《采油工程学》课程教学大纲 Petroleum Production Systems Engineering

《采油工程》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：PetroleumProductionSystemsEngineering2、课程类别：专业课程3、课程学时：总学时64学时，其中理论52学时，实验12学时。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：杜敬国8、制定时间：2013年2月二、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并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

《采油工程》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程英文名称：Petroleum Production Systems Engineering 2、课程类别：专业课程 3、课程学时：总学时 64 学时，其中理论 52 学时，实验 12 学时。 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：杜敬国 8、制定时间：2013 年 2 月 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（6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握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。2.能力培养培养学生掌握垂直井和水平井单相油流产能预测理论和方法。3.教学方法课堂授课、课后复习，学生讨论【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（4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握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

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（6 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握 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。 2.能力培养 培养学生掌握垂直井和水平井单相油流产能预测理论和方法。 3.教学方法 课堂授课、课后复习，学生讨论 【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（4 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握 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。2.能力培养培养学生独立设计单井的连续气举工艺的能力。3.教学方法课堂授课、学生课后复习，习题。【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（8学时）【学习目的和要求】1.知识掌握掌握机-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。2.能力培养培养学生正确选泵选择抽油机的能力、通过示功图判断抽油机是否正常工作的能力。3.教学方法课堂授课，学生提问、课后习题，学生讨论等【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（6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握

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。 2.能力培养 培养学生独立设计单井的连续气举工艺的能力。 3.教学方法 课堂授课、学生课后复习，习题。 【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（8 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握 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。 2.能力培养 培养学生正确选泵选择抽油机的能力、通过示功图判断抽油机是否正常工作 的能力。 3.教学方法 课堂授课，学生提问、课后习题，学生讨论等 【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（6 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握

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。2.能力培养培养学生独立设计和分析无杆泵采油系统动态，独自解决问题能力。3.教学方法课堂授课、课后复习，学生讨论，查阅文献资料。【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（6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握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。2.能力培养培养学生自学，查阅资料文献能力，独自解决问题能力。3.教学方法课堂授课、课后复习，学生讨论。【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（8学时）【学习目的和要求】1.知识掌握

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。 2.能力培养 培养学生独立设计和分析无杆泵采油系统动态，独自解决问题能力。 3.教学方法 课堂授课、课后复习，学生讨论，查阅文献资料。 【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（6 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握 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。 2.能力培养 培养学生自学，查阅资料文献能力，独自解决问题能力。 3.教学方法 课堂授课、课后复习，学生讨论。 【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（8 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握

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。2.能力培养培养学生对水力压裂的计算和经济评价分析能力。3.教学方法课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。【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（8学时）【学习目的和要求】1.知识掌握掌握酸岩反应机理、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。2.能力培养培养学生设计酸化计算模拟方法的能力。3.教学方法课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。【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

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。 2.能力培养 培养学生对水力压裂的计算和经济评价分析能力。 3.教学方法 课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。 【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（8 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握 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。 2.能力培养 培养学生设计酸化计算模拟方法的能力。 3.教学方法 课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。 【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、防蜡与清蜡、油井调与堵水（2学时）【学习目的和要求】1.知识掌握掌握油井防砂、防蜡和堵水的工艺技术，了解现场新技术新工艺。2.能力培养培养学生自学能力。3.教学方法课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。【重点】防砂、防蜡和防水的工艺流程。【难点】防砂、防蜡和防水的技术原理。第九章稠油及高凝油基本特性、稠油及高凝油开采技术（2学时）【学习目的和要求】1.知识掌握掌握稠油油藏开发，凝析气藏的开发技术，了解现场新技术新工艺。2.能力培养培养学生自学能力。3.教学方法课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。【重点】稠油油藏开发与凝析气藏的特点以及与常规油气藏的区别。【难点】稠油油藏开发与凝析气藏的开发流程。第十章完井与试油投产（2学时）【学习目的和要求】1.知识掌握

