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1、海洋油气钻井理论与进展教学大纲一、课程基本信息课程名称海洋油气钻井理论与进展Theory and Progress of Offshore Oil and Gas Drilling课程编码SPE422511035开课院部石油工程学院课程团队（未设置）学分3.5课内学时60讲授48实验12上机0实践0课外学时60适用专业本研一体化班（石油工程类）授课语言中文先修课程工程制图、大学化学、大学物理（2-1）、大学物理（2-2）.工程力学、电工电子学（2T）课程简介（必修）海洋油气钻井理论与进展是海洋油气工程专业本科生的专业必修课之一。通过本课程的学习，使学生能够掌握海洋钻井工程设计、施 工相关的基本
2、概念、基本原理、基本方法、基本计算，能运用这些理论、原理、方法、计算分析解决钻井设计、施工中所遇到的技术问 题。通过本课程学习，应了解和掌握以下内容：了解海洋钻井施工的特点及基本步骤；掌握海洋钻井工程设计的基本内容和方法；掌握井 身结构设计的基本内容和方法；掌握地下各种压力的基本概念、计算及监测方法；掌握地层流体侵入的检测和控制方法；了解岩石的基本 工程力学性质及各种钻头的破岩原理和合理使用；掌握钻柱受力分析及设计原理；了解钻井液的基本功用、组成、分类和性能，了解钻井 液设计时对油气层保护；掌握机械参数、水力参数对钻井效率的影响和参数设计步骤；掌握井眼轨迹的基本概念、基本参数，了解轨迹测 量及
3、计算以及轨道设计方法，掌握防斜打直、定向井工具和井眼轨道控制方法；掌握套管柱强度设计的基本原理和方法，了解水泥浆性能 调节方法及提高固井质量的措施，了解各种完井方法及井底结构；了解海洋钻井的基本工序和步骤；了解各种井下复杂情况发生的原因及 井下事故处理的方法，了解钻井其它特殊作业。The theory and progress of offshore oil and gas drilling is one of the compulsory courses for undergraduates majoring in offshore oil and gas engineering. Thro
4、ugh the study of this course, students can master the basic concepts, basic principles, basic methods and basic calculations related to marine drilling engineering design and construction, and can apply these theories, principles and methods, calculate and analyze to solve the technical problems enc
5、ountered in Drilling Design and construction. Through the study of this course, we should understand and master the following contents: understand the characteristics and basic steps of offshore drilling construction; Master the basic contents and methods of offshore dri11ing engineering design; mas
6、ter the basic contents and methods of wellbore structure design; Master the basic concepts, calculation and monitoring methods of various underground pressures; Master the detection and control methods of formation fluid invasion; understand the basic engineering mechanical properties of rock and th
7、e rock breaking principle and reasonable use of various drill bits; Master the stress analysis and design principle of drill析实验数据，获得比较有效的结论。C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正 确分析实验数据，但是结合理论分析获得有效的结论。D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，抄袭或未能按时完成实验报告。18M5期末考试30%（见试卷评分标准）19M6文献综述100%A-优。B-良。c-中。I）
8、-差。评分等级说明：A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书海洋钻井手册，董兴亮等，石油工业出版社，2009.2图书1钻井工程理论与技术，陈庭根，中国石油大学出版社，2017.3图书海洋石油工程，方华灿，石油工业出版社，2010.4图书1深水钻井工程，石油工业出版社，2016.七、实验项目信息序号
9、项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1海洋油气钻井平台漫游、设备及作业 流程认知工科B261102基础必做综合性否2定向井轨迹测量及方位控制工科B367102基础必做综合性否3油井水泥浆性能实验工科B257102基础必做综合性否4井控模拟实验工科B317102基础必做综合性否5海洋油气水下钻井设备安装实操工科B261104基础必做综合性否string; Understand the basic functions, composition, classification and performance of drilling fluid, understand the p
