石油工程课程设计的研究与实践.pdf

3中国科教创新导刊I 中国科教创新导刊 2008N O . 31 Chi na Educa t i on Innovat i on H eral d 科 教 研 究 为 了加强实践教 学环节,在石油工程 专业教学计划中设置了“石油工程课程设 计”课程, 旨在通过该课程的学习和训练, 使学生掌握石油工程领域中常规工程设计 的基本内容和方法, 通过让学生根据地质 及工艺技术条件、生产情况等, 综合运用 所学专业知识, 进行钻井工程设计、抽油 井系统工程设计及油田开发设计, 培养学 生理论联 系实际的 思维方法 , 分 析问题、 解决问题的能 力。 石油 工程课程设计 , 是一个 专业综合 性训练项目。该项目是将计算机技术与专 业训练相结合, 充分地利用大量的现场实 际资料, 在教学学时有限的情况下能够完 成专业知识的系 统训练。 通 过石油工程课 程设计,能够使学生 熟练掌握工程设计的基本方法, 提高学生 综合运用 专业基础知 识和现场实 际资料, 独立地解决现场实际问题的能力; 还能够 使学生进一步适应未来石油工业发展的需 要, 缩短厂校差距, 为学生将来走向工程技 术岗位打下坚实的专业 基础。 1 课程设计主要内容 石油 工程专业覆盖了油 藏工程、采油 工程、钻井工程三个方面的专业内容, 涉及 的知识面较广, 把这些内容都设置成专题是 不现实的。这既要考虑到专业知识之间的 相互联系与整体的系统性, 又要考虑到专题 任务量的合理性, 以适应有限教学学时的要 求。同时, 还要充分考虑到所选择的专题, 在内容上具有代表性以及与现场实际联系 的紧密性。基于以上考虑, 现设置了三个专 题 “钻井工程设计专题” 、 “抽油井系统设 计专题”和“油田开发设计专题” 。 1. 1 钻井工程设计内容 设计内容包括 ①钻井设备选择; ②井 身结构设计, 包括套管的下入深度和尺寸; ③钻具组合设计, 包括钻铤与钻杆尺寸及 扶正器等设计; ④钻井液设计, 包括钻井液 的密度、粘度等设计; ⑤钻井参数设计, 包 括最优水力参数及流变参数设计; ⑥井控 设计, 包括井控的方法及相关计算; ⑦固井 设计, 主要是套管强度的设计。 需要的理论知识 石油工程; 地质力学 与岩石力学; 流体力学及流变学; 固体力学 及材料力学; 计算机程序设计语言等。 1. 2 抽油井系统设计内容 设计 内容包括①计算出油 井温度分 布; ②通过回归分析确定出原油粘温关系 表达式; ③确定出该井的合理下泵深度; ④ 确定合适的冲程、冲次; ⑤选择合适的抽 油泵; ⑥确定抽油杆直径及组合; ⑦计算出 悬点的最大和最小载荷; ⑧选择合适的抽 油机、减速箱和电 动机。 需要的理论知识 石油工程; 热工学中 的传热学计算; 计算方法 回归分析 ; 计算 机程序设计语言; 流体力学中的多相垂直 管流计算 等。 1. 3 油田开发设计 设计内 容包括①计算流体渗 流综合 阻力; ②计算各井初始产量; ③计算各井排 控制体积; ④计算各井见水时间; ⑤计算无 水期采收率; ⑥给出油田见水后、含水率、 产量随时间变化规律; ⑦计算各井关井时 间 含水达 9 8 ; ⑧计算油田最终采收率; ⑨给出油田产油、产水、产液、采出程度 随时间变化规律 。 需要的理论知识 油藏工程; 渗流力学; 油层物理; 计算方法; 计算机程序设计语言 等。 2 研制了课程设计 CAI 软件 2. 1 筛选了大量的现场数据资料 资料 收集与筛选,是利用现场资 料解 决现场实际问题以及将专业知识与现场实 际相结合的前提。同时, 是实现学生自由 地选择专题和基础数据、独立地完成课程 设计的重要保障。为此, 收集了大量的第 一手现场资料, 现为每一个专题筛选出 300 余口井的数据资料, 并可随时进行扩充。 2. 