石油工程综合设计教学大纲石油工程学院中国石油大学华东.docx

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石油工程综合设计教学大纲石油工程学院中国石油大学华东

《石油工程综合设计》教学大纲

英文名称：

ComprehensiveDesignofPetroleumEngineering课程编码：

02902学分：

5（7留学生）实践周数：

5（7）

上机学时：

适用专业：

石油工程

大纲执笔人：

步玉环于乐香孟红霞系（教研室）主任：

步玉环

一、课程目标

石油工程综合设计是石油工程专业本科生必修的实践性课程。

通过本课程的学习，培养学生综合运用所学基础知识和专业知识解决实际生产问题的能力。

目的是使学生掌握油田工程设计中开发方案设计、钻井工程设计、采油工程设计和油藏工程评价等的设计方法和设计步骤，提高学生工程设计能力和综合运用知识的能力。

二、基本要求学生在修完全部基础及专业课程后进行综合设计。

按本大纲完成石油工程综合设计后，应对大纲规定的全部内容有系统的理解，掌握其中的工艺设计方法及设计思路，并达到下列要求：

1．掌握油藏工程设计的基本方法，会编写简单的油田开发方案；

2．学会井身结构的设计方法；3．学会钻井工具的选用及钻井参数的设计计算；4．掌握固井工程设计方法，包括套管柱强度设计、注水泥设计等；

5．掌握完井方法、生产管柱尺寸及射孔工艺参数的优选方法；

6．掌握常规有杆泵抽油系统设计的主要思路和工艺设计方法。

三、教学内容与学时分配建议

综合设计在教师指导下进行。

学生根据所提供的以下基本数据进行设计：

油藏地质特征参数、测井资料、取心资料、试采、开发试验等动静态资料；以及井别、井深、地质概况、油层位置、完井方式、地层孔隙压力、地层破裂压力、地层温度、流压及对应产量、饱和压力、套管直径、含水、生产气液比、原油密度、水密度、天然气相对密度、出砂情况、结蜡情况等，完成以下设计内容：

（一）油藏工程设计1.5周

1．开发方式确定

溶解气驱，水驱，溶解气驱转水驱等。

2．开发层系划分与组合

开发层系划分与组合原则、层系综合评价等。

3．注水方式及井网密度确定

注水方式及井网类型、井网密度及注采井距等。

4．开发指标预测

（1）排状注水

（2）面积注水

开发年限，无水采油期，日产液量、日产油量、日注水量，累产液量、累产油量、累注水量，含水率，采出程度等。

5．经济指标概算与方案优选

经济指标概算方法、可行性研究、方案优选方法等。

6．油田开发方案的编写

油田概况，油藏描述，油藏工程设计，钻井及完井、采油和地面工程设计要求，经济评价，方案实施要求等。

（二）钻井工程设计1.5周

1．井位确定

井位的确定、目的层钻深的确定、钻井地质资料、完钻要求等。

2．井身结构设计

设计套管的下入层次，各层套管的下入深度，各层套管对应的钻深及对应钻头尺寸，各层套管的直径，水泥上返的高度等，要求画出井身结构示意图、设计结果列表。

3．钻井工具的选用

根据每各地层的特点选择钻头的类型，各钻头的主要钻进参数选择、预测各层位的机械钻速，预测全井不同类型（不同尺寸）钻头的使用数量，总的钻进时间等，要求设计结果列表。

4．钻具设计

设计二开塔式钻具组合、最后一开次的刚性满眼钻具组合，进行最后一开次的钻杆强度设计、扶正器安放位置，选择钻进过程中使用的方钻杆类型及性能能参数等，要求画出钻柱串接示意图、满眼钻具扶正器安放位置示意图，设计结果列表。

