天然氣開采技術(shù)課程教材改革

李銘　劉麗　張承麗

摘 要：國內(nèi)的大部分與天然氣有關(guān)的教材主要分為兩大類，要么是全部偏向于理論加一小部分工程；要么就是大篇幅的工程，而理論方面略為單薄。此次教材改革在編寫上立足于滿足學(xué)生培養(yǎng)的需要，既要理論教學(xué)，又要傳授工程技術(shù)，所以該教材的內(nèi)容設(shè)計(jì)上能夠很好地滿足學(xué)生的課堂教學(xué)需要，能夠努力訓(xùn)練學(xué)生對知識的實(shí)操性和綜合運(yùn)用知識的能力。

關(guān)鍵詞：天然氣開采技術(shù) 教材編寫 教材改革

中圖分類號：G6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（a）-0071-02

《天然氣開采技術(shù)》課程是以油層物理、滲流力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課為先修課的專業(yè)課。主要介紹天然氣開采涉及的基本理論及其工藝技術(shù)。通過該課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握石油工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的工藝技術(shù)及其基本原理，從而為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)選修課及未來從事天然氣工程的設(shè)計(jì)計(jì)算、應(yīng)用研究及工程管理提供必備的專業(yè)知識。

1 教材改革的必要性

在教學(xué)中選用李士倫編著的《天然氣工程》 ，這本書共有11個(gè)章節(jié)，主要內(nèi)容涵蓋了天然氣的基本性質(zhì)、烴類流體相態(tài)、氣藏物質(zhì)平衡、儲量計(jì)算及采收率、氣井產(chǎn)能分析及設(shè)計(jì)、氣藏動(dòng)態(tài)分析、氣井管流和節(jié)流、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析、氣井井場工藝、氣井排水采氣、天然氣預(yù)處理及輕烴回收和氣井防腐。此書可以作為石油工程本科專業(yè)的教材，也可以作為油氣田開發(fā)工程和油氣井工程學(xué)科博士、碩士研究生的重要參考書，涉及的基礎(chǔ)理論有一定的深度、廣度。在教學(xué)實(shí)踐中，任課教師結(jié)合課程的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生前期的課程學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)氣井管流和節(jié)流、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析兩章內(nèi)容在學(xué)生學(xué)習(xí)《石油工程》課程時(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了相關(guān)基本理論，在授課時(shí)這兩章內(nèi)容就不再為學(xué)生講授。此外，關(guān)于天然氣開采工藝方面也只是講授了水驅(qū)氣田中常見的排水采氣工藝，對于其他類型氣藏的開采沒有講述。同時(shí)針對目前關(guān)注度較高的非常規(guī)氣藏的開采沒有提及，對于氣藏開發(fā)過程中涉及的增產(chǎn)工藝也沒有論述。這些問題在教學(xué)環(huán)節(jié)中日益突出，為了更好地提升筆者學(xué)校石油工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識水平和素養(yǎng)，有必要根據(jù)教學(xué)需要重新編寫一本適合該專業(yè)培養(yǎng)方向的、能夠反映天然氣開發(fā)與開采的教材。

2 編寫教材的可行性

這次編寫計(jì)劃在該課程長期使用教案的基礎(chǔ)上集歷年教學(xué)和科研的實(shí)踐進(jìn)行修改、補(bǔ)充、整理、納入近年來天然氣開采的新技術(shù)與新工藝等，使新教材具有時(shí)代氣息，與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展同步。3名編寫者既是長期從事本課程教學(xué)5年以上的教學(xué)骨干，又有較高的專業(yè)技術(shù)水平，因此能夠保證教材編寫的質(zhì)量與專業(yè)技術(shù)水平。

課程組3位教師經(jīng)過多次教學(xué)研討后制定了可行的教材編寫計(jì)劃。以筆者學(xué)校教學(xué)計(jì)劃安排為依據(jù)，同時(shí)考慮到課程之間內(nèi)容的銜接和連貫性，堅(jiān)決避免相同知識點(diǎn)的重復(fù)講解，并著重培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)方面的理論和實(shí)踐分析問題能力，課程組對課程的講解內(nèi)容做了新的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，即以《天然氣工程》主要內(nèi)容為基礎(chǔ)，同時(shí)章節(jié)進(jìn)行了整合，由原來的11章調(diào)整為9章，包括：概述、天然氣的性質(zhì)、氣井產(chǎn)能分析及設(shè)計(jì)、儲量計(jì)算、氣藏動(dòng)態(tài)分析、不同類型氣藏的采氣工藝、氣井增產(chǎn)措施、礦場天然氣集輸和氣井的安全。章節(jié)內(nèi)容均增加新的前沿認(rèn)識，并調(diào)整了2章的內(nèi)容，采氣工藝這章由排水采氣擴(kuò)展為不同類型氣藏的常見開采工藝，同時(shí)增加了氣井增產(chǎn)措施。這樣的改革和調(diào)整在實(shí)施過程中能夠?qū)崿F(xiàn)，且新教材能夠便于學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)生對天然氣開采工程領(lǐng)域的相關(guān)知識，提升課程的理論和實(shí)踐并重的融合度。

考慮到石油工程寬專業(yè)知識面的需求，本教材在設(shè)計(jì)編撰內(nèi)容上注重體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的“新、精、寬”特點(diǎn)，做到覆蓋天然氣開發(fā)開采及集輸?shù)乃协h(huán)節(jié)。

知識架構(gòu)中涵蓋以下目標(biāo)。

（1）從氣田開發(fā)大系統(tǒng)工程的角度，給學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)從開發(fā)、開采到礦場集輸處理的完整系統(tǒng)。

