天然气工程教学大纲

1、天然气工程教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：NATURAL GAS ENGINEERING2、课程类别：专业课程3、课程学时：总学时40，上机学时44、学 分：2.55、先修课程：工程流体力学、油层物理、渗流力学等6、适用专业：石油工程7、大纲执笔：石油工程教研室 刘建仪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、课程的目的与任务天然气工程课程属于国家一级重点学科“石油工程”学科教学改革中“油气田开发工程”专业方向中“天然气工程”模块课程体系的应用技术课程。本课程以石油工程专业培养目标和基本要求为宗旨，培养能适应我国社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展，获得工程师基本训练的石油工程高级技术人才。学生通过学习应获得以下几方面的知识和能力： 能够顺利阅读与本课程有关的外文书刊； 掌握本课程所必需的工程科学基础理论和专业知识，具有分析和解决天然气工程实际问题、进行技术改造、科技开发和应用研究的初步能力； 具有较强运算和表达能力； 具有较强的自学能力、工作适应能力、较熟练的计算机操作应用能力和创新意识。三、课程的基本要求天然气工程是石油工程专业

2、和油气田开发工程学科的一门重要而又新的课程，做到地面与地下结合，地质与工程结合，开发与工艺结合，技术与经济结合，理论与实践结合，把气藏和气井作为一个完整的生产系统，对天然气开发和开采方面的工程问题进行了较详细的分析。课程分别讲述天然气的基本性质、烃类流体相态、气藏物质平衡和储量计算及采收率、气井产能分析及设计、气藏动态分析、气井管流和嘴流、气井生产系统分析，气井井场工艺，气井排水采气、天然气预处理及轻烃回收等内容。课程在讲述气田气井开采理论和方法的基础上，密切结合现场实际，讲述现场实用的天然气开采计算分析方法，使学生能熟练地掌握有关天然气开发和开采方面的知识与技能，学会应用这些知识解决实际生产问题。四、教学内容、要求及学时分配(一)理论教学：第一章 天然气工程绪论（总学时：1）第一节 天然气将是第四个能源时代（一） 能源问题事关重大，超前思维寻找未来能源（二） 天然气将是继薪柴、煤炭和石油之后的第四个能源时代第二节 我国石油天然气发展战略（一） 我国油气勘探成果和面临的挑战（二） 我国经济发展与能源供需矛盾（三） 我国石油天然气发展战略第三节 我国天然气工业现状（一） 我国天然气资源现

3、状（二） 天然气发展现状第四节 我国天然气开发技术发展现状第五节 世界天然气工业新形势（一） 世界天然气资源（二） 世界天然气市场（三） 天然气的输送（四） 天然气应用第六节 课程性质和学习要求重点：我国天然气工业的现状及发展，天然气工程的研究对象、内容和方法，有关学习天然气工程的目的和方法。第二章 天然气的主要物性参数（总学时：1）（一）天然气的组成和分类（二）天然气的分子量和相对密度（三）天然气偏差系数的确定（四）天然气的等温压缩系数（五）天然气的体积系数（六）天然气的粘度（七）天然气含水量和溶解度l 教学要求：明确三种组成的表示方法及其换算关系；掌握分子量、相对密度、偏差系数、等温压缩系数的定义。l 重点：三种组成的表示方法及其换算关系，分子量、相对密度、偏差系数、等温压缩系数的定义、概念及计算。l 难点：偏差系数的计算第三章 烃类流体相态（总学时：6）第一节 油气烃类体系的基本相态特征（学时：1）（一） 烃类相态基本概念（二） 单组分和两组分烃的相态特征及临界点定义之差异，反转凝析现象及解释，各类气田（干气、湿气、凝析气）的P-T图（三） 气液平衡常数，相平衡的热力学条件第二节

