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)計計算、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、儲量計算及采收率、氣井產(chǎn)能分析及設(shè)計、氣藏動態(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》課程時已經(jīng)學(xué)習(xí)了相關(guān)基本理論,在授課時這兩章內(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劃。以筆者學(xué)校教學(xué)計劃安排為依據(jù),同時考慮到課程之間內(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,即以《天然氣工程》主要內(nèi)容為基礎(chǔ),同時章節(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、儲量計算、氣藏動態(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)?。弱化了一些有關(guān)氣井中氣體流動的一些章節(jié)的內(nèi)容,如:氣井管流及節(jié)流動態(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、氣藏動態(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)流動氣井產(chǎn)能公式;掌握擬穩(wěn)態(tài)流動氣井產(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;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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