第八章油井防砂、防蜡与清蜡、油井调剖与堵水（2 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握 掌握油井防砂、防蜡和堵水的工艺技术，了解现场新技术新工艺。 2.能力培养 培养学生自学能力。 3.教学方法 课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。 【重点】 防砂、防蜡和防水的工艺流程。 【难点】 防砂、防蜡和防水的技术原理。 第九章稠油及高凝油基本特性、稠油及高凝油开采技术（2 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握 掌握稠油油藏开发，凝析气藏的开发技术，了解现场新技术新工艺。 2.能力培养 培养学生自学能力。 3.教学方法 课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。 【重点】 稠油油藏开发与凝析气藏的特点以及与常规油气藏的区别。 【难点】 稠油油藏开发与凝析气藏的开发流程。 第十章完井与试油投产（2 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握

掌握完井方式的分类和适用范围，了解试油生产技术，了解现场新技术新工艺。2.能力培养培养学生自学能力。3.教学方法课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。【重点】完井方式的分类与适用范围。【难点】试油技术的操作流程。(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：4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

掌握完井方式的分类和适用范围，了解试油生产技术，了解现场新技术新工 艺。 2.能力培养 培养学生自学能力。 3.教学方法 课堂授课、课后复习，学生提问，课后查阅资料文献。 【重点】 完井方式的分类与适用范围。 【难点】 试油技术的操作流程。 (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： 4 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、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：4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验学时：4学时验证型1）实验目的要求：观察了解、掌握电潜泵、螺杆泵、水力活塞泵的结构组成、工作原理；观察已剖水力活塞泵、电潜泵、螺杆泵结构。掌握它们各部件的结构及用途：观察了解采油作业现场模型、胜利开发1号平台模型。2）实验仪器设备：电潜泵采油系统模型、螺杆泵采油系统模型、水力活塞泵模型、开式水力活塞泵井口模型，井口装置模型，已剖水力活塞泵，采油作业现场模型、胜利开发1号平台模型等。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，2010年版五、考试考核办法该课程实行闭卷考核（百分制），期末试卷成绩占70%，平时成绩占30%（其中学生课堂出勤和作业各占平时成绩的50%）。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

（2）抽油机及有杆泵模型抽水实验 实验学时： 4 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 验学时： 4 学时 验证型 1）实验目的要求：观察了解、掌握电潜泵、螺杆泵、水力活塞泵的结构组 成、工作原理；观察已剖水力活塞泵、电潜泵、螺杆泵结构。掌握它们各部件 的结构及用途；观察了解采油作业现场模型、胜利开发 1 号平台模型。 2）实验仪器设备：电潜泵采油系统模型、螺杆泵采油系统模型、水力活塞 泵模型、开式水力活塞泵井口模型，井口装置模型，已剖水力活塞泵，采油作 业现场模型、胜利开发 1 号平台模型等。 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，2010 年版 五、考试考核办法 该课程实行闭卷考核（百分制），期末试卷成绩占 70%，平时成绩占 30% （其中学生课堂出勤和作业各占平时成绩的 50%）。 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。（5）学生课堂出勤率。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1、教材李颖川主编，《采油工程》，石油工业出版社，2009年2月第2版2、参考书（1）张琪等编，《采油工程原理与设计》，石油大学出版社，2000.9（2）M.J.EConomides著，《石油开与采系统》（3）K.E.BroWn著，《升举法采油工艺》

（3）不定期课堂测验。 （4）实验报告成绩。 （5）学生课堂出勤率。 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 1、教 材 李颖川 主编，《采油工程》，石油工业出版社，2009 年 2 月第 2 版 2、参考书 （1）张琪 等编，《采油工程原理与设计》，石油大学出版社，2000.9 （2）M.J.E Conomides 著，《石油开与采系统》 （3）K.E.Brown 著，《升举法采油工艺》