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1、采油工程教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Petroleum production engineering2、课程类别：专业课程3、课程学时：总学时64，实验学时64、学 分：4学分5、先修课程：工程流体力学、油层物理、油气渗流力学、油藏工程6、适用专业：石油工程7、大纲执笔：石油工程教研室 李颖川8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定(修订)时间：2006.11二、课程的目的与任务该课程为石油工程专业学生必修专业课程之一。本门课程是从油层出发，全面阐述石油开采方法的一门综合性专门技术。该课程主要保证学生掌握各项采油工艺的基础理论和技术原理，熟悉相应问题的工程背景，培养学生分析解
2、决实际采油工程问题的能力和从事生产管理、工艺设计等实际工作的能力，掌握解决采油工程问题的思路和方法。三、课程的基本要求通过本门课程的学习，要求学生系统地掌握油井生产系统流动过程的动态规律、各种采油方式和增产工艺措施的基本原理和设计方法。力图建立采油系统工程观念，掌握采油工艺的基础理论和采油工程设计方法及施工技能。四、教学内容、要求及学时分配(一)理论教学第一章 油井基本流动规律（10学时）教学内容及学时分配：第一节 油气流入动态（4学时）一、油气两相渗流的流入动态二、含水及多层油藏油井流入动态三、完井方式对油井流入动态的影响四、预测未来油井流入动态第二节 气液两相管流基本概念及基本方程（2学时
3、）一、气液两相管流的滑脱现象及特性参数二、气液两相管流的流型三、气液两相管流压力梯度方程及求解步骤第三节 气液两相管流计算方法（2学时）一、垂直管两相上升Orkiszewski方法二、倾斜（水平）管两相流计算方法三、环形空间流动的处理方法第四节 嘴流动态（2学时）一、单相气体嘴流二、气液两相嘴流教学要求：明确采油工程的地位、研究对象、课程特点及其学习方法。了解采油生产系统组成和采油方法及油井增产措施的基本原理，初步建立采油系统工程概念。掌握垂直井和水平井单相油流产能预测理论和方法，正确计算绘制目前和未来溶解气驱油井及产水情况下的流入动态曲线，综合分析射孔和砾石充填完井方式对油井流入动态的影响。
4、 了解气液两相管流（油井举升及地面集输管流）的基本知识。通过两相流管实验观查和认识两相流流型及其变化。重点掌握垂直管和倾斜管（水平管）两相流压降计算方法。掌握油嘴节流基本理论和动态规律。重点：油井流入动态和两相管流压降计算方法。难点：油嘴节流基本理论和两相流液相滞留特性。第二章 自喷及气举采油（8学时）教学内容及学时分配：第一节 自喷井节点系统分析（4学时）一、基本概念和分析步骤二、节点分析方法及其应用第二节 气举采油（4学时）一、气举采油方式及气举管柱二、气举的启动压力与工作压力三、气举阀四、连续气举设计教学要求：明确自喷井各流动过程的协调原理，掌握自喷井节点系统分析方法和实施步骤。了解气举
5、方式及类型，明确气举采油的基本原理特点和适用条件。掌握气举阀的结构类型、工作原理和连续气举工艺设计方法。重点：油井协调概念及自喷井节点系统分析方法，连续气举设计方法。难点：气举井的卸载过程和气举阀的工作原理。第三章 有杆泵采油（12学时）教学内容及学时分配：第一节 有杆抽油装置（1学时）一、抽油机二、抽油泵三、抽油杆柱第二节 抽油机悬点运动（1学时）一、简化分析二、精确分析第三节 抽油机悬点载荷（2学时）一、悬点静载荷及其理论示功图二、悬点动载荷三、摩擦载荷四、悬点最大和最小载荷第四节 抽油机平衡计算（1学时）一、平衡方式及其原理二、平衡计算第五节 减速器扭矩及电动机功率计算（1学时）一、扭矩
