《鉆完井工程》課程教學(xué)大綱

《鉆完井工程》課程教學(xué)大綱課程名稱：鉆完井工程DrillingandWellCompletionEngineering課程編號(hào)：020060190課程性質(zhì)：必修￡選修課程類別：□通識(shí)課程專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)48，其中：理論42、實(shí)驗(yàn)6課程學(xué)分：3應(yīng)開課學(xué)期：第五學(xué)期先修課程：滲流力學(xué)、巖體力學(xué)、工程力學(xué)任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡介《鉆完井工程》是煤層氣工程的主要專業(yè)課程之一，其任務(wù)在于使學(xué)生了解鉆完井工程的基本知識(shí)和煤層氣井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，理解鉆完井過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法，重點(diǎn)掌握煤層氣垂直井的鉆井參數(shù)優(yōu)選和復(fù)雜事故處理等關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)目前煤層氣開發(fā)井的水平井等有一定了解。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：《鉆完井工程》是為新能源科學(xué)與工程專業(yè)本科生講授的一門專業(yè)課程，是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程?！躲@完井工程》課程教學(xué)任務(wù)是為了培養(yǎng)高素質(zhì)的從事鉆井與完井工作，并具有豐富專業(yè)技能的石油工程技術(shù)人員或科研人員。根據(jù)該課程的教學(xué)大綱，共安排48課時(shí)的教學(xué)任務(wù)。通過42學(xué)時(shí)課堂學(xué)習(xí)和6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解一口井的建井過程，并掌握建井過程中所涉及的基本概念、采用的技術(shù)措施、計(jì)算方法。要求學(xué)生在課后完成一定量的課后作業(yè)，以加強(qiáng)對(duì)課堂內(nèi)容的理解，在作業(yè)過程中掌握每個(gè)章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。使學(xué)生能夠獨(dú)立完成如井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、水力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核等與鉆井設(shè)計(jì)與施工密切相關(guān)的計(jì)算內(nèi)容。同時(shí)，學(xué)生還能在學(xué)完課程后可以獨(dú)立地完成鉆井液流變性測試、水泥漿的配制和常規(guī)性能測試等實(shí)驗(yàn)。課程目標(biāo)1：了解一口井的建井過程，并掌握建井過程中所涉及的基本概念、采用的技術(shù)措施和設(shè)計(jì)原則；課程目標(biāo)2：掌握井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、水力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核等與鉆井設(shè)計(jì)與施工密切相關(guān)的計(jì)算內(nèi)容相關(guān)的方法；課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用鉆完井相關(guān)基本理論與基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的意識(shí)和能力。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1．了解一口井的建井過程，并掌握建井過程中所涉及的基本概念、采用的技術(shù)措施和設(shè)計(jì)原則；畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具。能夠針對(duì)新能源勘查、開發(fā)及綜合利用中的問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法。2．掌握井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、水力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核等與鉆井設(shè)計(jì)與施工密切相關(guān)的計(jì)算內(nèi)容相關(guān)的方法；畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具。能夠針對(duì)新能源勘查、開發(fā)及綜合利用中的問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法。畢業(yè)要求6：技術(shù)管理與社會(huì)。能夠基于新能源勘查、開發(fā)及綜合利用的背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)生產(chǎn)實(shí)踐問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。