天然气开采技术课程教材改革

李铭　刘丽　张承丽

摘 要：国内的大部分与天然气有关的教材主要分为两大类，要么是全部偏向于理论加一小部分工程；要么就是大篇幅的工程，而理论方面略为单薄。此次教材改革在编写上立足于满足学生培养的需要，既要理论教学，又要传授工程技術，所以该教材的内容设计上能够很好地满足学生的课堂教学需要，能够努力训练学生对知识的实操性和综合运用知识的能力。

关键词：天然气开采技术 教材编写 教材改革

中图分类号：G6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（a）-0071-02

《天然气开采技术》课程是以油层物理、渗流力学等专业基础课为先修课的专业课。主要介绍天然气开采涉及的基本理论及其工艺技术。通过该课程的学习，应使学生掌握石油工程领域中广泛应用的工艺技术及其基本原理，从而为学生学习后续专业选修课及未来从事天然气工程的设计计算、应用研究及工程管理提供必备的专业知识。

1 教材改革的必要性

在教学中选用李士伦编著的《天然气工程》 ，这本书共有11个章节，主要内容涵盖了天然气的基本性质、烃类流体相态、气藏物质平衡、储量计算及采收率、气井产能分析及设计、气藏动态分析、气井管流和节流、气井生产系统节点分析、气井井场工艺、气井排水采气、天然气预处理及轻烃回收和气井防腐。此书可以作为石油工程本科专业的教材，也可以作为油气田开发工程和油气井工程学科博士、硕士研究生的重要参考书，涉及的基础理论有一定的深度、广度。在教学实践中，任课教师结合课程的培养目标和学生前期的课程学习，发现气井管流和节流、气井生产系统节点分析两章内容在学生学习《石油工程》课程时已经学习了相关基本理论，在授课时这两章内容就不再为学生讲授。此外，关于天然气开采工艺方面也只是讲授了水驱气田中常见的排水采气工艺，对于其他类型气藏的开采没有讲述。同时针对目前关注度较高的非常规气藏的开采没有提及，对于气藏开发过程中涉及的增产工艺也没有论述。这些问题在教学环节中日益突出，为了更好地提升笔者学校石油工程专业学生的专业知识水平和素养，有必要根据教学需要重新编写一本适合该专业培养方向的、能够反映天然气开发与开采的教材。

2 编写教材的可行性

这次编写计划在该课程长期使用教案的基础上集历年教学和科研的实践进行修改、补充、整理、纳入近年来天然气开采的新技术与新工艺等，使新教材具有时代气息，与科学技术的发展同步。3名编写者既是长期从事本课程教学5年以上的教学骨干，又有较高的专业技术水平，因此能够保证教材编写的质量与专业技术水平。

课程组3位教师经过多次教学研讨后制定了可行的教材编写计划。以笔者学校教学计划安排为依据，同时考虑到课程之间内容的衔接和连贯性，坚决避免相同知识点的重复讲解，并着重培养学生工程技术方面的理论和实践分析问题能力，课程组对课程的讲解内容做了新的规划和设计，即以《天然气工程》主要内容为基础，同时章节进行了整合，由原来的11章调整为9章，包括：概述、天然气的性质、气井产能分析及设计、储量计算、气藏动态分析、不同类型气藏的采气工艺、气井增产措施、矿场天然气集输和气井的安全。章节内容均增加新的前沿认识，并调整了2章的内容，采气工艺这章由排水采气扩展为不同类型气藏的常见开采工艺，同时增加了气井增产措施。这样的改革和调整在实施过程中能够实现，且新教材能够便于学生对该门课程的学习，同时进一步扩展学生对天然气开采工程领域的相关知识，提升课程的理论和实践并重的融合度。

