《非常規(guī)天然氣開發(fā)理論與技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《非常規(guī)天然氣開發(fā)理論與技術(shù)》課程教學(xué)大綱課程名稱：《非常規(guī)天然氣開發(fā)理論與技術(shù)》Theoryandtechnologyofunconventionalnaturalgasdevelopment課程編號：020060290課程性質(zhì)：R必修￡選修課程類別：￡通識課程R專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)32，其中理論32、實(shí)驗(yàn)0課程學(xué)分：2應(yīng)開課學(xué)期：第六學(xué)期先修課程：地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、非常規(guī)天然氣地質(zhì)學(xué)、新能源勘查方法與技術(shù)、鉆完井工程任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡介本課程為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)核心課，課程性質(zhì)為必修。通過本課程的學(xué)習(xí)，了解現(xiàn)代非常規(guī)天然氣開發(fā)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)方法，排采工藝技術(shù)原理及方法、開發(fā)管理與部署方法等。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握非常規(guī)天然氣的運(yùn)移產(chǎn)出機(jī)理、產(chǎn)出過程中壓力傳遞變化的主控因素及變化規(guī)律、產(chǎn)出過程中的正/負(fù)效應(yīng)、井型選擇和井網(wǎng)布置方法、排采設(shè)備及產(chǎn)氣曲線特征、排采產(chǎn)氣井常見故障的處理方法。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握煤層氣、頁巖氣的排采工作制度制定的方法、井型選擇和井網(wǎng)布置的方法，會根據(jù)不同地質(zhì)儲層情況分析煤層氣、頁巖氣的排采制度及具備處理排采設(shè)備常見故障的能力；掌握非常規(guī)天然氣排采、井型、井網(wǎng)等設(shè)計(jì)方案的編寫流程。課程目標(biāo)1：掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的一般工藝流程；課程目標(biāo)2：掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣井型選擇和井網(wǎng)布置方法；課程目標(biāo)3：基本掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣排采制度的制定；課程目標(biāo)4：初步具備處理排采設(shè)備常見故障的能力。課程目標(biāo)5：掌握煤層氣、頁巖氣排采、井型、井網(wǎng)等設(shè)計(jì)方案的編寫。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1．掌握煤層氣、頁巖氣排采、井型、井網(wǎng)等設(shè)計(jì)方案的編寫。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識。畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠熟悉新能源勘查、開發(fā)及綜合利用的工藝流程，制定技術(shù)方案和管理措施，能夠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。2．初步具備處理排采設(shè)備常見故障的能力。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻(xiàn)研究，對新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進(jìn)行綜合分析。具備獨(dú)立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨(dú)立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。3.掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的一般工藝流程畢業(yè)要求：能夠基于科學(xué)原理與方法，結(jié)合具體生產(chǎn)實(shí)踐，分析、解決新能源勘查和開發(fā)利用中的技術(shù)問題。能夠正確認(rèn)識行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，具備文獻(xiàn)信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問題的關(guān)鍵理論問題和技術(shù)難題，善于利用文獻(xiàn)資料及團(tuán)隊(duì)技能開展初步科學(xué)研究與技術(shù)攻關(guān)。4.掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣井型選擇和井網(wǎng)布置方法畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對新能源勘查、開發(fā)及綜合利用中的問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法。5.