5．钻进参数设计

进行最后开次的水力参数设计，包括选择钻井泵、缸套直径、额定工作参数、最优排量、碰嘴直径，计算射流及钻头水力参数等，要求设计结果列表。

6．钻井液设计

钻井液类型选用，性能设计及日常维护方法，常用处理剂的选用，固控设备应用等，要求设计结果列表。

7．套管柱强度设计

各层套管柱的强度设计，套管串的下部结构等，要求设计结果列表。

8．固井和完井设计

注水泥浆柱的设计与校核，水泥类型的选择，注水工艺泥设计及计算，完井方法选择及工艺等，要求设计结果列表。

（三）采油工程设计1.5周

1．完井工程设计

计算产能比、优选射孔参数，选择生产管柱尺寸，计算有效负压值。

2．有杆泵抽油生产系统设计

计算并绘制IPR曲线；确定下泵深度；计算动液面；抽油杆柱设计；抽油机校核；泵效计算；抽油系统效率计算。

学生完成设计时应提交综合设计报告，计算应准确，图表应齐全，文字说明应简明。

教师介绍设计思路及设计计算方法0.5周共20学时。

全部综合设计应在5周内完成。

四、教材及主要参考资料1．《钻井工程课程设计指导书》，自编教材；2．《钻井工程理论与技术》，陈庭根主编，石油大学出版社，2000；

3．《采油工艺原理与设计》，张琪主编，石油大学出版社，2000；

4．《油藏工程基础》，郎兆新主编，石油大学出版社，1991；

5．《实用油藏工程方法》，秦同洛主编，石油工业出版社，1989；

6．《油气层渗流力学》，张建国等，石油大学出版社，1998。

《工程设计》教学大纲

英文名称：

ProjectonOceanEngineering

课程编码:

02903学分：

4实践周数：

4

上机学时：

适用专业：

船舶与海洋工程

大纲执笔人：

娄敏、李志刚、李昌良、张亚系（教研室）主任：

陈建民

一、课程目标

《工程设计》是船舶与海洋工程专业的一门重要的必修课，其目标是培养学生运用所学基础知识和专业知识解决海洋工程问题的能力；复习和巩固学习过的导管架平台设计基本内容，为以后导管架平台设计打下坚实的基础；复习和巩固学习过的船舶静力学以及船舶结构设计的知识，为以后的船舶和海洋浮体设计打下基础。

二、基本要求

掌握以导管架平台设计资料为基础，进行平台甲板设计及支撑结构设计的基本方法；掌握以船舶设计资料为基础，核算船舶浮性和初稳性的计算方法、计算公式和计算过程，熟悉各计算表格的含义，并绘制船舶静水力曲线图；能完成典型船舶船体中剖面的结构设计，掌握按相关规范要求进行船体总纵强度的校核方法，能够正确绘制船体中剖面图。

三、教学内容与学时分配建议

1．导管架平台设计

（1）甲板设计3天

重点难点：

计算简图选取、甲板、梁柱内力计算。

a.上部结构计算简图选取

b.梁格的布置及连接形式

c.甲板厚度设计

d.梁与立柱的内力计算和截面选择

（2）导管架设计4天

重点难点：

荷载计算和结构分析。

a.导管架尺寸选择

b.荷载计算，包括使用荷载和环境荷载

c.导管架结构分析

（3）桩基设计3天

重点难点：

桩基的受力分析。

a.桩基尺寸选择

b.桩基受力分析

2．船舶静水力要素计算及结构设计5天

（1）船舶静水力要素计算

重点难点：

静水力曲线的计算，邦戎曲线的计算。

a.正确识读所提供的船舶资料，熟悉其主尺度、船体型线图和型值表。

b.根据所提供的型线图和型值表计算静水力曲线，并绘制静水力曲线图，其中包括：

型排水体积曲线、浮心纵向坐标曲线、浮心垂向坐标（或KB）曲线、漂心纵向坐标曲线、水线面面积曲线、每厘米吃水吨数TPC曲线、横稳心半径BM曲线（或横稳心垂向坐标曲线）、纵稳心半径BML曲线（或纵稳心垂向坐标曲线）、每厘米纵倾力矩MTC曲线、水线面系数Cwp曲线、中横剖面系数CM曲线、方形系数CB曲线、棱形系数CP曲线。

c.根据所提供的型线图和型值表，计算并绘制额定吃水下的横剖面面积曲线。

d.根据所提供的型线图和型值表，计算并绘制邦戎曲线图。

（2）船舶结构规范设计5天

重点难点：

按照规范确定构件尺寸，绘制船体中剖面图

a.根据对设计船的要求，任务书和船东的要求，分析所设计船的船体强度要求，选择合适的规范。

b.根据型线图、总布置图及任务书的要求，通过调查研究，总体分析同类船舶在结构上的优缺点，定出结构的形式、肋骨间距和改进措施。

c.按规范计算主要构件尺寸，然后参考母型船的实际结构尺寸并结合使用要求及材料供应情况选取新设计船的构件尺寸（尺寸应符合材料规格与型号），对某些规范上未规定的构件许参考型船按经验决定或用计算方法决定，在这过程中逐渐绘制出船体中部横剖面。