4、 油气体系气液相平衡计算数学模型（学时：1）（一）气液相平衡计算物料平衡方程组、热力学平衡方程组、常用的两种类型相平衡计算数学模型（二）气液平衡计算，相图的露点、泡点等计算第三节 常用状态方程选择和分析（学时：1）（一）三次方型状态方程：Van der waals方程、RK（Redlich和Kwong）方程、SRK（SoaveRedlishKwong）方程、PR状态方程（二）流体的焓、熵、热容、逸度等的计算第四节 重馏分特征化处理（学时：1）（一） 经验关联式法（二） 基于连续热力学理论的等效碳数关联法（三） 最优化拟合法第五节 取样及pVT分析项目（学时：1）第六节 判别油气藏类型的主要方法（学时：1）第七节 烃类流体相态特征研究的发展趋势（自学）l 教学要求：明确烃类流体相态特性；掌握物料平衡方程组、热力学平衡方程组，状态方程，相图法判别油气藏类型。l 重点：烃类流体相态特性、物料平衡方程组、热力学平衡方程组，状态方程的结构和解法，最优化拟合法，取样方法，pVT分析方法，相图法判别油气藏类型。l 难点：相图及气液平衡计算，连续热力学理论，状态方程，pVT分析方法。第四章 气藏物质平

5、衡、储量计算及采收率（总学时：2）第一节 气藏物质平衡方法（学时：1）（一） 定容封闭性气藏物质平衡、算法和用途（二） 水驱气藏物质平衡算法和用途（三） 凝析气藏的物质平衡算法和用途（四） 异常高压气藏物质平衡、算法和用途第二节 气藏储量计算（学时：1）（一） 容积法储量计算（二） 动态法储量计算（三） 气藏可采储量第三节 气藏采收率（自学）l 教学要求：明确水驱气藏物质平衡、凝析气藏的物质平衡；掌握定容封闭和异常高压气藏物质平衡，动态法储量计算。l 重点：定容封闭和异常高压气藏物质平衡，动态法储量计算。l 难点：水驱气藏物质平衡、凝析气藏的物质平衡。第五章 气井产能分析及设计（总学时：6）第一节 稳定状态流动气体产能公式（学时：1）（一） 达西和非达西公式（二） 平面径向流（三） 平方法和拟压力法（四） 表皮效应第二节 拟稳定状态流动气井产能公式（学时：0.5）（一） 二项式产能方程的推导、公式、物理意义（二） 二项式方程的应用第三节 气井产能经验方程（学时：0.5）（一） 经验方程的形式（二） 、系数的意义、范围和求解方法第四节 气井产能试井工艺（学时：2）（一） 产能试井的主要任

6、务、试井工艺步骤的设计、试井方法及资料处理（二） 试井方法：常规回压法试井、等时试井、修正等时试井的思路、特点，流量、井底压力与时间关系图，资料处理方法（三） 确定低渗透气井产能方程的方法（自学）第五节 完井方式对气流入井的影响（学时：1）（一） 裸眼完井、射孔完井、砾石射孔衬管完井三种基本完井方式的特点、区别（二） 产能方程、表皮系数第六节 预测气井流入动态（学时：1）（一） 利用气井经验公式进行预测（二） 利用无因次气井产能方程预测目前和将来的曲线l 教学要求：掌握稳定状态流动达西、非达西公式、产能方程，、sc及拟压力的概念，产能方程的形式和应用，三种试井的资料处理方法，三种完井方式对气井产能的影响，表皮系数的组成，几种预测气井流入动态的方法。l 重点：稳定状态流动达西、非达西公式、产能方程，、sc及拟压力的概念，产能方程的形式和应用，三种试井的资料处理方法，三种完井方式对气井产能的影响，表皮系数的组成，几种预测气井流入动态的方法。l 难点：产能方程及其应用，三种试井的资料处理方法，表皮系数的组成，气井流入动态预测。第六章 气藏动态分析（总学时：2）（一）气田、凝析气田开发方案编制

