黑龙江自考石油工程独本石油工程考试大纲.docx

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黑龙江自考石油工程独本石油工程考试大纲

黑龙江省高等教育自学考试

石油工程（080105）专业（独立本科段）

石油工程考试大纲

（课程代码6337）

黑龙江省高等教育自学考试委员会办公室

二○○九年四月

适用专业：

石油工程（独立本科段）；

学时:

216

一、课程的性质目的和任务

本课程是石油工程专业的主干课，通过本课程的学习，应使学生掌握石油工程领域中广泛应用的工艺技术及其基本原理，从而为学生学习后继专业课及从事石油工程的设计计算、应用研究及工程管理提供必备的专业知识。

二、课程的基本要求

本课程应在工程力学、工程流体力学、油层物理、渗流力学、油气田开发地质基础、开发测井等课程后学习，本课程的学习将为课程设计、毕业设计及有关专业选修课奠定基础，从而使学生较为全面地完成专业基本技能训练。

学生学完本课程后达到的知识与能力目标：

1.掌握油气田开发的基础知识及开发方案设计的基本原理、方法，会进行油田开发技术及经济指标计算；

2.掌握岩石力学的基本性质、常用钻头结构及其破岩原理，能够根据地质岩性正确选择钻头；

3.掌握钻井技术参数的优选方法及井身剖面设计与控制方法，能正确进行井身剖面设计及钻井参数优选；

4.掌握井控原理及技术；

5.掌握提高固井质量、完井效果的方法、能正确选择固井完井技术；

6.掌握不同条件下油井流入动态及生产系统节点分析方法，会绘制IPR曲线；

7.掌握油气井举升系统的工作原理与影响因素，能够正确选择、设计举升方式；

8.掌握分层注入工艺及其系统设计方法；

9.掌握油水井增产增注措施的基本原理及提高措施效果的途径；

10.掌握特殊油藏条件下（出油、结蜡、出水、稠油）典型的开采工艺；

11.掌握油田开发动态分析的经验方法、物质平衡方法及油田开发调整方法。

三、课程内容和考核目标

第一章油田开发基础及开发方案（42学时）

（一）学习目标

一个油田在明确的开发技术方针指导下，要想进入正规的开发，必须编制好油田开发方案，最后制定出符合实际、技术上先进、经济上优越的方案，这些就是本章所要介绍的主要内容。

通过本章的学习，学生应该掌握油田开发方案的相关基础知识，能够对油田的开发程序、开发方式、层系划分、注水方式、井网密度、布井方式及经济指标等因素进行充分的论证、细致的分析对比，制定合理的开发方案优化及选择方法。