能正確認(rèn)識(shí)工程與社會(huì)的關(guān)系，樹立正確的工程價(jià)值觀和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，能夠評(píng)估新能源行業(yè)相關(guān)工程的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。3．培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用鉆完井相關(guān)理論與技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的意識(shí)和能力。畢業(yè)要求6：技術(shù)管理與社會(huì)。能夠基于新能源勘查、開發(fā)及綜合利用的背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)生產(chǎn)實(shí)踐問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。能正確認(rèn)識(shí)工程與社會(huì)的關(guān)系，樹立正確的工程價(jià)值觀和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，能夠評(píng)估新能源行業(yè)相關(guān)工程的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論知識(shí)點(diǎn)1.1：鉆井、完井工程及其在石油工程中的地位；知識(shí)點(diǎn)1.2：鉆井、完井工程內(nèi)容；知識(shí)點(diǎn)1.3：鉆井、完井工程技術(shù)的發(fā)展；2課程目標(biāo)1、22.鉆井的工程地質(zhì)條件知識(shí)點(diǎn)2.1：各種壓力的概念和相互關(guān)系；知識(shí)點(diǎn)2.2：地層壓力預(yù)測和評(píng)價(jià)；知識(shí)點(diǎn)2.3：巖石的各種力學(xué)參數(shù)及與鉆井的關(guān)系；4課程目標(biāo)1、23.鉆進(jìn)工具知識(shí)點(diǎn)3.1：鉆頭；知識(shí)點(diǎn)3.2：鉆柱；知識(shí)點(diǎn)3.3：其他鉆井設(shè)備；4課程目標(biāo)1、24.鉆井液知識(shí)點(diǎn)4.1：鉆井液的作用、組成、分類；知識(shí)點(diǎn)4.2：鉆井液的基本性能；44課程目標(biāo)1、25.鉆井參數(shù)優(yōu)選知識(shí)點(diǎn)5.1：鉆進(jìn)過程中各參數(shù)之間的相互關(guān)系；知識(shí)點(diǎn)5.2：機(jī)械破巖參數(shù)優(yōu)選；知識(shí)點(diǎn)5.3：水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)；6課程目標(biāo)1、26.井眼軌道設(shè)計(jì)與軌跡控制知識(shí)點(diǎn)6.1：井眼軌跡基本概念；知識(shí)點(diǎn)6.2：井眼軌跡測量與計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)6.3：直井防斜技術(shù)；知識(shí)點(diǎn)6.4：定向井井眼軌道設(shè)計(jì)；知識(shí)點(diǎn)6.5：定向井造斜工具及軌跡控制；知識(shí)點(diǎn)6.6：水平井鉆井技術(shù)簡介；6課程目標(biāo)1、2、37.固井知識(shí)點(diǎn)7.1：套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)；知識(shí)點(diǎn)7.2：油井水泥和注水泥工藝；知識(shí)點(diǎn)7.3：固井質(zhì)量監(jiān)測與評(píng)價(jià)；6課程目標(biāo)1、28.完井知識(shí)點(diǎn)8.1：完井工程基本概念；知識(shí)點(diǎn)8.2：基本完井方法；知識(shí)點(diǎn)8.3：完井方法的選擇；知識(shí)點(diǎn)8.4：完井井口裝置及完井管??；6課程目標(biāo)1、29.壓裂知識(shí)點(diǎn)9.1：水力壓裂原理；知識(shí)點(diǎn)9.2：壓裂工藝；知識(shí)點(diǎn)9.3：壓裂液；知識(shí)點(diǎn)9.3：支撐劑；42課程目標(biāo)1、2、3合計(jì)426（二）課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求（無課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐，可刪除此表）序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1鉆井工程實(shí)驗(yàn)鉆井液性能參數(shù)測定4專業(yè)演示型10必做課程目標(biāo)12完井工程實(shí)驗(yàn)壓裂液、支撐劑性能參數(shù)測定2專業(yè)演示型10必做課程目標(biāo)2基本要求1．實(shí)驗(yàn)一般不允許學(xué)生請假，確因特殊情況需要請假，須事先經(jīng)指導(dǎo)教師和主管教學(xué)院長批準(zhǔn)；2．實(shí)驗(yàn)期間，不得遲到、早退，有事必須向指導(dǎo)教師請假，不得擅自離隊(duì)。