基本掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣排采制度的制定畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠熟悉新能源勘查、開發(fā)及綜合利用的工藝流程，制定技術(shù)方案和管理措施，能夠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排知識單元知識點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論知識點(diǎn)1.1：非常規(guī)天然氣的資源分布狀況；知識點(diǎn)1.2國內(nèi)外非常規(guī)天然氣開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀：；知識點(diǎn)1.3：非常規(guī)天然氣開發(fā)技術(shù)發(fā)展趨勢；2課程目標(biāo)：了解我國非常規(guī)天然氣的資源分布、開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀2.非常規(guī)天然氣運(yùn)移產(chǎn)出機(jī)理知識點(diǎn)2.1：非常規(guī)天然氣儲層幾何模型；知識點(diǎn)2.2：非常規(guī)天然氣儲集機(jī)理；知識點(diǎn)2.3：非常規(guī)天然氣吸附模型；知識點(diǎn)2.4:非常規(guī)天然氣運(yùn)移產(chǎn)出機(jī)理。4課程目標(biāo)：掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的一般工藝流程3.非常規(guī)天然氣壓降傳播規(guī)律知識點(diǎn)3.1：壓力傳播的主要影響因素；知識點(diǎn)3.2：水平井壓裂裂縫形態(tài)；知識點(diǎn)3.3：直井壓裂裂縫典型形態(tài)；知識點(diǎn)3.4：壓降動態(tài)數(shù)學(xué)模型；知識點(diǎn)3.5：壓降傳播變化規(guī)律。4課程目標(biāo)：掌握非常規(guī)天然氣壓降傳播規(guī)律4.非常規(guī)天然氣產(chǎn)出過程正負(fù)效應(yīng)及參數(shù)變化規(guī)律知識點(diǎn)4.1：非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的正效應(yīng)；知識點(diǎn)4.2：非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的負(fù)效應(yīng)；知識點(diǎn)4.3：非常規(guī)天然氣產(chǎn)出物性參數(shù)變化規(guī)律4課程目標(biāo)：掌握非常規(guī)天然氣產(chǎn)出過程物性參數(shù)變化規(guī)律5.非常規(guī)天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)分析知識點(diǎn)5.1：排采設(shè)備工作原理；知識點(diǎn)5.2:排采地面流程和資料錄??；知識點(diǎn)5.3:排采工作制度制定；知識點(diǎn)5.4：典型排采曲線分析6課程目標(biāo)：基本掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣排采制度的制定6.非常規(guī)天然氣修井作業(yè)知識點(diǎn)6.1：常規(guī)修井作業(yè)知識點(diǎn)6.2：排采設(shè)備常見故障處理知識點(diǎn)6.3：大修知識點(diǎn)6.4:地面集輸工藝流程4課程目標(biāo)：初步具備處理排采設(shè)備常見故障的能力。7.非常規(guī)天然氣井型選擇及井網(wǎng)布置方法知識點(diǎn)7.1：常見井型及特點(diǎn)知識點(diǎn)7.2：產(chǎn)能的主要影響因素知識點(diǎn)7.3：產(chǎn)能預(yù)測及井型選擇知識點(diǎn)7:4：井網(wǎng)布置方法6課程目標(biāo)：掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣井型選擇和井網(wǎng)布置方法8.天然氣水合物開發(fā)理論與技術(shù)進(jìn)展知識點(diǎn)8.1：天然氣水合物開發(fā)的理論進(jìn)展知識點(diǎn)8.2：天然氣水合物開發(fā)技術(shù)進(jìn)展與展望2課程目標(biāo)：了解天然氣水合物開發(fā)理論與技術(shù)進(jìn)展合計(jì)32四、本課程與其他課程的聯(lián)系該課程是地質(zhì)過程的工程延續(xù)的課程。其先修課程是地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與大地構(gòu)造、非常規(guī)天然氣地質(zhì)學(xué)、新能源勘查工程與技術(shù)、鉆完井工程等課程，其后續(xù)課程包括新能源轉(zhuǎn)化與利用、新能源應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)、新能源發(fā)電技術(shù)等選修課。先修課程是非常規(guī)天然氣開發(fā)理論與技術(shù)的基礎(chǔ)，是利用其手段和基本理論獲取資料和進(jìn)行研究，而后續(xù)課程是擴(kuò)大知識面，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級規(guī)劃教材）[1]劉麗，李銘，張承麗，孫麗艷.《天然氣開采技術(shù)》，石油工業(yè)出版社，2018.8[2]楊宇，孫晗森，陳萬鋼，張鳳東，張昊.《煤層氣采氣工程》，科學(xué)出版社，2017[3]蘇俊等.《煤層氣勘探開發(fā)方法與技術(shù)》，石油工業(yè)出版社，2011.（二）其他教學(xué)資源[1]秦勇，賀天才等.《煤層氣勘探與開發(fā)利用技術(shù)》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007[2]倪小明等.《煤層氣開發(fā)地質(zhì)學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2010[3]倪小明等.《煤層氣排采過程滲透率變化與排采控制》，化學(xué)工業(yè)出版社，2015[4]崔凱華，鄭洪濤.