（二）课程内容

第一节油田开发方案的主要内容及资料准备（4学时）

1.油田开发方案的主要内容

2.油田开发方案所需资料

第二节油田地质模型的建立（4学时）

1.地层

2.构造

3.储集层

4.隔层及夹层

5.油藏

6.储量

第三节储集层精细地质研究（4学时）

1.储集层精细研究的分类及储层非均质性的五个层次

2.储集层精细研究的特点和内容

3.储集层预测内容及方法

第四节整装储量油田合理开发程序（4学时）

1.开辟生产试验区，目的及原则

2.分区钻开发资料井，目的及部署原则

3.部署基础井网，部署对象、任务及部署原则

4.编制正式开发方案，原则

5.正式开发方案的实施

第五节断块油田合理开发程序（4学时）

1.断块油田的地质特点

2.断块油田的主要类型及各自特点

第六节油藏驱动方式及开采特征（4学时）

1.弹性驱动的概念

2.溶解气驱动的概念

3.水压驱动的概念、分类及各自的特点

4.气压驱动的概念

5.重力驱动的概念

第七节多油层油田开发层系的划分与组合（4学时）

1.划分开发层系的意义

2.划分开发层系的原则

第八节砂岩油田注水开发（4学时）

1.油田注水方式的概念、分类及各自的条件、分类、特点

2.选择注水方式的原则

3.影响注水方式选择的因素

第九节井网密度（4学时）

1.井网密度、合理井网密度和极限井网密度的概念

2.确定井网密度时要考虑的几个关系

第十节油田开发技术指标计算方法（4学时）

1.油藏数值模拟的概念及能解决的问题

第十一节油田开发方案的经济评价及选择（2学时）

（三）考核知识点

1.油田开发方案的主要内容及所需资料

2.油田地质模型包括哪些

3.储集层精细地质研究

4.整装储量油田、断块油田合理开发程序

5.油藏驱动方式及开采特征

6.划分开发层系的意义及原则

7.油田注水方式的概念、分类、原则及影响因素

8.井网密度、合理井网密度和极限井网密度的概念，确定井网密度时要考虑的几个关系

9.油藏数值模拟的概念及能解决的问题

（四）考核要求

1.识记

（1）油田开发的概念及相关知识

（2）地层的概念

（3）油藏各驱动方式的概念

（4）注水方式、面积注水方式的概念

（5）井网密度的概念

2.领会

（1）精细油藏描述的特点

（2）储集层预测内容及方法

（3）油藏驱动方式的分类

（4）面积注水方式的分类

（5）油藏数值模拟的概念及其能够解决的问题

3.简单应用

（1）油田开发方案的主要内容及所需资料

（2）油田地质模型包括哪些内容

（3）储层非均质性的五个层次

（4）储层精细研究的内容

（5）形成刚性水驱和弹性水驱的条件

（6）划分开发层系的意义及原则

（7）两种注水方式的条件及特点及影响注水方式选择的因素

（8）什么是合理和极限井网密度，确定井网密度时要考虑的因素有哪些

4.综合应用

（1）整装储量油田的合理开发程序

（2）断块油田合理开发程序

第二章岩石与钻头（20学时）

（一）学习目标

本章着重介绍钻井工程有关岩石与钻头及其相互作用的相关内容。

通过本章课程的学习，学生应了解简单应力条件下岩石的强度，复杂应力条件下岩石的强度和岩石的耐磨性及可钻性，从材料力学的角度分析岩石及钻头的性质，了解刮刀钻头、牙轮钻头及金刚石钻头的结构、类型及破岩原理等等。

（二）课程内容

第一节岩石的力学性质（4学时）

1.岩石力学性质的内容及各自的概念

2.岩石应力-应变曲线的涵义

3.简单应力条件下岩石的强度

4.岩石各个弹性常数的概念及确定方法

第二节岩石的耐磨性与可钻性（4学时）

1.岩石耐磨性的概念

2.岩石可钻性的概念

第三节刮刀钻头及其破岩原理（4学时）

1.刮刀钻头的特点

2.刀翼结构角的组成及概念

第四节牙轮钻头及其破岩原理（4学时）

1.牙轮钻头的分类

2.牙轮钻头的复合运动

3.牙齿对地层的剪切作用

4.牙轮上牙齿的布置原则

第五节金刚石钻头及其破岩原理（4学时）

1.PDC钻头组成

2.PDC钻头的破岩机理

（三）考核知识点

1.岩石力学性质的内容，各自概念，应力-应变曲线及简单应力条件下岩石的强度

2.岩石的耐磨性与可钻性的概念

3.刮刀钻头的特点，刀翼结构角的组成及概念

4.牙轮钻头及其破岩原理

5.PDC钻头的组成及其破岩原理

（四）考核要求

1.识记

（1）岩石的变形特征和强度特征

（2）岩石常规抗压强度的概念

（3）岩石的耐磨性与可钻性

2.领会

（1）岩石力学性质的两个方面

（2）岩石抗压、抗剪切、抗弯、抗拉强度的关系

（3）岩石的弹性常数及概念

（4）刮刀钻头刀翼结构角及各自概念

（5）牙轮钻头的分类，复合运动及牙齿的滑动

3.简单应用

（1）岩石应力-应变曲线的涵义

（2）岩石抗拉强度确定方法及原理

（3）刮刀钻头的特点

（4）牙轮钻头牙轮上牙齿的布置原则

（5）PDC钻头的结构及破岩原理

4.综合应用

第三章井眼轨道设计与控制（10学时）

（一）学习目标

井眼轨道设计是钻井作业的基础。

通过本章的学习，可以使学生了解井眼轨道设计的基础知识，能够根据油田地质情况、地面条件和钻采技术水平等进行直井、定向井、水平井、丛式井或多底分支井的轨道设计，并了解相关井眼轨道测量仪器的原理及应用。