2 研制了课程设计 CAI 软件 石油工 程课程设计,是一个专 业综合 性训练项目, 需要大量的现场实际资料, 资 料信息种类繁多, 数据量很大, 人工管理很 难完成数据资料的快速准确地提供和专题 设计内容的自由选择。因此, 建立了课程 设计参数管理数据库, 通过开发的软件进 行管理, 不仅做到了准确无误, 而且大大地 提高了管理效率 。 为了 检验学生计算 结果正确与 否, 开 发了课程设计计算程序, 该程序可以直接 调用课程设计题库管理软件所形成的每个 学生的设计参数文件, 然后, 进行计算, 给 出专题各设计步骤的结果 。 课程设 计范例、课程设计计 算程序与 课程设计数据库管理程序一起形成了“石 油工程课程设计”CAI 课件。 2 . 3 编写了石油工程课程设计教材 为了使 学生在教师指导下独 立地完成 有关设计内容, 特 编写了石油工程课程 设计教材。教材的每一章即为一个设计 专题, 每个专题都明确了设计的基本要求、 提供的数据类型、涉及的基本理论、设计 方法及步骤、要完成的设计内容, 充分发 挥该教材的指导作 用。 3 教学实施方法 该课程设计的在教师指导下独立完成, 实施方法主要是学生选取数据资料后, 在教 师指下完成设计内容, 最后进行考核与交流。 3 . 1 学生选取数据资料 专题确定之后, 学生可以通过数据库及 相应操作软件为每个专题在 30 0 口井中选择 需要的 1 口井数据资料。数据资料的选择具 有任意性和唯一性。即, 学生可在所提供的 资料范围内进行任意选择; 但是, 已被选择的 数据资料将被隐含, 不可重复选用。这样, 即 使学生选择了相同的专题, 但由于所使用的 数据资料不同, 其设计结果也应不同。 3. 2 教师指导 在课程设 计过程中,教师的指导 作用 不可忽视。课程设计开始 , 指导教师 首先 讲解课程设计要完成的具体内容、课程设 计中涉及到的基本理论以及设计方法、设 计步骤等, 然后学生利用所学的理论知 识 来完成设计, 设计过程中遇到 的问题由指 导教师随时解答 , 学生上机过程 中有专门 的教 师进行指导。 3. 3 成绩考核 学生设计 完成后, 将 提交相应专题 的 设计 报告。根据 该报告及平 时设计情 况, 最后给 出综合成绩。综合考核 项目如下 综合运用专业知识的能力; 计算机应用 技术的能力; 资料的运用情况; 课程设计的 完成 情况。 4 应用效果 通过石油 工程课程设 计锻练, 学 生的 综合运用所学知识进行系统工程设计能力 明显提高, 在随后的毕业设计过程中得 到 了明显验证, 毕业设计水平与 论文质量都 得到了大幅 度提高。具体来说, 达到了如 下目 的。 1 加深了学生对专业基础知识、专业 知识 的理解与掌握 。 2 加强了各学科知识之间的相互联系 与 系统应用。 3 培养了学生系统工程设计能力。 4 培养了学生应用所学知识, 独立地 解决现 场实际问题的能力。 5 提高了学生计算机应用能力。 6 培养了学生进行科学研究的能力。 参考文献 [ 1] 林嵘, 康其桔, 侯晓霞, 项文波, 钱玉文. 课程设计教学模式探索[ J ] . 实验室研究 与探索,5S [ ] 姚晓宁 对课程设计的几点体会[ ] 科技 信息学术研究, 石 油 工 程 课 程 设 计 的 研 究 与 实 践 张文殷代印李士斌 大庆石油学院石油工程学院黑龙江大庆1633 18 摘要 本文主要对石油工程课程设计的主要内容和专题设置进行了探讨。根据实际需要设置了三个专题。同时根据课程设计需要大 量现场实际数据的实际情况, 收集整理的大量现场实际资料并编制了数据管理软件。经过五年的射程设计教学实践, 提高了石油工程专 业学生的工程设计能力。 关键词 石油工程课程设计现场资料数据库 中图分类号 G 642 文献标识码 A文章编号 1673-9795 200811 a -0123- 01 12Chi na Educat i onnnovat i on H eral d 2001 . 2.J . 2008 11 .