《煤層氣開采》，石油工業(yè)出版社，2016六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：非常規(guī)天然氣開發(fā)理論與技術(shù)是一門理論與實(shí)踐結(jié)合非常緊密的課程，本課程教學(xué)以CAI課件為主，輔以實(shí)驗(yàn)性教學(xué)，另適當(dāng)安排討論性環(huán)節(jié)。重點(diǎn)：壓力傳播變化規(guī)律、排采控制、井型選擇和井網(wǎng)布置方法、排采控制理論及設(shè)計(jì)是該課程的重點(diǎn)。難點(diǎn)：壓力傳播規(guī)律學(xué)習(xí)中，需要額外的看滲流原理方面的知識?？梢詤⒖几鸺依砭帉懙摹稘B流原理》規(guī)劃教材，便于更好的理解壓力傳播變化規(guī)律。排采控制理論部分，需要參考倪小明著作《煤層氣產(chǎn)出過程滲透率變化與排采控制》及楊順東的《采氣工程》，對比常規(guī)天然氣開采的排采控制與煤層氣排采控制的差異，加深理解。井型選擇和井網(wǎng)布置方法部分，需要下載井型特點(diǎn)、產(chǎn)能主控因素、產(chǎn)能模擬與預(yù)測、開發(fā)方案設(shè)計(jì)等方面的論文資料，結(jié)合老師的講解，加深理解。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：非常規(guī)天然氣開發(fā)方面的現(xiàn)狀及發(fā)展前景；非常規(guī)天然氣開發(fā)新的技術(shù)及應(yīng)用等。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核本課程成績評定包括平時(shí)考核（平時(shí)到課率統(tǒng)計(jì)）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)）和終結(jié)性評價(jià)（期末考試）三部分，其中平時(shí)成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結(jié)性評價(jià)成績占課程總成績的60％。具體要求及評分方法如下：平時(shí)成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時(shí)成績1分，每遲到或早退一次扣平時(shí)成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨(dú)立完成，未按時(shí)提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計(jì)，占總成績的30%。終結(jié)性評價(jià)：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)1：掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的一般工藝流程；課程目標(biāo)2：掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣井型選擇和井網(wǎng)布置方法；課程目標(biāo)3：基本掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣排采制度的制定；課程目標(biāo)4：初步具備處理排采設(shè)備常見故障的能力。課程目標(biāo)5：掌握煤層氣、頁巖氣排采、井型、井網(wǎng)等設(shè)計(jì)方案的編寫。課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1．掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的一般工藝流程1.非常規(guī)天然氣儲層幾何模型；2．非常規(guī)天然氣儲集機(jī)理；3．非常規(guī)天然氣吸附模型；4:非常規(guī)天然氣運(yùn)移產(chǎn)出機(jī)理。1.敘述非常規(guī)天然氣的典型的儲層幾何模型，及氣體如何在其中運(yùn)移產(chǎn)出。2.闡述非常規(guī)天然氣解吸-擴(kuò)散-滲流機(jī)理。3.敘述非常規(guī)天然氣吸附模型及吸附曲線的應(yīng)用。4.非常規(guī)天然氣運(yùn)移產(chǎn)出機(jī)理。2.掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣井型選擇和井網(wǎng)布置方法1.常見井型及特點(diǎn)2.產(chǎn)能的主要影響因素3.產(chǎn)能預(yù)測及井型選擇4.井網(wǎng)布置方法1.非常規(guī)天然氣常見井型及特點(diǎn)？2.產(chǎn)能的主要影響因素？3.井型選擇的一般流程？4.井網(wǎng)布置的常見方法？3.基本掌握煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣排采制度的制定1．排采設(shè)備工作原理；2.排采地面流程和資料錄??；3.排采工作制度制定；4.典型排采曲線分析1.幾種典型排采設(shè)備的工作原理？2.敘述排采設(shè)備的井下管柱配置及地面流程？3.進(jìn)行典型排采曲線的分析。4.不同排采階段的排采工作重點(diǎn)及核心目標(biāo)？4.初步具備處理排采設(shè)備常見故障的能力1.常規(guī)修井作業(yè)2.排采設(shè)備常見故障處理3.大修4.地面集輸工藝流程1.沖砂的工藝流程？2.撈砂泵的工作原理？3.常見的排采設(shè)備故障處理方法？4.地面集輸工藝流程？5.掌握煤層氣、頁巖氣排采、井型、井網(wǎng)等設(shè)計(jì)方案的編寫。1．非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的正效應(yīng)；2．非常規(guī)天然氣產(chǎn)出的負(fù)效應(yīng)；3．非常規(guī)天然氣產(chǎn)出物性參數(shù)變化規(guī)律