（二）课程内容

第一节井眼轨道设计的原则和方法（4学时）

1.井眼曲率及井身剖面的基本概念

2.油气井分类

3.二维井眼轨道的组成

第二节钻柱及下部钻具组合设计（2学时）

第三节井眼轨道控制理论与技术（2学时）

第四节短曲率半径水平井、径向水平井钻井系统简介（2学时）

（三）考核知识点

1.井眼曲率的概念

2.井身剖面各参数的基本概念

3.油气井的各种分类

4.定向井的分类及各类型的概念

5.二维井眼轨道的组成

（四）考核要求

1.识记

（1）井眼曲率的概念

（2）井身剖面各参数的基本概念

（3）各种定向井的概念

2.领会

（1）油气井的各种分类

（2）二维井眼轨道的组成

3.简单应用

（1）油气井按深度分类的划分标准

（2）定向井的分类

4.综合应用

第四章钻井液（10学时）

（一）学习目标

本章着重学习粘土矿物的组成和性能及其对钻井液性能的影响；钻井液密度和流变性的调控方法及其对钻井作业的影响等内容；常用钻井液的性能、特点及选择钻井液体系的方法等。

（二）课程内容

第一节粘土基本知识（4学时）

1.几种主要粘土矿物的晶体构造及特点

2.粘土的吸附及水化作用

3.钻井液的稳定性的相关概念

第二节钻井液性能及调控（4学时）

1.钻井液密度的要求

2.钻井液密度的调整方法

第三节常用钻井液简介（2学时）

（三）考核知识点

1.钻井液的作用及钻井液技术的发展

2.粘土晶体构造的基本单位，粘土矿物及各自晶体结构特点

3.粘土吸附作用及水化作用的概念，吸附分类，水化机理及影响水化膨胀的因素

4.钻井液沉降稳定性和聚结稳定性的概念

5.钻井液密度的作用及调整方法

（四）考核要求

1.识记

（1）粘土吸附及水化作用的概念

（2）粘土电荷的分类

（3）钻井液沉降稳定性和聚结稳定性

2.领会

（1）钻井液技术的发展

（2）粘土晶体构造的基本单位

（3）粘土矿物及各自晶体结构特点

（4）调整钻井液密度的方法

3.简单应用

（1）钻井液的作用

（2）吸附作用的分类

（3）常见阳离子交换能力强弱顺序

（4）钻井液密度的主要作用

4.综合应用

（1）粘土水化膨胀机理及影响因素

第五章优选参数钻井（4学时）

（一）学习目标

钻井参数可分为固定参数和可调参数两类，将在本章进行介绍。

本章内容要求简单了解，做到熟悉影响钻井速度的因素和钻井参数的优选方法等内容，不作为重点考试内容

（二）课程内容

第一节钻井参数作用机理（1学时）

第二节水力参数的优选（1学时）

第三节钻进参数优选（1学时）

第四节多元钻进模式（1学时）

第六章油气井压力预测与控制（3学时）

（一）学习目标

通过本章学习，学生应达到了解井下高压条件下流体及岩石所受各种压力的概念及特点，并能进行简单的压力预测的水平。

掌握油气井压力预测与控制的基本理论和技术，这对提高钻井工程质量，降低钻井成本具有十分重要的意义。

本章内容不做重点考试内容。

（二）课程内容

第一节地层压力及其预测（1学时）

第二节地层破裂压力及其预测（1学时）

第三节地层-井眼系统的压力预测（1学时）

（三）考核知识点

1.地下各种压力的概念

2.常用压井方法

（四）考核要求

1.识记

（1）地下各种压力的概念

2.领会

（1）常用压井方法

第七章固井与完井（16学时）

（一）学习目标

固井与完井不仅是油气井建井过程中的一个重要环节，而且是衔接钻井和采油工程且又相对独立的一项系统工程。