考虑到石油工程宽专业知识面的需求，本教材在设计编撰内容上注重体现教学内容的“新、精、宽”特点，做到覆盖天然气开发开采及集输的所有环节。

知识架构中涵盖以下目标。

（1）从气田开发大系统工程的角度，给学生呈现一个从开发、开采到矿场集输处理的完整系统。

（2）收集天然气开发、开采最基本较成熟的而又是最先进的知识、理论、方法和技术，保证知识的实用性。

（3）每章都设计习题，便于学生提升思考问题的能力。

（4）注意理论联系实际，扩展现场实际应用分析，教导学生学以致用。

3 教材建设改革的夯实基础

这本教材的编写力求教学内容与形式上的改革，改满堂灌为理论教学与实践教学相结合，以理论为指导，以工程实例分析为目的，实践巩固理论，理论指导实践的循环教学模式，努力使学生将理论知识转化为工作能力，达到学以致用的目的。在教材内容上，也做了部分调整，强化了一些针对天然气开采工程方面的内容，如：不同类型气藏的开采技术、气藏的增产措施改造技术、矿场集输等。弱化了一些有关气井中气体流动的一些章节的内容，如：气井管流及节流动态，气井生产系统节点分析等。

授课教师已经完成了5轮以上的教学任务，经过多次修改讲义、查找大量资料和组织探讨，确立了教材编写大纲，在现有教材的基础上，整合相关的基础理论内容，扩展采气工程方面的内容，提高学生对相关技术的兴趣和对理论知识的认识。

4 教材内容特点

《天然气开采技术》课程以油层物理、渗流力学等专业基础课为先修课的专业课。主要介绍天然气开采涉及的基本理论及其工艺技术。该课程内容包括天然气的物理化学性质、烃类流体相态、气井产能分析及设计、气藏动态分析、排水采气、特殊气藏开发、气井增产措施、矿场集输、气井安全等内容。

相较于现有使用的教材《天然气工程》，此次教材中编写中增加了特殊气藏开发和气井增产措施两部分内容。

特殊气藏开发这章，主要介绍不同类型的气藏针对自身特点的相应特殊的开采工艺技术原理及施工工艺。

气井增产措施这章，主要介绍在气井生产过程中采用相应手段提高采气量的技术。

学生学完本课程后应达到的知识与能力目标如下。

了解天然气开采简史；熟悉我国油气资源和天然气工业发展前景； 熟悉天然气工程技术的发展现状和发展趋势。

掌握天然气的组成和分类；掌握天然气的有关物理化学性质。

掌握油气烃类体系的基本相态特征；熟悉常用状态方程选择和分析；掌握判断油气藏类型的主要方法。

掌握穩态流动气井产能公式；掌握拟稳态流动气井产能公式；熟悉气井产能经验方程；掌握完井方式对气流入井的影响。

了解气田、凝析气田开发方案编制流程；熟悉气藏动态分析内容；掌握气藏类型的分析判断；熟悉气藏驱动方式分析；掌握气井生产制度分析。

掌握气井携带临界流量的计算；掌握泡沫排水采气的原理和方法；了解柱塞排水采气的原理和方法；熟悉其它排水采气工艺。

了解不同类型气藏的开发特点和相应的开采技术原理。

了解气井增产技术的机理和施工特点。

了解天然气矿场集输流程和管网；掌握节流调压的作用和手段；熟悉节流过程和节流效应；了解气液分离器的类型、原理、处理能力；掌握天然气水合物生成条件的预测；掌握预防天然气水合物生成的方法。

了解气井腐蚀的机理及分类；了解气井腐蚀的重要参数；了解防腐材料的选用；熟悉气井的防腐设计；了解含硫化氢气井的安全与防护。

5 结语

此次教材建设改革目的是把突出知识的应用性、实践性作为教材改革的重中之重，因而非常注重对学生对知识应用能力的培养。大多章节采用结合采气工程实际教学，通过案例对学生进行实训，经过对整门课程的系统学习，使学生掌握分析问题的思路和方法，以达到能够综合地应用天然气开采技术的理论知识，解决工程建设中的实际问题，使学生基本形成工程师应具备的基本能力。

参考文献

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