采油工程大纲李颖川版doc.docx

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此大纲为西南石油大学石油工程专业授课计划,也可供考中油的研友参考

《采油工程》教学大纲

一、课程基本信息

1、课程英文名称：

Petroleumproductionengineering

2、课程类别：

专业课程

3、课程学时：

总学时64，实验学时4

4、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）

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。

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

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，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，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Q～V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、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）抽油机及深井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、水力活塞泵、电潜泵、螺杆泵结构。

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、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、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、实验课的考核办法

以实验报告考核。

4、实验教材

石油工程教研室编.采油工程实验指导书，2006年版

五、考试考核办法：

该课程考试成绩由两部分组成：

平时成绩占20%、期末考试成绩占80%。

1、平时成绩包括：

（1）每次课后布置习题或思考题，即平时作业。

（2）上课回答问题。

（3）不定期课堂测验。

（4）实验报告成绩。

2、期末闭卷考试：

实行闭卷考试，按学校规定提供A卷和B卷。

六、教材及参考书

教材：

李颖川主编，《采油工程》，石油工业出版社，2005年2月重印版

参考书：

张琪等编，《采油工程原理与设计》，石油大学出版社，2000.9

M.J.EConomides著，《石油开与采系统》

K.E.Brown著，《升举法采油工艺》