通过本章的学习，要求学生对固井和完井的基本概念，工序有清楚的认识，掌握影响固井质量的因素及完井方式的选择等知识。

（二）课程内容

第一节井身结构（4学时）

1.入井套管层次及各层次套管的作用

2.影响油层套管下入深度的因素

第二节套管柱设计（2学时）

第三节注水泥（2学时）

第四节钻开生产层（2学时）

第五节完井方式（4学时）

1.垂直完井方式的分类

2.水平完井方式的分类

3.完井井口装置的组成及油管头、采油树的作用

第六节试油（2学时）

（三）考核知识点

1.固井的概念

2.井身结构的组成

3.入井套管层次及各层次套管的作用

4.影响油层套管下入深度的因素

5.垂直完井方式及水平完井方式的分类

6.完井井口装置的组成及油管头、采油树的作用

7.试油的概念

（四）考核要求

1.识记

（1）固井的概念

（2）试油的概念

2.领会

（1）井身结构的组成

（2）影响油层套管下入深度的因素

（3）油管头、采油树的作用

3.简单应用

（1）表层套管、技术套管、油层套管的作用

（2）垂直完井方式

（3）水平完井方式

（4）完井井口装置的组成

第八章油气井流入动态（10学时）

（一）学习目标

通过本章的学习，学生应掌握流入动态的基本概念和基本公式，能看懂流入动态曲线，即IPR曲线。

能够进行油气两相渗流时流入动态的修正，完成组合型流入动态曲线的绘制，并了解其它复杂型流入动态曲线的绘制方法。

（二）课程内容

第一节单相流体渗流时的流入动态（4学时）

1.流压和生产压差的概念

2.单相流产量公式及采油指数

3.绝对无阻流量的概念

第二节油气两相渗流时的流入动态（4学时）

1.沃格尔型流入动态及沃格尔方程

2.流动效率及表皮因子，斯坦丁方法及哈里森方法

3.组合型流入动态分析

第三节复杂条件下的流入动态（2学时）

（三）考核知识点

1.流压和生产压差的概念

2.油气井流入动态及流入动态曲线的概念

3.单相流流量方程及采油指数的概念及表达式

4.绝对无阻流量的概念

5.沃格尔方程

6.流动效率及表皮因子的概念

7.斯坦丁方法及哈里森方法的计算范围

8.组合型流入动态的沃格尔方程，两相流采油指数计算

（四）考核要求

1.识记

（1）流压和生产压差的概念

（2）油气井流入动态及流入动态曲线的概念

（3）绝对无阻流量的概念

2.领会

（1）沃格尔方程

（2）流动效率及表皮因子的概念

3.简单应用

（1）单相流流量方程及采油指数的概念及表达式

（2）斯坦丁方法及哈里森方法的计算范围

（3）组合型流入动态的沃格尔方程

4.综合应用

（1）两相流采油指数计算

第九章自喷采油及节点系统分析（8学时）

（一）学习目标

通过本章的学习，学生应首先了解各种人工举升方法，在此基础上掌握自喷井生产系统中的流体流动规律，自喷井分层开采工艺，并掌握节点系统分析的基本概念及求解方法，

（二）课程内容

第一节自喷采油（4学时）

1.自喷井生产系统的四个过程

2.井筒中流体流动的能量来源及能量损失，油管中流体的流动型态

3.滑脱及滑脱损失，常用的气液两相流动模型

4.临界流动的概念

5.自喷井分层开采

第二节节点系统分析（4学时）

1.节点的概念、分类及各个分类的概念

2.节点系统分析的解题步骤

3.普通节点分析及函数节点分析

（三）考核知识点

1.自喷井生产系统的四个过程