规范计算与船体中部剖面图绘制是交叉进行的。

d.准确绘制船体中部剖面图与基本结构图。

四、教材及主要参考资料

1．《海洋平台工程》，陈建民、娄敏，石油大学校内教材，2009；

2．《船舶工程导论》，李志刚，石油大学校内教材，2003；

3．《船舶静力学》，盛振邦等，上海交通大学出版社，1992；

4．《船体强度与结构设计》，王杰德等编著，国防工业出版社，1995。

《认识实习》教学大纲

英文名称：

FieldTrip

课程编码：

02991学分：

2实践周数：

2

上机学时：

适用专业：

船舶与海洋工程

大纲执笔人：

付静系（教研室）主任：

倪玲英

一、课程目标

《认识实习》是船舶与海洋工程专业的一门重要的必修实践类课程，通过该实践教学环节，使学生对海洋工程和石油工程所涉及的生产实践的各方面有一个全面和感性的认识，为后续专业课程的学习奠定基础。

二、基本要求

课程安排在学习专业课之前进行，通过本实习，学生应在指导教师的指导下，通过电化教学、现场实习和专题讲座等教学活动，了解海洋工程、石油工程生产实际中的基本内容，包括基本的生产环节、常用的生产设备、工具和装置等，同时还应对目前的生产和技术现状有一个全面的感性的认识。

三、教学内容与学时分配建议

建议本课程教学可分为校内教学、现场实习和总结及考核三个环节进行。

（一）校内教学2天

在实习开始阶段，通过课堂教学、电化教学和专题讲座等，让学生对海洋工程、石油工程的生产过程、工艺环节、设备及工具、工艺技术等有初步的认识。

（二）专家讲座0.5天

海洋工程、石油工程技术发展及趋势。

（三）现场参观实习7天

1．了解基本的地质构造、石油的生成及储藏知识，并通过对胜利油田的勘探、开发的历史过程及发展现状，对石油工业有一个整体性的了解；

2．了解石油钻井工程相关的工艺过程及技术装备；

3．了解石油开采相关的工艺过程及主要装备；

4．了解石油集输相关的工艺过程及主要装备；

5．了解海洋工程施工的相关工艺及主要装备。

（四）实习总结及考核2.5天

实习成绩由实习出勤情况、学习效果、实习报告的编写和考核等几方面的综合测评而定，由于实习课时少，考核不专门安排时间，可穿插在实习期间进行或安排在实习后。

四、教材及主要参考资料（略）

《生产实习》教学大纲

英文名称：

PracticeonOceanEngineering

课程编码：

02992学分：

4实验周数：

4

上机学时：

适用专业：

船舶与海洋工程

大纲执笔人：

娄敏系（教研室）主任：

陈建民

一、课程目标

海工生产实习是船舶与海洋工程专业学生学完有关专业基础课后必修的实践学习课程。

本课程的目的是通过现场实践使学生进一步理解和加强在学校课堂教学中所学到的理论知识，增强对海洋工程的感性认识，扩大知识面，把理论知识和生产实践有机地结合起来。

通过实习让学生了解当前国内先进的海洋船舶与海洋工程的现状和水平。

培养学生分析和处理实际问题、从实际中获取新知识的能力。

同时也培养学生实事求是、踏实肯干、不怕困难、吃苦耐劳的精神。

二、基本要求

1．系统的了解船舶与海洋工程各个生产环节的相互联系、地位和作用，了解船舶与海洋工程发展的历史、现状以及将来的发展趋势。

2．通过实习，使学生了解海洋船舶（特别是海上勘探、钻探船舶，海上石油平台及其辅助作业服务船舶等）与海上石油开发有关设备的生产过程、工艺技术，以及设计、施工的思路和方法，所用的设备、工具的原理和应用。

