《非常规天然气开发理论与技术》课程教学大纲

《非常规天然气开发理论与技术》课程教学大纲课程名称：《非常规天然气开发理论与技术》Theoryandtechnologyofunconventionalnaturalgasdevelopment课程编号：020060290课程性质：R必修£选修课程类别：£通识课程R专业课程£实践教学适用专业：新能源科学与工程课程学时：总学时32，其中理论32、实验0课程学分：2应开课学期：第六学期先修课程：地质学基础、非常规天然气地质学、新能源勘查方法与技术、钻完井工程任课学院、系部：能源科学与工程学院新能源科学与工程系一、课程简介本课程为新能源科学与工程专业的专业核心课，课程性质为必修。通过本课程的学习，了解现代非常规天然气开发的理论基础、技术方法，排采工艺技术原理及方法、开发管理与部署方法等。本课程的任务是使学生掌握非常规天然气的运移产出机理、产出过程中压力传递变化的主控因素及变化规律、产出过程中的正/负效应、井型选择和井网布置方法、排采设备及产气曲线特征、排采产气井常见故障的处理方法。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：学生通过本课程的学习，掌握煤层气、页岩气的排采工作制度制定的方法、井型选择和井网布置的方法，会根据不同地质储层情况分析煤层气、页岩气的排采制度及具备处理排采设备常见故障的能力；掌握非常规天然气排采、井型、井网等设计方案的编写流程。课程目标1：掌握煤层气、页岩气等非常规天然气产出的一般工艺流程；课程目标2：掌握煤层气、页岩气等非常规天然气井型选择和井网布置方法；课程目标3：基本掌握煤层气、页岩气等非常规天然气排采制度的制定；课程目标4：初步具备处理排采设备常见故障的能力。课程目标5：掌握煤层气、页岩气排采、井型、井网等设计方案的编写。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求1．掌握煤层气、页岩气排采、井型、井网等设计方案的编写。毕业要求1：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决新能源勘查、开发与综合利用中的工程问题，具备工程科学思维和工程管理意识。毕业要求3：设计/开发解决方案：能够熟悉新能源勘查、开发及综合利用的工艺流程，制定技术方案和管理措施，能够结合生产实践体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。2．初步具备处理排采设备常见故障的能力。毕业要求2：能够应用新能源科学与工程理论与技术，并结合数学、自然科学等基本原理，通过理论分析和文献研究，对新能源勘查、开发、利用过程中遇到的问题进行综合分析。具备独立思考、善于发现和提出问题并独立分析工程问题的能力，掌握基本的分析问题和总结归纳的方法。3.掌握煤层气、页岩气等非常规天然气产出的一般工艺流程毕业要求：能够基于科学原理与方法，结合具体生产实践，分析、解决新能源勘查和开发利用中的技术问题。能够正确认识行业发展现状和趋势，具备文献信息提炼、归纳能力。能够提出工程问题的关键理论问题和技术难题，善于利用文献资料及团队技能开展初步科学研究与技术攻关。4.掌握煤层气、页岩气等非常规天然气井型选择和井网布置方法毕业要求5：使用现代工具：能够针对新能源勘查、开发及综合利用中的问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，并掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。5.基本掌握煤层气、页岩气等非常规天然气排采制度的制定毕业要求3：设计/开发解决方案：能够熟悉新能源勘查、开发及综合利用的工艺流程，制定技术方案和管理措施，能够结合生产实践体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。三、课程教学的基本内容及教学安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1.绪论知识点1.1：非常规天然气的资源分布状况；知识点1.2国内外非常规天然气开发技术现状：；知识点1.3：非常规天然气开发技术发展趋势；2课程目标：了解我国非常规天然气的资源分布、开发技术现状2.非常规天然气运移产出机理知识点2.1：非常规天然气储层几何模型；知识点2.2：非常规天然气储集机理；知识点2.3：非常规天然气吸附模型；知识点2.4:非常规天然气运移产出机理。4课程目标：掌握煤层气、页岩气等非常规天然气产出的一般工艺流程3.非常规天然气压降传播规律知识点3.1：压力传播的主要影响因素；知识点3.2：水平井压裂裂缝形态；知识点3.3：直井压裂裂缝典型形态；知识点3.4：压降动态数学模型；知识点3.5：压降传播变化规律。4课程目标：掌握非常规天然气压降传播规律4.非常规天然气产出过程正负效应及参数变化规律知识点4.1：非常规天然气产出的正效应；知识点4.2：非常规天然气产出的负效应；知识点4.3：非常规天然气产出物性参数变化规律4课程目标：掌握非常规天然气产出过程物性参数变化规律5.非常规天然气生产系统分析知识点5.1：排采设备工作原理；知识点5.2:排采地面流程和资料录取；知识点5.3:排采工作制度制定；知识点5.4：典型排采曲线分析6课程目标：基本掌握煤层气、页岩气等非常规天然气排采制度的制定6.