6、计算二、扭矩曲线的应用三、电动机功率计算第六节 泵效分析（2学时）一、柱塞冲程损失对泵效的影响二、气体对泵效的影响三、漏失对泵效的影响四、提高泵效的措施第七节 抽油系统选择设计（2学时）一、确定下泵深度二、抽油杆强度计算和杆柱设计三、抽油机选择第八节 抽油井生产分析及系统效率（2学时）一、环空液面探测二、抽油泵工作状况分析三、井下示功图的计算机诊断四、系统效率分析五、提高系统效率的途径教学要求：掌握机-杆-泵装置的基本理论和常规工程计算方法。正确地选择抽油设备和进行抽油系统的生产分析。重点：机-杆-泵工作过程的力学分析及示功图分析。难点：泵效分析，减速器扭矩计算。第四章 无杆泵采油（4学时）教
7、学内容及学时分配：第一节 潜油电泵采油 （1学时）一、潜油电泵举升系统二、井下多极离心泵工作特性三、潜油电泵系统设计四、潜油电泵井的节点分析方法第二节 水力活塞泵采油 （1学时）一、水力活塞泵采油系统组成和类型二、水力活塞泵的结构及型号工作原理三、水力活塞泵的结构和工作原理四、水力活塞泵系统设计第三节 水力射流泵采油 （1学时）一、射流泵结构、工作原理及优缺点二、射流泵的型号三、射流泵动态特性四、射流泵的选择第四节 螺杆泵采油 （1学时）一、螺杆泵的结构及工作原理二、螺杆泵的工作特性三、螺杆泵系统设计教学要求：掌握潜油电泵、水力活塞泵、水力射流泵、螺杆泵四种机械采油方式的采油系统的装置及其工作
8、原理和主要特点。了解影响四种无杆泵工作特性的主要因素。正确地设计各种无杆泵采油装置和分析采油系统生产动态。重点：四种机械采油方式的采油装置及其工作原理和设计方法。难点：水力活塞泵采油装置的类型及其工作原理。第五章 注水（4学时）教学内容及学时分配：第一节 水质（1学时）一、注水过程中油层伤害的因素二、注水井油层特定堵塞机理三、油田生产对注水水质的基本要求四、水质的指标体系五、注入水水质推荐标准六、水质标准的制定方法第二节 水源及水处理（1学时）一、水源选择二、水处理措施三、水处理流程第三节 注水井动态（1学时）一、流度比与吸水指数二、注水井的注水量三、吸水能力因素分析四、注水指示曲线分析与应用
9、第四节 注水工艺（1学时）一、注水工艺参数设计二、注入系统三、实施注水四、注水井工艺措施教学要求：明确注水工程的任务和注水对水质处理的技术要求。掌握注水井动态分析、注水管理方法和常用稳油控水方法。重点：注水过程中油层伤害的因素分析。难点：注水对水质处理的技术要求。第六章 水力压裂（12学时）教学内容及学时分配：第一节 水力压裂造缝机理（2学时）一、地应力力分析二、裸眼井水力压裂造缝机理三、地应力场测量及计算第二节 压裂液（2学时）一、压裂液类型二、压裂液添加剂三、压裂液流变性四、压裂液的滤失性五、压裂液对地层的污染第三节 支撑剂（1学时）一、支撑剂类型二、支撑剂性能三、支撑剂选择第四节 水力压
10、裂裂缝延伸模型（2学时）一、卡特面积公式二、PKN模型三、CGD模型四、CGD和PKN模型的比较第五节 支撑剂输送（1学时）一、支撑剂沉降特性二、沉降型布砂设计三、悬浮型布砂设计四、改善支撑剂在裂缝中分布的方法第六节 水力压裂评价（1学时）一、水力裂缝评估二、工艺效果分析三、水力压裂经济评价第七节 水力压裂设计（2学时）一、选井选层二、确定入井材料三、水力压裂设计计算第八节 水力压裂工艺技术（1学时）一、分层及选择性压裂二、控缝高压裂技术教学要求：对岩石破裂机理、裂缝延伸状况、压裂液、支撑挤类型及其性能，填砂裂缝导流能力及其影响因素，水力压裂计算模拟、压裂设计方法、水力压裂经济评价等的分析理论