10、rotection of oil and gas reservoirs during drilling fluid design; Master the influence of mechanical parameters and hydraulic parameters on drilling efficiency and parameter design steps; Master the basic concepts and parameters of borehole trajectory, understand the measurement and calculation of t
11、rajectory and the method of track design, master the anti-obiique straightening, directional wel1 tools and the method of borehole track control; Master the basic principles and methods of casing string strength design, understand the adjustment methods of cement slurry performance and measures to i
12、mprove cementing quality, understand various completion methods and bottom hole structures; Understand the basic procedures and steps of offshore drilling; understand the causes of various downhole complex situations and the methods of handling downhole accidents, and understand other special operat
13、ions of drilling.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：掌握海洋油气与钻探的基本内容；掌握海洋油气钻井的特点；掌握海洋钻井工程设计的内 容；掌握海洋钻井作业的基本程序和海洋钻井工程地质条件。是2M2目标2：掌握各种钻头类型；掌握破岩机理；掌握钻柱组成与下部钻具组合；掌握钻柱受力分析与设 计原则。是3. 13M3目标3 ：掌握影响钻井机械钻速的主要因素及钻速方程；掌握影响钻头寿命的主要因素及磨损方程； 掌握机械破岩参数优选方法；掌握钻头的水力特性及水功率传递原理；掌握水功率传递的基本关系 及压耗的计算；掌握水力参数优化设计。
14、是6. 14M4目标4 ：掌握井眼轨迹参数；掌握井眼轨道形状及轨迹设计地层参数对井眼形状的影响；掌握防斜打 直及垂直钻井工具；掌握定向钻井及导向工具。是9.25M5目标5 ：掌握井身结构设计、注水泥技术、完井技术；掌握井眼与地层压力系统、海洋钻井井控装 备、地层流体侵入的检测、地层流体侵入控制与压井参数计算、控压钻井技术；掌握深水钻井装 备与工艺、深水表层喷射下导管技术、深水“三浅”问题及应对措施、天然气水合物防治技术、深 水测试技术、深水钻完井新技术是10. 16M6目标6 ： 了解海洋油气钻井工作环境，具备良好的道德修养，爱岗敬业，以及吃苦耐劳的意志品质和是13.313.3较强的环境适应能
15、力。三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节11绪论重点：海洋油气资源，海洋钻井施工的特点及基本内容。Ml/21. 1海洋油气与钻探海洋油气资源及开发现状Ml0.6讲授0.6作业31.2海洋油气钻井特点海洋油气钻井概念；井分类Ml0.6讲授0.6作业41. 3海洋钻井工程设计 的内容钻井基本工艺过程Ml0.8讲授0.8作业52海洋钻井作业程序重点：海洋钻井的基本工序、基本规定、各种施工的基本要 求。Ml, M6/62. 1钻前准备钻前准备要求及规范M1,M60.4讲授0.4作业72.2验船、拖航及就位验船、拖航及就位的操作流程及要求Ml0.4
16、讲授0.4作业82.3隔水管施工隔水管定义、作用及施工规范Ml0.4讲授0.4作业92.4各井段作业程序不同井段的作用、作业程序Ml0.4讲授0.4作业102.5弃井弃井的概念、要求Ml0.4讲授0.4作业113海洋钻井工程地质 条件重点：地下各种压力的基本概念、计算及监测方法、岩石的基 本工程力学性质、海洋浅表层岩土力学性质。Ml/12实验课1海洋油气钻井平台 漫游、设备及作业 流程认知Ml2讲授2作业133. 1地下压力概念与特 性不同压力的概念和计算方法Ml2讲授2作业143.2岩石的工程力学性 质岩石的组成及分类；力学性质；影响因素；可钻性及研磨性Ml2讲授2作业153.3海洋浅表层岩
17、土力 学性质海底土的组成；力学性质Ml2讲授2作业164钻进工具及钻柱设 计重点：钻头类型及结构、破岩原理、钻柱受力分析及设计方位M2/174. 1钻头类型与破岩机 理钻头概念和作用；钻头分类；破岩机理M22讲授2作业184.2钻柱组成与下部钻 具组合钻柱的功用和基本组成M21讲授1作业194.3钻柱受力分析与设 计钻柱的受力特点；受力分析方法；设计原则M21讲授1作业205机械破岩钻进参数 优选与水力参数设 计重点：钻头的水力特性及水功率传递原理、基本关系及压耗的 计算，钻头机械参数、水力参数对钻井效率的影响和参数设计 步骤。M3/215. 1影响钻井机械钻速 的主要因素及钻速 方程钻速方程
18、；钻速的影响因素M31讲授1作业225.2影响钻头寿命的主 要因素及磨损方程磨损方程；钻头寿命影响因素M31讲授1作业235.3机械破岩参数优选优选目标函数；机械破岩参数优选方法M32讲授2作业245.4钻头的水力特性及 水功率传递原理钻井水力参数概念；钻头水力特性M32讲授2作业255.5水功率传递的基本 关系及压耗的计算水功率传递路径；压耗计算方法M31讲授1作业265.6水力参数优化设计水力参数优选标准M31讲授1作业276井眼轨道设计及轨 道控制重点：井眼轨迹的基本概念、基本参数，轨迹测量及计算以及 轨道设计方法，防斜打直、定向井工具和井眼轨道控制方法。M4/286. 1井眼轨迹参数井
19、眼轨迹概念；井眼轨迹基本参数M42讲授2作业296.2井眼轨道形状及轨 迹设计井眼轨道类型；井眼轨道设计内容M41讲授1作业306. 3地层参数对井眼形 状的影响井眼形状的影响因素M41讲授1作业316.4防斜打直及垂直钻井工具防斜的要求；垂直钻井工具M41讲授1作业32实验课 2定向井轨迹测量及 方位控制M42讲授2作业336.5定向钻井及导向工 具定向井的概念；定向井类型；导向工具M41讲授1作业347固井与完井重点：井身结构设计、套管柱强度设计的基本原理和方法，水 泥浆性能调节方法及提高固井质量的措施，各种完井方法及井 底结构。M5/357. 1井身结构设计井身结构的概念；井身结构设计原