必須服從指揮、注意聽講、認(rèn)真參觀、多加思考、記好筆記；3．嚴(yán)格遵守組織紀(jì)律，禁止進(jìn)入受限空間，遵守紀(jì)律，注意安全，未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室老師的許可，不得亂動(dòng)任何設(shè)備；注：實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別：專業(yè)、上機(jī)等實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型：操作型、驗(yàn)證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系要求學(xué)生有數(shù)學(xué)知識(shí)、物理化學(xué)、巖體力學(xué)等相關(guān)知識(shí)，并對(duì)地層學(xué)和礦物學(xué)有一定了解。先修課程為滲流力學(xué)、巖體力學(xué)、工程力學(xué)等。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級(jí)規(guī)劃教材）[1]陳庭根.鉆井工程理論與技術(shù)[M].中國石油大學(xué)出版社，2000。（二）其他教學(xué)資源[1]劉希圣.鉆井工藝原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1988。[2]周開吉.鉆井工程設(shè)計(jì)[M].中國石油大學(xué)出版社，1996。[3]萬仁溥.采油技術(shù)手冊（第九分冊：壓裂酸化工藝技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.[4]萬仁溥等.現(xiàn)代完井工程[M].石油工業(yè)出版社,2000.六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：教學(xué)過程中采用多媒體課件的形式進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，使課堂成為積極互動(dòng)的、高質(zhì)高效的課堂。注重實(shí)用性。鼓勵(lì)學(xué)生通過閱讀參考文獻(xiàn)、撰寫課程論文、開展課堂討論來與專業(yè)課相聯(lián)系，注重理論知識(shí)的專業(yè)應(yīng)用。通過課后布置適量思考題、練習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，使學(xué)生深入理解基本原理和概念，提高分析和解決問題的能力。重點(diǎn)：鉆井、完井工程及其在石油工程中的地位、鉆井、完井工程技術(shù)的發(fā)展、各種壓力的概念和相互關(guān)系、地層壓力預(yù)測和評(píng)價(jià)、巖石的各種力學(xué)參數(shù)及與鉆井的關(guān)系、機(jī)械破巖參數(shù)優(yōu)選、水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、井眼軌跡測量與計(jì)算、定向井井眼軌道設(shè)計(jì)、定向井造斜工具及軌跡控制、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)、油井水泥和注水泥工藝、固井質(zhì)量監(jiān)測與評(píng)價(jià)、完井方法的選擇、水力壓裂原理、壓裂工藝、壓裂液和支撐劑。難點(diǎn)：機(jī)械破巖參數(shù)優(yōu)選、水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、井眼軌跡測量與計(jì)算、定向井井眼軌道設(shè)計(jì)、定向井造斜工具及軌跡控制、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)、油井水泥和注水泥工藝、水力壓裂原理、壓裂工藝設(shè)計(jì)等。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：通過自主學(xué)習(xí)了解直井、水平井、定向井、大位移井、叢式井等井型的差異和應(yīng)用工況，學(xué)習(xí)相關(guān)鉆完井工程設(shè)計(jì)軟件（如Landmark等）。七、課程考核及成績評(píng)定方式（一）課程考核（說明考核方式及占總成績的比例）本課程成績評(píng)定包括平時(shí)考核（平時(shí)到課率統(tǒng)計(jì)）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)）和終結(jié)性評(píng)價(jià)（期末考試）三部分，其中平時(shí)成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結(jié)性評(píng)價(jià)成績占課程總成績的60％。具體要求及評(píng)分方法如下：平時(shí)成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時(shí)成績1分，每遲到或早退一次扣平時(shí)成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨(dú)立完成，未按時(shí)提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計(jì)，占總成績的30%。