11、，掌握水力压裂基本概念、基本设计方法。了解水力压裂三维延伸优化设计及适于不同储层条件和压裂施工目的水力压裂新工艺、新技术。重点：压裂机理、裂缝延伸机理。难点：压裂模拟计算、压裂设计。第七章 酸化（10学时）教学内容及学时分配：第一节 酸化增产原理（2学时）一、酸化工艺分类二、酸化增产原理第二节 酸岩化学反应当量及反应产物（2学时）一、酸岩反应的化学当量二、酸岩反应生成物状态第三节 酸岩化学反应动力学（2学时）一、酸岩化学反应机理二、酸岩反应速度及动力学方程三、酸岩反应速度的室内确定及动力学参数测定四、影响酸岩反应速度的因素第四节 碳酸盐岩储层酸化设计计算（1学时）一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布
12、及有效作用距离二、酸蚀裂缝导流能力的计算三、酸化增产倍比预测第五节 砂岩储层酸化设计计算（1学时）一、砂岩储层酸化酸浓度及矿物浓度分布二、砂岩储层酸化的孔隙度和渗透率分布三、砂岩酸化效果预测第六节 酸化工艺设计（1学时）一、酸化处理井和层的选择二、常用酸化工艺三、酸压设计四、基质酸化处理设计第七节 酸液及添加剂（1学时）酸液类型及选择酸液添加剂及选择教学要求：掌握酸岩反应机理、基本酸岩反应特性的分析方法，酸液及其添加剂的选择及评价、基质酸化和压裂酸化设计计算模拟方法。分析基质酸化后孔隙度、渗透率分布、压裂酸化酸蚀裂缝有效作用距离及酸蚀裂缝导流能力。掌握酸化工艺技术的基本概念，选择方法、基本设计
13、方法。了解酸化优化设计及酸化新工艺、新技术、新材料。重点：酸岩反应机理、酸化工艺设计。难点：酸化模拟设计计算、酸化优化设计。第八章 油井防砂、防蜡与堵水工艺技术（自学）第九章 稠油和高凝油的开采技术（自学） (二)实验教学1、实验课的目的和要求使学生了解气、液两相在垂直管中的流态变化，综合分析其现象；了解两相垂直管流实验原理、装置流程、操作测试方法。了解游梁式抽油机及深井泵的结构、工作原理。掌握管式泵、杆式泵、水力活塞泵、电潜泵、螺杆泵结构各部件的结构及用途。2、实验内容和占用学时的具体分配（1）两相垂直管流实验 实验学时： 2学时 综合型1）实验目的要求：研究气、液两相在垂直管中的流态变化，
14、综合分析其现象；了解两相垂直管流实验原理、装置流程、操作测试方法。测定不同气量下的产液量和气体体积流量，并观察其流态，绘制QV曲线。确定始喷点、停喷点、最高效率点和最大产量点。掌握两相垂直管流的基本变化规律。2）实验仪器设备：气液两相垂直管流实验装置、空气压缩机、离心式压缩机模型、往复式压缩机模型、螺杆式压缩机模型、计时器、光电转换器、精密压力表、转子流量计、恒液位水箱、气体调压阀、稳压器、电磁阀、空气包、模拟井筒、输水管线、氧气管等。（2）抽油机及有杆泵模型抽水实验 实验学时： 2学时 综合型1）实验目的要求：观察了解无游梁式抽油机、游梁式抽油机及深井泵的结构、工作原理。测定（有）无气体影响时的抽汲液量，计算其泵效，分析气体对泵效的影响、气锚防气效果。掌握深井泵的结构、工作原理和影响泵效的因素，观察已剖管式泵、杆式泵、结构。掌握它们各部件的结构及用途；拆装深井泵。 2）实验仪器设备：教学游梁式抽油实验装置、无游梁式抽油机、空气压缩机、计时器、光电转换器、精密压力表、转子流量计、气体调压阀、氮气瓶、液压阀、电磁阀，油泵阀模型、筒式杆式泵模型、油泵阀模型，已剖管式泵、杆式泵、水力活塞泵，未剖深井泵、管钳、手套、黄油等。（3）无杆泵模型及采油作业现场参观 实验学时： 2学时 验证型1）实验目的要求：观察了解、掌握电潜泵、螺杆泵、水力活塞泵