2.井筒中流体流动的能量来源及能量损失，油管中流体的流动型态

3.滑脱及滑脱损失的概念

4.常用的气液两相流动模型

5.临界流动的概念

6.自喷井分层开采

7.节点的概念、分类及各个分类的概念

8.节点系统分析的解题步骤

（四）考核要求

1.识记

（1）滑脱及滑脱损失的概念

（2）临界流动的概念

（3）常用的气液两相流动模型

2.领会

（1）自喷井生产系统的四个过程

（2）井筒中流体流动的能量来源及能量损失

（3）自喷井分层开采的分类

3.简单应用

（1）油管中流体的流动型态

（2）节点系统分析的解题步骤

第十章有杆泵采油（34学时）

（一）学习目标

本章主要介绍游梁式有杆泵采油法，要求学生掌握游梁式抽油机悬点运动规律及载荷计算，抽油机平衡原理及平衡计算，熟悉扭矩曲线，了解影响泵效的因素及提高泵效的措施及有杆泵采油系统的选择设计方法等。

（二）课程内容

第一节系统组成及泵的工作原理（4学时）

1.系统组成及抽油装置

2.泵的工作原理

第二节抽油机的悬点运动规律（4学时）

1.简谐运动模型

2.曲柄滑块机构模型

第三节抽油机悬点载荷计算（4学时）

1.悬点承受的载荷，分类及各自的特点

2.悬点的最大和最小载荷计算

第四节抽油机的平衡计算（4学时）

1.不平衡的危害

2.平衡原理

3.平衡方式

4.平衡计算

第五节抽油机曲柄轴扭矩及电动机功率计算（4学时）

1.负荷扭矩

2.扭矩因数

第六节影响泵效的因素及提高泵效的措施（4学时）

1.泵效的概念及影响因素

2.提高泵效的措施

第七节有杆泵采油系统选择设计（4学时）

1.抽油杆的选择

第八节抽油泵工况分析（4学时）

1.示功图的概念

2.气体影响下的理论示功图

第九节有杆泵系统设计计算的APIRP11L方法（2学时）

（三）考核知识点

1.抽油机、抽油杆、抽油泵的组成及分类

2.泵的工作原理，冲程、光杆冲程、冲次的概念

3.简谐运动模型及曲柄滑块机构模型的简化条件

4.悬点载荷的分类及各自的特点

5.最大载荷与最小载荷

6.抽油机不平衡的危害

7.抽油机的平衡原理，平衡计算的基本公式

8.抽油机平衡方式的概念及组成

9.负荷扭矩及扭矩因数的概念

10.泵效的概念及影响因素，充满系数的推导过程

11.抽油杆的强度校核计算，等强度原则的概念

12.示功图的概念及气体影响下的理论示功图分析

（四）考核要求

1.识记

（1）冲程、光杆冲程、冲次的概念

（2）抽油机平衡方式的概念及组成

（3）负荷扭矩及扭矩因数的概念

（4）等强度原则的概念

（5）示功图的概念

2.领会

（1）有杆泵采油系统组成

（2）悬点载荷的分类

（3）最大载荷与最小载荷

（4）抽油机不平衡的危害

（5）泵效的概念及影响因素

3.简单应用

（1）抽油机、抽油杆、抽油泵的组成及分类

（2）泵的工作原理

（3）简谐运动模型及曲柄滑块机构模型的简化条件

（4）悬点载荷各自的特点

（5）抽油机的平衡原理

（6）气体影响下的理论示功图分析

4.综合应用

（1）平衡计算的基本公式

（2）充满系数的概念及推导

（3）抽油杆的强度校核计算

第十一章其它人工举升方法（17学时）

（一）学习目标

本章介绍了除有杆泵采油以外的其他人工举升方法，要求主要掌握潜油电泵及水力活塞泵的系统组成及工作原理，适当了解其他几种人工举升发法的组成及原理，并进行简单的工况分析。

