǎo)流能力及增產(chǎn)效果預(yù)測；壓裂液與支撐劑；壓裂設(shè)計。/////326.16.1造縫機理裂縫起裂和延伸，油井應(yīng)力狀況，造縫條件。M1,M51講授1查閱課外資料336.26.2壓裂液壓裂液的任務(wù)與性能要求，壓裂液類型，壓裂液濾失性，壓裂液流變性。M1,M51講授1查閱課外資料346.36.3支撐劑支撐劑的性能要求，支撐劑的類型，支撐劑在裂縫內(nèi)的分布，支撐劑的選擇。M1,M51講授1查閱課外資料356.46.4水力壓裂設(shè)計影響水力壓裂井增產(chǎn)幅度的因素，裂縫幾何參數(shù)計算模型，水力壓裂效果預(yù)測，裂縫參數(shù)設(shè)計方法。M1,M51講授1查閱課外資料366.56.5壓裂工藝壓裂井層的選擇，確定入井材料，水力壓裂設(shè)計計算，水力壓裂工藝方式，壓后返排工藝，海上水力壓裂工藝。思政教育2：多級水力壓裂技術(shù)的封鎖與突破M1,M51講授/測試1查閱課外資料37實驗3支撐劑優(yōu)選及加砂方案設(shè)計測試不同支撐劑鋪置情況下的裂縫導(dǎo)流能力M1,M52實驗2實驗報告38第七章第七章酸處理技術(shù)本章重點難點：酸化增產(chǎn)原理；酸巖化學作用原理、酸的有效作用距離及增產(chǎn)效果評價；常用酸液種類、性能及添加劑；鹽酸處理工藝設(shè)計；土酸處理原理及工藝設(shè)計。/////397.17.1酸液與添加劑常用酸液種類與性能，酸液添加劑。M1,M50.5講授0.5查閱課外資料407.27.2碳酸鹽巖儲層酸化原理與方法鹽酸與碳酸鹽巖的化學反應(yīng)，影響酸巖反應(yīng)速度的因素。M1,M50.5講授0.5查閱課外資料417.37.3砂巖油氣層的土酸處理砂巖地層土酸處理原理，土酸處理設(shè)計。M1,M51講授1查閱課外資料427.47.4酸化壓裂技術(shù)酸液的濾失，酸液損耗，酸巖復(fù)相反應(yīng)有效作用距離，前置液酸壓設(shè)計方法。M1,M51.5講授1.5查閱課外資料437.57.5酸處理作業(yè)實施工藝酸處理井層的選擇，酸處理方式，酸處理井的排液。M1,M50.5講授/測試0.5查閱課外資料、文獻綜述報告44第八章第八章海上油氣生產(chǎn)保障技術(shù)本章重點難點：油井堵水技術(shù)，注水井調(diào)剖技術(shù)，侵蝕機理與控制技術(shù)，清防砂工藝技術(shù)，清防蠟工藝技術(shù)，瀝青質(zhì)防治技術(shù)，高凝油與稠油開采工藝與降粘技術(shù)，天然氣水合物防治技術(shù)，嚴重段塞流形成機理及控制方法。/////458.18.1油井堵水技術(shù)油井出水原因及找水技術(shù)，油井封堵水技術(shù)，油井化學堵水工藝措施。M30.5講授0.5查閱課外資料468.28.2注水井調(diào)剖技術(shù)注水井化學調(diào)剖原理，調(diào)剖劑及其分類，深部化學調(diào)剖，防止調(diào)剖劑傷害非目的層的方法，示蹤劑檢測。M30.5講授0.5查閱課外資料478.38.3侵蝕與控制技術(shù)侵蝕機理，砂蝕率與速度閾值，侵蝕控制。M31講授1查閱課外資料488.48.4儲層出砂與防治技術(shù)儲層出砂原因，防砂方法，清砂方法。M32講授2查閱課外資料498.58.5蠟與瀝青質(zhì)防治技術(shù)蠟的防治，瀝青質(zhì)的防治，稠油與高凝油開采技術(shù)。M31.5講授1.5查閱課外資料508.68.6防垢與清垢技術(shù)油田垢的分布與成因，油田水結(jié)垢機理，油田水結(jié)垢的主要類型及影響因素，油田水結(jié)垢的預(yù)測，防垢方法，除垢方法。M30.5講授/測試0.5查閱課外資料、文獻綜述報告51第九章第九章水平井與智能井生產(chǎn)技術(shù)本章重點難點：水平井底水脊進機理，水平井產(chǎn)液剖面控制技術(shù)，智能井系統(tǒng)組成，智能井井下監(jiān)測與控制技術(shù)。/////529.19.1水平井調(diào)流控水生產(chǎn)技術(shù)水平井底水脊進，水平井中心管生產(chǎn)技術(shù)，水平井變密度射孔生產(chǎn)技術(shù)，水平井被動型流入控制裝置生產(chǎn)技術(shù)，水平井主動型流入控制裝置生產(chǎn)技術(shù)，水平井智能分段開采管柱生產(chǎn)技術(shù)。M41講授1查閱課外資料539.29.2智能井生產(chǎn)技術(shù)智能井工作原理與系統(tǒng)組成，智能井技術(shù)優(yōu)勢與應(yīng)用范圍，智能井井下監(jiān)測技術(shù)，智能井井下生產(chǎn)控制技術(shù)，智能井井下監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與生產(chǎn)優(yōu)化。M41講授/測試1查閱課外資料、文獻綜述報告四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1、第2章布置6~8道題目,考核學生對油井流入動態(tài)、井筒多相流以及井筒流體溫度基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力題型主要有計算題。2、成績采用百分制,根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。10%2課堂小測試1、每章布置2-3道課堂小測試題目，采用QQ群在線提交方式，考核學生對本章授課內(nèi)容的掌握程度。