特别是高新技术在船舶与海洋工程中的应用。

（船舶与海洋工程是一门范围很广涉及诸多的学科，限于学时，本实习仅涉及了与海洋石油开发有关的船舶与海洋工程内容）。

3．了解海港码头的地形地貌、周围环境、常年海况、码头种类、工作性质和用途。

4．了解海上生产的安全规章制度，为将来在海上工作打下一个基础。

5．要求学生勤于动口、善于动手、虚心好学、开动脑筋，向现场工程技术人员和工人师傅认真学习。

6．现场实习结束后应写出书面实习报告。

三、教学内容与学时分配建议

船舶与海洋工程生产实习分为校内和现场两部分。

1．校内学习（看录像、海上安全教育）　　　　　　　1天

2．模型制作（船舶及海洋平台模型）　　　　　　　　3天

3．现场实习Ⅰ（浅海码头）　　　　　　　　2天

4．现场实习Ⅱ（船厂、海洋类博物馆）　　　　　　　　4天

5．现场实习Ⅲ（海洋平台建造基地）　　　　　　　　8天

6．实习总结报告及考核　　　　　　　2天

注：

因为学校条件所限，海工实习受外界因素影响很大。

常因临时原因（如现场工作进展、生产过程改变、海上气象条件等）在现场改变实习进程安排、实习地点、实习内容等等，所以以上计划安排仅供参考，应视每年的具体情况进行调整。

四、教材及主要参考资料（略）

《专业实习》教学大纲

英文名称：

FieldProductionPractice课程编码：

02993学分：

5实践周数：

5

上机学时：

适用专业：

石油工程

大纲执笔人：

杜殿发邹德勇曲占庆系（教研室）主任：

步玉环

一、课程目标

生产实习是为石油工程专业学生设置的实践教学环节。

通过生产实习，让学生熟悉石油工程的全部工艺技术过程；认识石油工程设备、工具及仪器仪表的结构、原理、性能和用途；掌握油气田开发设计、分析、调整、评价的流程。

把理论知识与生产实践有机地结合起来，增强感性认识，加深对石油工程的理解，进一步掌握有关油气田开发实践知识，为后续课程的学习奠定良好的理论和实践基础；同时培养学生严谨求实的科学作风和吃苦耐劳的精神，把学生真正培养成合格的石油工程师。

二、基本要求

本课程在学生学完专业基础课程之后，学习油藏工程、钻井工程、采油工程等专业课之前进行。

学生在指导教师的带领下，有组织、有纪律、有计划地深入到生产第一线，积极参与各项生产实践活动，通过观摩、动手实践、讲座等教学活动，全面系统地了解油藏工程、钻井工程、采油工程的内容、设计方法、生产过程、工艺技术、生产设备和工具等方面的实践知识，为后续专业课的学习、石油工程综合设计和毕业设计打下良好的基础。