非常规天然气修井作业知识点6.1：常规修井作业知识点6.2：排采设备常见故障处理知识点6.3：大修知识点6.4:地面集输工艺流程4课程目标：初步具备处理排采设备常见故障的能力。7.非常规天然气井型选择及井网布置方法知识点7.1：常见井型及特点知识点7.2：产能的主要影响因素知识点7.3：产能预测及井型选择知识点7:4：井网布置方法6课程目标：掌握煤层气、页岩气等非常规天然气井型选择和井网布置方法8.天然气水合物开发理论与技术进展知识点8.1：天然气水合物开发的理论进展知识点8.2：天然气水合物开发技术进展与展望2课程目标：了解天然气水合物开发理论与技术进展合计32四、本课程与其他课程的联系该课程是地质过程的工程延续的课程。其先修课程是地质学基础、构造地质学与大地构造、非常规天然气地质学、新能源勘查工程与技术、钻完井工程等课程，其后续课程包括新能源转化与利用、新能源应用与环境保护、新能源发电技术等选修课。先修课程是非常规天然气开发理论与技术的基础，是利用其手段和基本理论获取资料和进行研究，而后续课程是扩大知识面，提高学生的综合素质。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材（建议选用新出版的国家级规划教材）[1]刘丽，李铭，张承丽，孙丽艳.《天然气开采技术》，石油工业出版社，2018.8[2]杨宇，孙晗森，陈万钢，张凤东，张昊.《煤层气采气工程》，科学出版社，2017[3]苏俊等.《煤层气勘探开发方法与技术》，石油工业出版社，2011.（二）其他教学资源[1]秦勇，贺天才等.《煤层气勘探与开发利用技术》，中国矿业大学出版社，2007[2]倪小明等.《煤层气开发地质学》，化学工业出版社，2010[3]倪小明等.《煤层气排采过程渗透率变化与排采控制》，化学工业出版社，2015[4]崔凯华，郑洪涛.《煤层气开采》，石油工业出版社，2016六、教学方法与学习建议授课方式：非常规天然气开发理论与技术是一门理论与实践结合非常紧密的课程，本课程教学以CAI课件为主，辅以实验性教学，另适当安排讨论性环节。重点：压力传播变化规律、排采控制、井型选择和井网布置方法、排采控制理论及设计是该课程的重点。难点：压力传播规律学习中，需要额外的看渗流原理方面的知识。可以参考葛家理编写的《渗流原理》规划教材，便于更好的理解压力传播变化规律。排采控制理论部分，需要参考倪小明著作《煤层气产出过程渗透率变化与排采控制》及杨顺东的《采气工程》，对比常规天然气开采的排采控制与煤层气排采控制的差异，加深理解。井型选择和井网布置方法部分，需要下载井型特点、产能主控因素、产能模拟与预测、开发方案设计等方面的论文资料，结合老师的讲解，加深理解。后续自主学习建议：非常规天然气开发方面的现状及发展前景；非常规天然气开发新的技术及应用等。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核本课程成绩评定包括平时考核（平时到课率统计）、过程考核（随堂问答、课堂测验、课后作业）和终结性评价（期末考试）三部分，其中平时成绩占课程总成绩的10％，过程成绩占课程总成绩的30％，终结性评价成绩占课程总成绩的60％。具体要求及评分方法如下：平时成绩：出勤成绩采用扣分制，每缺勤一次扣平时成绩1分，每迟到或早退一次扣平时成绩0.5分，无故旷课4次以上者取消本次课程成绩，占总成绩的10%。过程成绩：课堂测验、课后作业要求学生必须独立完成，未按时提交作业或作业有抄袭（雷同）现象的，该次作业成绩按零分计，占总成绩的30%。终结性评价：形式为闭卷考试，其成绩占总成绩的60%。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标1：掌握煤层气、页岩气等非常规天然气产出的一般工艺流程；课程目标2：掌握煤层气、页岩气等非常规天然气井型选择和井网布置方法；课程目标3：基本掌握煤层气、页岩气等非常规天然气排采制度的制定；课程目标4：初步具备处理排采设备常见故障的能力。课程目标5：掌握煤层气、页岩气排采、井型、井网等设计方案的编写。课程目标知识单元考试内容1．掌握煤层气、页岩气等非常规天然气产出的一般工艺流程1.非常规天然气储层几何模型；2．非常规天然气储集机理；3．非常规天然气吸附模型；4:非常规天然气运移产出机理。1.叙述非常规天然气的典型的储层几何模型，及气体如何在其中运移产出。2.阐述非常规天然气解吸-扩散-渗流机理。3.叙述非常规天然气吸附模型及吸附曲线的应用。4.非常规天然气运移产出机理。2.掌握煤层气、页岩气等非常规天然气井型选择和井网布置方法1.常见井型及特点2.产能的主要影响因素3.产能预测及井型选择4.井网布置方法1.非常规天然气常见井型及特点？2.产能的主要影响因素？3.井型选择的一般流程？4.井网布置的常见方法？3.基本掌握煤层气、页岩气等非常规天然气排采制度的制定1．排采设备工作原理；2.排采地面流程和资料录取；3.排采工作制度制定；4.典型排采曲线分析1.几种典型排采设备的工作原理？2.叙述排采设备的井下管柱配置及地面流程？3.进行典型排采曲线的分析。4.不同排采阶段的排采工作重点及核心目标？4.初步具备处理排采设备常见故障的能力1.常规修井作业2.排采设备常见故障处理3.大修4.地面集输工艺流程1.冲砂的工艺流程？2.捞砂泵的工作原理？3.常见的排采设备故障处理方法？4.地面集输工艺流程？5.掌握煤层气、页岩气排采、井型、井网等设计方案的编写。1．非常规天然气产出的正效应；2．非常规天然气产出的负效应；3．非常规天然气产出物性参数变化规律