《钻完井工程》课程教学大纲

《钻完井工程》课程教学大纲课程名称：钻完井工程DrillingandWellCompletionEngineering课程编号：020060190课程性质：必修£选修课程类别：□通识课程专业课程£实践教学适用专业：新能源科学与工程课程学时：总学时48，其中：理论42、实验6课程学分：3应开课学期：第五学期先修课程：渗流力学、岩体力学、工程力学任课学院、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《钻完井工程》是煤层气工程的主要专业课程之一，其任务在于使学生了解钻完井工程的基本知识和煤层气井的井身结构设计，理解钻完井过程中出现的问题及解决办法，重点掌握煤层气垂直井的钻井参数优选和复杂事故处理等关键技术，并对目前煤层气开发井的水平井等有一定了解。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：《钻完井工程》是为新能源科学与工程专业本科生讲授的一门专业课程，是一门实践性非常强的课程。《钻完井工程》课程教学任务是为了培养高素质的从事钻井与完井工作，并具有丰富专业技能的石油工程技术人员或科研人员。根据该课程的教学大纲，共安排48课时的教学任务。通过42学时课堂学习和6学时的实验，让学生了解一口井的建井过程，并掌握建井过程中所涉及的基本概念、采用的技术措施、计算方法。要求学生在课后完成一定量的课后作业，以加强对课堂内容的理解，在作业过程中掌握每个章节的重点和难点。使学生能够独立完成如井身结构设计计算、水力参数设计计算、套管柱强度设计与校核等与钻井设计与施工密切相关的计算内容。同时，学生还能在学完课程后可以独立地完成钻井液流变性测试、水泥浆的配制和常规性能测试等实验。课程目标1：了解一口井的建井过程，并掌握建井过程中所涉及的基本概念、采用的技术措施和设计原则；课程目标2：掌握井身结构设计计算、水力参数设计计算、套管柱强度设计与校核等与钻井设计与施工密切相关的计算内容相关的方法；课程目标3：培养学生应用钻完井相关基本理论与基础知识解决实际工程问题的意识和能力。（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．了解一口井的建井过程，并掌握建井过程中所涉及的基本概念、采用的技术措施和设计原则；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。2．掌握井身结构设计计算、水力参数设计计算、套管柱强度设计与校核等与钻井设计与施工密切相关的计算内容相关的方法；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。毕业要求6：技术管理与社会。能够基于新能源勘查、开发及综合利用的背景知识进行合理分析，评价生产实践问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响，并理解应承担的责任。能正确认识工程与社会的关系，树立正确的工程价值观和强烈的社会责任感，能够评估新能源行业相关工程的社会、经济效应。3．培养学生应用钻完井相关理论与技术知识解决实际工程问题的意识和能力。毕业要求6：技术管理与社会。能够基于新能源勘查、开发及综合利用的背景知识进行合理分析，评价生产实践问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响，并理解应承担的责任。能正确认识工程与社会的关系，树立正确的工程价值观和强烈的社会责任感，能够评估新能源行业相关工程的社会、经济效应。三、课程教学的基本内容及教学安排（一）课程教学的内容及学时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：钻井、完井工程及其在石油工程中的地位；知识点1.2：钻井、完井工程内容；知识点1.3：钻井、完井工程技术的发展；2课程目标1、22.钻井的工程地质条件知识点2.1：各种压力的概念和相互关系；知识点2.2：地层压力预测和评价；知识点2.3：岩石的各种力学参数及与钻井的关系；4课程目标1、23.钻进工具知识点3.1：钻头；知识点3.2：钻柱；知识点3.3：其他钻井设备；4课程目标1、24.钻井液知识点4.1：钻井液的作用、组成、分类；知识点4.2：钻井液的基本性能；44课程目标1、25.钻井参数优选知识点5.1：钻进过程中各参数之间的相互关系；知识点5.2：机械破岩参数优选；知识点5.3：水力参数优化设计；6课程目标1、26.井眼轨道设计与轨迹控制知识点6.1：井眼轨迹基本概念；知识点6.2：井眼轨迹测量与计算；知识点6.3：直井防斜技术；知识点6.4：定向井井眼轨道设计；知识点6.5：定向井造斜工具及轨迹控制；知识点6.6：水平井钻井技术简介；6课程目标1、2、37.固井知识点7.1：套管柱强度设计；知识点7.2：油井水泥和注水泥工艺；知识点7.3：固井质量监测与评价；6课程目标1、28.完井知识点8.1：完井工程基本概念；知识点8.2：基本完井方法；知识点8.3：完井方法的选择；知识点8.4：完井井口装置及完井管住；6课程目标1、29.压裂知识点9.1：水力压裂原理；知识点9.2：压裂工艺；知识点9.3：压裂液；知识点9.3：支撑剂；42课程目标1、2、3合计426（二）课堂实验/实践教学内容及要求（无课堂实验/实践，可删除此表）序号项目名称内容、要求学时实验/实践类别实验/实践类型每组人数必做/选做课程目标1钻井工程实验钻井液性能参数测定4专业演示型10必做课程目标12完井工程实验压裂液、支撑剂性能参数测定2专业演示型10必做课程目标2基本要求1．