（二）课程内容

第一节潜油电泵采油（4学时）

1.系统组成及设备装置

2.电流卡片分析

第二节水力活塞泵采油（4学时）

1.系统组成及工作原理

2.水力活塞泵的安装方式

3.动力液循环系统及动力液

第三节射流泵采油（4学时）

1.系统组成

2.工作原理

第四节螺杆泵采油（2学时）

第五节气举采油（1学时）

第六节排水采气（1学时）

第七节人工举升方法的优选及组合应用（1学时）

（三）考核知识点

1.潜油电泵的系统组成及工作原理

2.潜油电泵保护器的作用及分类

3.潜油电泵油气分离器的分类及各自的原理与特点

4.潜油电泵电缆的要求、组成及控制屏的功能

5.潜油电泵电流卡片分类及各自的适用条件，气锁电流卡片分析

6.水力活塞泵的组成及安装方式

7.水力活塞泵动力液循环系统的分类及各自的概念

8.射流泵及螺杆泵的组成

9.气举启动压力的概念

（四）考核要求

1.识记

（1）开式循环与闭式循环的概念

（2）射流泵及螺杆泵的组成

（3）气举启动压力的概念

2.领会

（1）潜油电泵的系统组成

（2）潜油电泵保护器的分类

（3）水力活塞泵的组成及安装方式

3.简单应用

（1）潜油电泵的工作原理

（2）潜油电泵保护器的作用

（3）潜油电泵电缆的要求、组成及控制屏的功能

（4）潜油电泵读者居电流卡片分类及各自的适用条件

4.综合应用

（1）潜油电泵油气分离器的分类及各自的原理与特点

（2）气锁电流卡片分析

第十二章注水（13学时）

（一）学习目标

本章主要讨论水质、水处理措施及分层注水工艺，并简单介绍了注聚合物工艺。

通过本章的学习，要求学生掌握注入水水质标准及水梦轩阁处理的基本原理和方法，了解分层吸水能力及聚合物注入工艺。

（二）课程内容

第一节水质与水处理（4学时）

1.注入水水质标准

2.常用水处理措施

第二节分层注水（4学时）

1.分层注水方法

2.分层注水指示曲线及其应用

第三节注水井分层测试（4学时）

1.直接分层测试

2.测吸水剖面

第四节注聚合物工艺（1学时）

（三）考核知识点

1.常用水处理措施

2.分层注水的分类

3.注水指示曲线、吸水指数、比吸水指数、视吸水指数和相对吸水指数的概念

4.正常指示曲线的分类

5.分层指示曲线变化的原因

6.注水井分层测试的分类

7.测吸水剖面的概念

（四）考核要求

1.识记

（1）注水指示曲线的概念

（2）吸水指数、比吸水指数、视吸水指数和相对吸水指数的概念

（3）测吸水剖面的概念

2.领会

（1）分层注水的分类分层

（2）指示曲线变化的原因

（3）正常指示曲线的分类

3.简单应用

（1）常用水处理措施

（2）注水井分层测试的分类

第十三章油水井增产增注措施（10学时）

（一）学习目标

油水井增产增注措施主要包括压裂、酸化和物理法增产增注技术，本章主要介绍压裂和酸化的作用机理、工艺、所用试剂的选择、影响压裂酸化效果的因素分析及提高压裂与酸化效果的途径等等

（二）课程内容

第一节水力压裂（4学时）

1.造缝机理

2.压裂液

3.支撑剂及支撑剂输送

第二节酸化（4学时）

1.碳酸盐岩地层的盐酸处理

2.砂岩地层的土酸处理

第三节高能气体压裂（1学时）

第四节物理法增产增注技术（1学时）

（三）考核知识点

1.最小主应力原理

2.压裂液的组成及对压裂液性能的要求

3.压裂液的类型及滤失性

4.支撑剂的要求

5.扩散作用及扩散边界层的概念

6.传质速度的概念

7.影响酸岩复相反映速度的因素

8.土酸的概念

9.土酸中

的作用

（四）考核要求

1.识记

（1）压裂液的组成

（2）扩散作用及扩散边界层的概念

（3）面容比的概念

（4）土酸的概念

2.领会

（1）最小主应力原理

（2）压裂液的类型

（3）传质速度的概念

3.简单应用

（1）压裂液性能的要求

（2）压裂液的滤失性

（3）支撑剂的要求

（4）酸化作业所用酸的要求

（5）影响酸岩复相反映速度的因素

（6）

4.综合应用

（1）土酸中

的作用

第十四章油井砂、蜡、水、稠油（11学时）

（一）学习目标

本章就油田开采中遇到的油井砂、蜡、水与稠油问题及其解决方法做了简要介绍。

通过本章学