三、教学内容与学时分配建议

石油工程实习分为油藏工程实习、钻井工程实习、采油工程实习和实习总结及考核四个阶段进行。

第一部分油藏工程部分1.5周设置在相对集中的四个重点生产岗位上进行实习：

（一）油藏地质、流体和岩石物性参数分析

该方向的目的是让学生通过对地质参数的获取、岩石及流体的物性参数的测定、处理，建立水动力场的概念，并使之与油藏地质模型结合，形成饱和油、气、水的油藏模型。

主要包括：

1．油藏地质特征描述的基本内容和方法。

2．油藏岩心及流体的获取方法。

3．各物性参数的测定和处理方法。

通过上述环节和内容的实习，要求学生了解各参数的测定和处理方法，建立油藏岩石和流体物性参数及油藏流场的基本概念。

（二）编制油藏开发方案方向

该方向的目的是让学生通过了解油藏开发方案编写的过程，建立油藏描述和油藏开发方案的概念，形成油田开发的初步轮廓。

1．层系划分与组合，开发方式（驱动方式）的选择，井网和井距的确定。

2．开发指标预测的方法和途径。

3．油藏开发方案的主要内容，包括油田概况、油藏描述以及油藏工程、钻井工程、采油工程、地面建设工程设计要求，方案实施要求。

通过上述环节的实习，要求学生掌握油藏开发方案的主要内容和编制方法。

（三）开发动态分析方向

该方向的目的是让学生掌握开发动态分析采用的基本方法、需要的数据、分析的过程和内容有一个整体全面的认识和掌握。

主要包括：

1．收集静态、动态资料（生产数据）和监测资料。

2．编绘图件及动态分析曲线，建立数据表。

3．生产及开发动态分析

利用地质图件、生产资料、开发数据和生产动态监测资料，应用数值模拟和油藏工程方法，研究和分析各断块及各油层的储量动用状况及影响因素、开发层系和井网的适应性、分断块分层系生产和开发数据的变化情况、油层改造和各种增产措施的效果及影响因素，然后根据油田开发中存在的问题及潜力，提出改善储量动用状况、提高采油速度和油田开发水平的调整措施和意见。

4．编写油田开发调整方案。

通过上述环节的实习，要求学生掌握油田开发动态分析所需要的资料、常用的分析方法，建立油田开发动态分析的概念，学会进行油田开发调整，编写油田开发调整方案。

综合以上个方向的实习，要求学生对油藏模型的建立、基本物性参数的获取与分析、油田开发方案编制、油田开发动态分析及调整等研究方面有一个全面的掌握和了解。

第二部分钻井工程部分1.5周

（一）一口井的基本认识

1．了解一口井的基本参数：

井号、井别、井位、设计井深、钻探目的、完钻原则、下套管及注水泥要求。

2．了解实习井的井身结构及设计依据

3．了解实习井的建井过程

（二）钻井地质环境条件

1．了解实习井的区域构造概况、构造类型、油层位置。

2．了解实习井的地层分层情况、岩性特点及复杂地层。

3．收集实习井的地层压力、地层破裂压力资料，绘制两个压力剖面图。

（三）主要钻井设备

1．实习井队的钻机类型、组成、性能及使用范围。

2．钻机的提升系统、旋转系统、循环系统、动力及传动系统、控制系统以及井控系统的组成、功用及工作原理。

（四）主要钻井工具

1．了解并掌握实习井所用钻头类型、适钻地层、井深范围、进尺、钻速、喷嘴组合、每米钻进成本。

2．了解并掌握钻柱的组成规范及功用，熟悉本井不同钻井阶段（一开、二开、三开）的钻具组合。

3．了解处理井下事故的各种工具（打捞锥、打捞矛、打捞篮、磨鞋、震击器、套铣筒）的结构、功用及工作原理。

4．了解各种井口工具（大钳、吊卡、吊环、卡瓦、安全卡瓦等）的结构、功用及工作原理。

（五）钻进技术

1．了解影响钻井速度和成本的各种因素及影响规律和提高机械钻速的措施。

2．了解如何合理选择，使用及评价分析钻头，熟悉本井所使用钻头情况。

3．了解喷射钻井的概念以及水力参数设计的内容。

熟悉本井采用的水力参数。

4．了解钻进参数优选的原则、意义、内容。

熟悉本井采用的钻进参数。

5．了解防斜打直钻具组合的结构、工作原理及技术措施。

（六）井控技术

1．了解实习井防喷装置的类型、组成、结构、工作原理、功用。

2．平衡压力钻井的概念、意义及钻井液密度的确定方法。

3．井漏、井涌、井喷发生的原因及处理方法。

（七）固井和完井

1．了解套管柱的结构及各附件的功用。

2．了解下套管作业的工艺过程。

3．了解注水泥设备及功用。

4．了解所用油井水泥的类型、水泥浆的性能、水泥添加剂的类型及作用，顶替液和隔离液的类型及作用。

5．了解注水泥工艺过程。

6．了解固井质量的评价标准和评价方法。

7．了解打开生产层时应注意的事项和采取的措施。

8．了解完井井底结构及完井方法。

（八）钻井液

1．了解钻井液的组成、类型、功用和配制方法。

2．了解钻井液的主要性能参数及测试方法。

3．了解钻井液处理剂的种类、功用和使用方法。

4．了解钻井液固控设备的类型、功用、工作原理。

5．了解钻井液性能对钻井工作的影响。

6．绘制钻井液循环系统流程图

（九）定向钻井技术

1．了解定向井的轨道、轨迹的概念，钻井目的和意义。

2．了解造斜工具和造斜方法。

3．了解测斜定向仪器的类型、结构、工作原理及使用方法。

4．了解井眼轨迹的控制方法。

5．了解造斜工具的井底定向方法。

第三部分采油工程实习1.5周

（一）讲座

邀请胜利油田的资深专家结合胜利油田的开发形式、采油工程科技前沿技术和采油工程的实用技术进行了专题讲座。

（二）参观实习

从局级所属采油工艺研究院到厂级所属的采油工艺研究所，从采油设备生产单位及井下工具到各生产及服务单位，使学生多方面得了解采油工程技术得发展现状及未来可能的工作岗位。