終結(jié)性評(píng)價(jià)：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識(shí)單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識(shí)單元考試內(nèi)容1．了解一口井的建井過程，并掌握建井過程中所涉及的基本概念、采用的技術(shù)措施和設(shè)計(jì)原則；1.緒論2.鉆井的工程地質(zhì)條件3.鉆進(jìn)工具4.鉆井液5.鉆井參數(shù)優(yōu)選6.井眼軌道設(shè)計(jì)與軌跡控制7.固井8.完井9.壓裂考核知識(shí)點(diǎn)：（1）各種壓力的概念和相互關(guān)系、地層壓力預(yù)測和評(píng)價(jià)、巖石的各種力學(xué)參數(shù)及與鉆井的關(guān)系等；（2）鉆頭與鉆柱的結(jié)構(gòu)、工作原理、分類，重點(diǎn)是鉆頭的選擇；（3）鉆井液的作用、組成、分類，重點(diǎn)是鉆井液各項(xiàng)參數(shù)的意義和測定，了解鉆井液在防塌和防漏的調(diào)節(jié)措施，固相控制措施及鉆井液與儲(chǔ)層保護(hù)的關(guān)系；（4）鉆進(jìn)過程中各參數(shù)之間的關(guān)系、機(jī)械破巖鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選和水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)三個(gè)主要內(nèi)容，鉆壓對(duì)鉆速的影響、轉(zhuǎn)速對(duì)鉆速的影響、水力因素對(duì)鉆速影響、鉆井液性能對(duì)鉆速影響、鉆頭磨損方程、鉆速方程中參數(shù)的確定；（5）井眼軌跡的基本概念、軌跡測量及計(jì)算、直井防斜技術(shù)、定向井井眼軌道設(shè)計(jì)、定向井造斜工具及軌跡控制和水平井鉆井技術(shù)簡介等；（6）固井過程及儲(chǔ)層傷害、設(shè)計(jì)理論、固井技術(shù)（常密度變密度注水泥分級(jí)注水泥繞煤層固井）、固井質(zhì)量檢測和補(bǔ)救措施；（7）水力壓裂原理、壓裂工藝、壓裂液、支撐劑。（8）直井完井，包括套管方式、裸眼方式、混合方式。叢式井完井、多分支水平井完井、特殊完井方式?？己艘螅赫莆找豢诰慕ň^程，并掌握建井過程中所涉及的基本概念、采用的技術(shù)措施和設(shè)計(jì)原則2．掌握井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、水力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核等與鉆井設(shè)計(jì)與施工密切相關(guān)的計(jì)算內(nèi)容相關(guān)的方法；1.鉆井液2.鉆井參數(shù)優(yōu)選3.井眼軌道設(shè)計(jì)與軌跡控制4.固井考核知識(shí)點(diǎn)：（1）鉆井液的作用、組成、分類，重點(diǎn)是鉆井液各項(xiàng)參數(shù)的意義和測定，了解鉆井液在防塌和防漏的調(diào)節(jié)措施，固相控制措施及鉆井液與儲(chǔ)層保護(hù)的關(guān)系；（2）鉆進(jìn)過程中各參數(shù)之間的關(guān)系、機(jī)械破巖鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選和水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)三個(gè)主要內(nèi)容，鉆壓對(duì)鉆速的影響、轉(zhuǎn)速對(duì)鉆速的影響、水力因素對(duì)鉆速影響、鉆井液性能對(duì)鉆速影響、鉆頭磨損方程、鉆速方程中參數(shù)的確定；（3）井眼軌跡的基本概念、軌跡測量及計(jì)算、直井防斜技術(shù)、定向井井眼軌道設(shè)計(jì)、定向井造斜工具及軌跡控制和水平井鉆井技術(shù)簡介等；（4）固井過程及儲(chǔ)層傷害、設(shè)計(jì)理論、固井技術(shù)（常密度變密度注水泥分級(jí)注水泥繞煤層固井）、固井質(zhì)量檢測和補(bǔ)救措施；考核要求：學(xué)會(huì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、水力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核等與鉆井設(shè)計(jì)與施工密切相關(guān)的計(jì)算內(nèi)容相關(guān)的方法3．培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用鉆完井相關(guān)理論與技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的意識(shí)和能力。1.鉆井液2.鉆井參數(shù)優(yōu)選3.井眼軌道設(shè)計(jì)與軌跡控制4.固井5.完井6.壓裂考核知識(shí)點(diǎn)：鉆井液的作用、組成、分類，重點(diǎn)是鉆井液各項(xiàng)參數(shù)的意義和測定，了解鉆井液在防塌和防漏的調(diào)節(jié)措施，固相控制措施及鉆井液與儲(chǔ)層保護(hù)的關(guān)系；鉆進(jìn)過程中各參數(shù)之間的關(guān)系、機(jī)械破巖鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選和水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)三個(gè)主要內(nèi)容，鉆壓對(duì)鉆速的