（2）收集天然氣開發(fā)、開采最基本較成熟的而又是最先進(jìn)的知識、理論、方法和技術(shù)，保證知識的實(shí)用性。

（3）每章都設(shè)計(jì)習(xí)題，便于學(xué)生提升思考問題的能力。

（4）注意理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)展現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用分析，教導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用。

3 教材建設(shè)改革的夯實(shí)基礎(chǔ)

這本教材的編寫力求教學(xué)內(nèi)容與形式上的改革，改滿堂灌為理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，以理論為指導(dǎo)，以工程實(shí)例分析為目的，實(shí)踐鞏固理論，理論指導(dǎo)實(shí)踐的循環(huán)教學(xué)模式，努力使學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為工作能力，達(dá)到學(xué)以致用的目的。在教材內(nèi)容上，也做了部分調(diào)整，強(qiáng)化了一些針對天然氣開采工程方面的內(nèi)容，如：不同類型氣藏的開采技術(shù)、氣藏的增產(chǎn)措施改造技術(shù)、礦場集輸?shù)取Ｈ趸艘恍┯嘘P(guān)氣井中氣體流動(dòng)的一些章節(jié)的內(nèi)容，如：氣井管流及節(jié)流動(dòng)態(tài)，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析等。

授課教師已經(jīng)完成了5輪以上的教學(xué)任務(wù)，經(jīng)過多次修改講義、查找大量資料和組織探討，確立了教材編寫大綱，在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，整合相關(guān)的基礎(chǔ)理論內(nèi)容，擴(kuò)展采氣工程方面的內(nèi)容，提高學(xué)生對相關(guān)技術(shù)的興趣和對理論知識的認(rèn)識。

4 教材內(nèi)容特點(diǎn)

《天然氣開采技術(shù)》課程以油層物理、滲流力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課為先修課的專業(yè)課。主要介紹天然氣開采涉及的基本理論及其工藝技術(shù)。該課程內(nèi)容包括天然氣的物理化學(xué)性質(zhì)、烴類流體相態(tài)、氣井產(chǎn)能分析及設(shè)計(jì)、氣藏動(dòng)態(tài)分析、排水采氣、特殊氣藏開發(fā)、氣井增產(chǎn)措施、礦場集輸、氣井安全等內(nèi)容。

相較于現(xiàn)有使用的教材《天然氣工程》，此次教材中編寫中增加了特殊氣藏開發(fā)和氣井增產(chǎn)措施兩部分內(nèi)容。

特殊氣藏開發(fā)這章，主要介紹不同類型的氣藏針對自身特點(diǎn)的相應(yīng)特殊的開采工藝技術(shù)原理及施工工藝。

氣井增產(chǎn)措施這章，主要介紹在氣井生產(chǎn)過程中采用相應(yīng)手段提高采氣量的技術(shù)。

學(xué)生學(xué)完本課程后應(yīng)達(dá)到的知識與能力目標(biāo)如下。

了解天然氣開采簡史；熟悉我國油氣資源和天然氣工業(yè)發(fā)展前景； 熟悉天然氣工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

掌握天然氣的組成和分類；掌握天然氣的有關(guān)物理化學(xué)性質(zhì)。

掌握油氣烴類體系的基本相態(tài)特征；熟悉常用狀態(tài)方程選擇和分析；掌握判斷油氣藏類型的主要方法。

掌握穩(wěn)態(tài)流動(dòng)氣井產(chǎn)能公式；掌握擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)氣井產(chǎn)能公式；熟悉氣井產(chǎn)能經(jīng)驗(yàn)方程；掌握完井方式對氣流入井的影響。

了解氣田、凝析氣田開發(fā)方案編制流程；熟悉氣藏動(dòng)態(tài)分析內(nèi)容；掌握氣藏類型的分析判斷；熟悉氣藏驅(qū)動(dòng)方式分析；掌握氣井生產(chǎn)制度分析。

掌握氣井?dāng)y帶臨界流量的計(jì)算；掌握泡沫排水采氣的原理和方法；了解柱塞排水采氣的原理和方法；熟悉其它排水采氣工藝。

了解不同類型氣藏的開發(fā)特點(diǎn)和相應(yīng)的開采技術(shù)原理。

了解氣井增產(chǎn)技術(shù)的機(jī)理和施工特點(diǎn)。

了解天然氣礦場集輸流程和管網(wǎng)；掌握節(jié)流調(diào)壓的作用和手段；熟悉節(jié)流過程和節(jié)流效應(yīng)；了解氣液分離器的類型、原理、處理能力；掌握天然氣水合物生成條件的預(yù)測；掌握預(yù)防天然氣水合物生成的方法。

了解氣井腐蝕的機(jī)理及分類；了解氣井腐蝕的重要參數(shù)；了解防腐材料的選用；熟悉氣井的防腐設(shè)計(jì)；了解含硫化氫氣井的安全與防護(hù)。

5 結(jié)語

此次教材建設(shè)改革目的是把突出知識的應(yīng)用性、實(shí)踐性作為教材改革的重中之重，因而非常注重對學(xué)生對知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)。大多章節(jié)采用結(jié)合采氣工程實(shí)際教學(xué)，通過案例對學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，經(jīng)過對整門課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握分析問題的思路和方法，以達(dá)到能夠綜合地應(yīng)用天然氣開采技術(shù)的理論知識，解決工程建設(shè)中的實(shí)際問題，使學(xué)生基本形成工程師應(yīng)具備的基本能力。

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