实验一般不允许学生请假，确因特殊情况需要请假，须事先经指导教师和主管教学院长批准；2．实验期间，不得迟到、早退，有事必须向指导教师请假，不得擅自离队。必须服从指挥、注意听讲、认真参观、多加思考、记好笔记；3．严格遵守组织纪律，禁止进入受限空间，遵守纪律，注意安全，未经实验室老师的许可，不得乱动任何设备；注：实验/实践类别：专业、上机等实验/实践类型：操作型、验证型、演示型、综合型等。四、本课程与其他课程的联系要求学生有数学知识、物理化学、岩体力学等相关知识，并对地层学和矿物学有一定了解。先修课程为渗流力学、岩体力学、工程力学等。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]陈庭根.钻井工程理论与技术[M].中国石油大学出版社，2000。（二）其他教学资源[1]刘希圣.钻井工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1988。[2]周开吉.钻井工程设计[M].中国石油大学出版社，1996。[3]万仁溥.采油技术手册（第九分册：压裂酸化工艺技术[M].北京：石油工业出版社，2002.[4]万仁溥等.现代完井工程[M].石油工业出版社,2000.六、教学方法与学习建议授课方式：教学过程中采用多媒体课件的形式进行互动式教学，充分调动学生的主动性、积极性，使课堂成为积极互动的、高质高效的课堂。注重实用性。鼓励学生通过阅读参考文献、撰写课程论文、开展课堂讨论来与专业课相联系，注重理论知识的专业应用。通过课后布置适量思考题、练习题，引导学生自学，使学生深入理解基本原理和概念，提高分析和解决问题的能力。重点：钻井、完井工程及其在石油工程中的地位、钻井、完井工程技术的发展、各种压力的概念和相互关系、地层压力预测和评价、岩石的各种力学参数及与钻井的关系、机械破岩参数优选、水力参数优化设计、井眼轨迹测量与计算、定向井井眼轨道设计、定向井造斜工具及轨迹控制、套管柱强度设计、油井水泥和注水泥工艺、固井质量监测与评价、完井方法的选择、水力压裂原理、压裂工艺、压裂液和支撑剂。难点：机械破岩参数优选、水力参数优化设计、井眼轨迹测量与计算、定向井井眼轨道设计、定向井造斜工具及轨迹控制、套管柱强度设计、油井水泥和注水泥工艺、水力压裂原理、压裂工艺设计等。后续自主学习建议：通过自主学习了解直井、水平井、定向井、大位移井、丛式井等井型的差异和应用工况，学习相关钻完井工程设计软件（如Landmark等）。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核（说明考核方式及占总成绩的比例）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：课程目标知识单元考试内容1．了解一口井的建井过程，并掌握建井过程中所涉及的基本概念、采用的技术措施和设计原则；1.绪论2.钻井的工程地质条件3.钻进工具4.钻井液5.钻井参数优选6.井眼轨道设计与轨迹控制7.固井8.完井9.压裂考核知识点：（1）各种压力的概念和相互关系、地层压力预测和评价、岩石的各种力学参数及与钻井的关系等；（2）钻头与钻柱的结构、工作原理、分类，重点是钻头的选择；（3）钻井液的作用、组成、分类，重点是钻井液各项参数的意义和测定，了解钻井液在防塌和防漏的调节措施，固相控制措施及钻井液与储层保护的关系；（4）钻进过程中各参数之间的关系、机械破岩钻进参数优选和水力参数优化设计三个主要内容，钻压对钻速的影响、转速对钻速的影响、水力因素对钻速影响、钻井液性能对钻速影响、钻头磨损方程、钻速方程中参数的确定；（5）井眼轨迹的基本概念、轨迹测量及计算、直井防斜技术、定向井井眼轨道设计、定向井造斜工具及轨迹控制和水平井钻井技术简介等；（6）固井过程及储层伤害、设计理论、固井技术（常密度变密度注水泥分级注水泥绕煤层固井）、固井质量检测和补救措施；（7）水力压裂原理、压裂工艺、压裂液、支撑剂。（8）直井完井，包括套管方式、裸眼方式、混合方式。丛式井完井、多分支水平井完井、特殊完井方式。考核要求：掌握一口井的建井过程，并掌握建井过程中所涉及的基本概念、采用的技术措施和设计原则2．掌握井身结构设计计算、水力参数设计计算、套管柱强度设计与校核等与钻井设计与施工密切相关的计算内容相关的方法；1.钻井液2.钻井参数优选3.井眼轨道设计与轨迹控制4.固井考核知识点：（1）钻井液的作用、组成、分类，重点是钻井液各项参数的意义和测定，了解钻井液在防塌和防漏的调节措施，固相控制措施及钻井液与储层保护的关系；（2）钻进过程中各参数之间的关系、机械破岩钻进参数优选和水力参数优化设计三个主要内容，钻压对钻速的影响、转速对钻速的影响、水力因素对钻速影响、钻井液性能对钻速影响、钻头磨损方程、钻速方程中参数的确定；（3）井眼轨迹的基本概念、轨迹测量及计算、直井防斜技术、定向井井眼轨道设计、定向井造斜工具及轨迹控制和水平井钻井技术简介等；（4）固井过程及储层伤害、设计理论、固井技术（常密度变密度注水泥分级注水泥绕煤层固井）、固井质量检测和补救措施；考核要求：学会井身结构设计计算、水力参数设计计算、套管柱强度设计与校核等与钻井设计与施工密切相关的计算内容相关的方法3．培养学生应用钻完井相关理论与技术知识解决实际工程问题的意识和能力。1.钻井液2.钻井参数优选3.井眼轨道设计与轨迹控制4.固井5.完井6.压裂考核知识点：钻井液的作用、组成、分类，重点是钻井液各项参数的意义和测定，了解钻井液在防塌和防漏的调节措施，固相控制措施及钻井液与储层保护的关系；钻进过程中各参数之间的关系、机械破岩钻进参数优选和水力参数优化设计三个主要内容，钻压对钻速的