结合采油工程的各个生产环节，采取讲座、实物参观和现场演示想结合的办法，使学生加深采油工程各环节的基本原理、作用和使用方法等方面的认识实习以基层生产实践为主，并请有经验的工程技术人员讲课。

了解采油生产的全过程。

通过实习主要了解和掌握以下内容：

　　1．采油树的规范、基本结构及部件的名称和功用；

　　2．抽油机类型、型号所代表的意义，抽油机的基本结构、工作原理，各部件的名称和功用；

　　3．封隔器（配水、配产器）的下入深度、规范和作用；

4．目前常用的抽油泵工作原理、类型及规格和使用条件；

5．常用的增产措施的增产原理？

所用的主要设备有哪些？

6．常见的油水井作业类型、作业工具及工序；

7．常见的油水井监测工艺、测试参数及工作原理；

8．了解螺杆泵、皮带式抽油机、连续抽油杆的工作原理、性能特点及应用状况；

9．结合实习所在基层队的实际情况，了解一下内容：

（1）所在班组所用抽油机的冲次、冲程的大小，如何调节冲程和冲次；

（2）某井身结构及井内管柱结构；

（3）某井的投产时间、投产方式，开采层位，层段深度及厚度，地层压力和地层温度，层段渗透率，地层油及地面油的粘度，生产气油比等；

（4）油井所用油嘴直径及井的油压、套压、流压；

（5）抽油井的产量与冲程、冲次、泵径的关系；、

（6）该井是否出砂，原油含砂量多大？

　　（7）油井结蜡深度、周期、各种清蜡方式和所用的工具设备及清蜡效果；

　　（8）该井曾采用过哪些增产措施？

为什么采用这些措施？

效果怎样？

　　（9）量油测气的基本原理和方法；

　　（10）熟悉井口到计量站的流程；

　　（11）如何检查抽油机是否平衡，如何调平衡？

　　（12）抽油机的正常维护和保养，抽油机一般故障的判断；

　　（13）油气分离器的结构及工作原理；

　　（14）如何调防冲距及碰泵；

　　（15）油井或井组的动态分析；

　　（16）动力仪、回声仪的结构和工作原理；

　　（17）会准确填写小班报表的各项内容；

　　（18）会取各种油样、水样，并了解简单化验分析方法；

　　（19）熟悉所在班组计量站、配水间的流程及注水井井口装置；

　　（20）参加小队的某些油、水井（或井组）的动态分析工作。

第四部分总结及考核0.5周

1．实习情况总结

2．生产实习报告

3．考核

四、教材及主要参考资料

1．《油藏工程原理与方法》，姜汉桥等主编，石油大学出版社，2000；

2．《钻井工艺技术基础》，王瑞和编，石油大学出版社；

3．《钻井工程》，姜仁编，石油工业出版社；

4．《钻井手册（甲方）》（上册、下册），石油工业出版社；

5．《采油生产实习讲义》，任国学编，石油大学印刷厂胶印；

6．《采油工程原理与设计》，张琪，石油大学出版社。

《毕业设计》教学大纲

英文名称：

GraduationProject课程编码：

02999学分：

13实践周数：

13

上机学时：

适用专业：

石油工程大纲执笔人：

程远方系（教研室）主任：

步玉环、陈德春、苏玉亮

一、课程目标

毕业设计（论文）是在教师指导下，由学生综合运用所学的基础理论、专业知识并结合科研、油田生产实际而进行的一项创造性工作，是对学生运用在校期间学习和掌握的理论知识、专业知识综合分析和解决生产实际问题的能力进行的一次综合训练和考评。

因此，毕业设计（论文）是对学生进行工程师基本训练的一个重要的实践性教学环节。

二、基本要求选题的基本要求如下：