7、流程（二）气藏动态分析主要内容和技术（三）气藏类型的分析判断（四）气藏驱动方式分析（五）核实气藏储层的储集性质（六）气井生产工作制度分析l 教学要求：明确气藏动态分析主要内容，气藏驱动方式分析，核实气藏储层的储集性质，气井生产工作制度分析。 重点：气藏动态分析主要内容，气藏驱动方式分析，核实气藏储层的储集性质，气井生产工作制度分析。难点：气藏驱动方式分析，气井生产工作制度分析。第七章 管流及嘴流动态（总学时：4）第一节 气相管流的基本方程（学时：1）（一） 气体稳定流动能量方程及三种表达形式（二） 管内摩阻系数的概念、公式第二节 气相管流压降计算方法（学时：1）（一） 用平均温度偏差系数法计算静止和流动气柱的压力分布及井底压力（二） 气液井拟单相流井底压力计算的思路、公式和算法第三节 气液两相管流简介（学时：1）（一） 气液两相管流基本概念（二） 气液两相管流的计算方法和步骤第四节 气体通过气嘴的流动（学时：1）（一） 气嘴的作用（二） 能量方程的简化（三） 气嘴流量与压差的关系（四） 临界流和非临界流，临界压力比的概念第五节 排水采气井两相管流压降优化模型（自学）l 教学要求：明确液

8、井拟单相流井底压力计算，气液两相管流的计算方法和步骤；掌握气相管流的基本方程，气柱井底压力计算，气液两相管流基本概念，气嘴临界流和非临界流、流量与压差关系。l 重点：气相管流的基本方程，气柱井底压力计算，气液两相管流基本概念，气嘴临界流和非临界流、流量与压差关系。l 难点：液井拟单相流井底压力计算，气液两相管流的计算方法和步骤，临界流和非临界流。第八章 气井生产系数分析（总学时：3）第一节 概述（学时：1）（一） 生产井模型的组成，节点的定义和概念（二） 气井生产系统分析的目标、方法、步骤和用途第二节 普通节点分析（学时：1）（一） 普通节点分析的定义、步骤、实例（二） 敏感参数分析第三节 函数节点分析（学时：1）（一） 函数节点分析的步骤、实例（二） 敏感参数分析，预测射孔密度对系统产能的影响，实例分析l 教学要求：明确生产井模型的组成，节点的定义和概念；掌握气井生产系统分析的目标、方法、步骤和用途。l 重点：生产井模型的组成，节点的定义和概念，气井生产系统分析的目标、方法、步骤和用途。l 难点：普通节点分析、函数节点分析。第九章 气井井场工艺（总学时：3）第一节 节流调压（学时：0

9、.5）（一） 节流调压的作用和手段（二） 节流过程和节流效应，定义，公式和算法第二节 气液分离（学时：0.5）（一）分离器的功能和类型、原理、处理能力第三节 天然气水合物（学时：2）（一）天然气含水量的测定方法、影响因素、含水的危害（二）烃-水系统相态（三）天然气水合物的结构、生成条件（四）预测方法和步骤（五）预防水合物生成的方法l 教学要求：明确节流调压和水合物的定义和概念；掌握节流调压和节流效应，天然气水合物生成条件和预测，预防水合物生成的方法。l 重点：节流调压和节流效应，天然气水合物生成条件和预测，预防水合物生成的方法。l 难点：节流效应，天然气水合物生成条件和预测，预防水合物生成方法。第十章 排水采气（总学时：3）第一节 气井连续排液所需小气量（学时：1）（一） 气井积液，连续排液的原理（二） 液滴模型，气井连续排液最小气量第二节 泡沫排水采气（学时：1）（一） 起泡剂的性能、类型、适用条件和评价方法（二） 泡沫排水选井和方式选择第三节 柱塞气举（学时：0.5）（一） 柱塞气举原理（二） 模型和计算方法第四节 其它排水采气方法（学时：0.5）（一） 抽油机排水采气（二） 电潜泵排水采气（三） 螺杆泵排水采气l 教学要求：明确泡沫排水采气，柱塞气举；掌握气井连续排液所需小气量。l 重

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