2、測試采用百分制，根據(jù)測試準確性、是否按時上交完成評分。20%3實驗1、本課程6個學時實驗,共3次實驗。2、成績采用百分制,根據(jù)實驗完成情況評分。3、考核學生對井筒多相流體流型、水力裂縫導(dǎo)流能力知識的應(yīng)用能力，從流型控制、提高壓裂效果等技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。10%4文獻綜述1、根據(jù)各章講授內(nèi)容，課外閱讀1-2篇SPE文獻，并完成相應(yīng)的文獻綜述報告。2、成績采用百分制，根據(jù)報告完成情況評分。3、培養(yǎng)學生國際視野，掌握本領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢。20%5期末考試1、閉卷考試,成績采用百分制,卷面成績總分100分。2、主要考核學生對海洋油氣開采基本知識的掌握能力,學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力,題型主要有簡答題、分析題、計算題等。40%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成,解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B-獨立思考、按時完成,解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C-獨立思考、按時完成,解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。D-作業(yè)抄襲,未能按時完成,解題思路混亂2M1課堂小測試10%A-答題思路清晰，答案正確。B-答題思路清晰，答案比較正確。C-答題思路比較清晰，答案比較正確。D-答題思路混亂，答案正確率小于60%。3M1實驗20%A-實驗過程中認真完成實驗要求,得到正確的實驗結(jié)果,實驗報告格式正確,步驟敘述清楚,正確分析實驗數(shù)據(jù),從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。B-實驗過程中認真完成實驗要求,得到正確的實驗結(jié)果,實驗報告格式正確,步驟敘述比較清楚,正確分析實驗數(shù)據(jù),從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得比較有效的結(jié)論。C-實驗過程中認真完成實驗要求,不能得到正確的實驗結(jié)果,實驗報告格式正確,步驟敘述清楚,沒有正確分析實驗數(shù)據(jù),但結(jié)合理論分析可以從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。D-實驗過程中不能完成實驗要求,不能得到正確的實驗結(jié)果,不能從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。4M1文獻綜述10%A-報告書寫清楚，思路清晰，文字表達流暢、清楚，最新成果總結(jié)完善。B-報告書寫清楚，思路清晰，文字表達流暢，最新成果總結(jié)較完善。C-報告書寫比較清楚，思路比較清晰，文字表達較流暢，成果總結(jié)較完善。D-報告書寫混亂，思路不清晰，文字表達不清楚。5M1期末考試40%（見試卷評分標準）6M2課堂小測試10%A-答題思路清晰，答案正確。B-答題思路清晰，答案比較正確。C-答題思路比較清晰，答案比較正確。D-答題思路混亂，答案正確率小于60%。7M2實驗30%A-實驗過程中認真完成實驗要求,得到正確的實驗結(jié)果,實驗報告格式正確,步驟敘述清楚,正確分析實驗數(shù)據(jù),從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。B-實驗過程中認真完成實驗要求,得到正確的實驗結(jié)果,實驗報告格式正確,步驟敘述比較清楚,正確分析實驗數(shù)據(jù),從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得比較有效的結(jié)論。C-實驗過程中認真完成實驗要求,不能得到正確的實驗結(jié)果,實驗報告格式正確,步驟敘述清楚,沒有正確分析實驗數(shù)據(jù),但結(jié)合理論分析可以從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。D-實驗過程中不能完成實驗要求,不能得到正確的實驗結(jié)果,不能從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。8M2文獻綜述20%A-報告書寫清楚，思路清晰，文字表達流暢、清楚，最新成果總結(jié)完善。B-報告書寫清楚，思路清晰，文字表達流暢，最新成果總結(jié)較完善。C-報告書寫比較清楚，思路比較清晰，文字表達較流暢，成果總結(jié)較完善。D-報告書寫混亂，思路不清晰，文字表達不清楚。9M2期末考試40%（見試卷評分標準）10M3課堂小測試40%A-答題思路清晰，答案正確。B-答題思路清晰，答案比較正確。C-答題思路比較清晰，答案比較正確。D-答題思路混亂，答案正確率小于60%。11M3文獻綜述20%A-報告書寫清楚，思路清晰，文字表達流暢、清楚，最新成果總結(jié)完善。B-報告書寫清楚，思路清晰，文字表達流暢，最新成果總結(jié)較完善。C-報告書寫比較清楚，思路比較清晰，文字表達較流暢，成果總結(jié)較完善。D-報告書寫混亂，思路不清晰，文