20、则；井身结构设计流程M52讲授2作业36实验课 3油井水泥浆性能实 验M52讲授2作业377.2注水泥技术水泥的定义；柱水泥的流程；注水泥的要求M52讲授2作业387.3完井技术完井的概念；海上常用完井方法；各个完井方法的特点M52讲授2作业398油气井压力控制重点：地层流体侵入的检测和控制方法、压井参数计算方法、 控制压力钻井技术。M5/408. 1井眼与地层压力系 统地层压力系统的概念；各个压力的计算方法；1）型管原理M52讲授2作业418.2海洋钻井井控装备井控装备的组成及特点M51讲授1作业428.3地层流体侵入的检 测地层流体侵入的条件；侵入类型；侵入的检测方法M52讲授2作业438
21、.4地层流体侵入控制 与压井参数计算流体侵入的控制方法；常用的压井方法和流程M52讲授2作业44实验课 4井控模拟实验M52讲授2作业458.5控压钻井技术控压钻井的概念、特点和流程M51讲授1作业469深水钻完井技术重点：深水表层喷射下导管技术、水“三浅”问题及应对措 施、天然气水合物防治方法、深水测试装备与关键工艺等。M6/47实验课 5海洋油气水下钻井 设备安装实操M54讲授4作业489. 1深水钻井装备与工 艺深水钻井特殊装备及工艺流程M61讲授1作业499.2深水表层喷射下导 管技术导管的概念；喷射下导管的流程及要求M61讲授1作业509.3深水“三浅”问题 及应对措施“三浅”的概念
22、；“三浅”造成的危害；应对措施M61讲授1作业519.4天然气水合物防治天然气水合物的概念；生成特点；防治方法M61讲授1作业529.5深水测试技术深水测试的概念；深水测试的流程；深水测试的装备M61讲授1作业539.6深水钻完井新技术深水钻完井新技术及发展方向M61讲授1作业四、考核月式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1、每章布置1-2道题目，考核学生对基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主 要有计算题。2、成绩采用白分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。10%2课堂小测 试1s每章布置2道课堂小测试题目，采用QQ群在线提交方式，考核
23、学生对本章授课内容的掌握程度。2、测试采用白分制，根据测试准确性、是否按时上交完成评分。20%3实验1、本课程12个学时实验，共5次实验。2、成绩采用白分制，根据实验完成情况评分。3、考核学生对海洋油气钻井关键参数获取的室内试验动手能力和分析能力。10%4文献综述1、根据各章讲授内容，课外阅读1-2篇中英文献，并完成相应的文献综述报告。2、成绩采用白分制，根据报告完成情况评分。3、培养学生国际交往能力，掌握本领域技术发展趋势。20%5期末考试1、闭卷考试,成绩采用百分制,卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对海洋油气钻井基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主
24、要有 简答题、分析题、计算题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案基本正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案部分正 确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。2Ml课堂小测 试30%A-随堂测试答案正确。B-随堂测试答案基本正确。 c-随堂测试答案部分正确。D-随堂测试答案不正确。3Ml实验10%A-实验过程中认真完成实验要
25、求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分 析实验数据，获得比较后效的结论。C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正 确分析实验数据，但是结合理论分析获得有效的结论。D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，抄袭或未能按时完成实验报告。4Ml期末考试30%（见试卷评分标准）5M2平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案正确。B-独立思考、按时
26、完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案基本正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案部分正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。6M2课堂小测 试30%A-随堂测试答案正确。B-随堂测试答案基本正确。 c-随堂测试答案部分正确。 D-随堂测试答案不止确。7M2期末考试40%（见试卷评分标准）8M3平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案基本正确。C-独立思考、按
27、时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案部分正 确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。9M3课堂小测 试30%A-随堂测试答案正确。B-随堂测试答案基本正确。 c-随堂测试答案部分正确。 D-随堂测试答案不正确。10M3期末考试40%（见试卷评分标准）11M4平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案基本正确。 c-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案部分正 确。
28、D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。12M4课堂小测 试30%A-随堂测试答案正确。B-随堂测试答案基本正确。C-随堂测试答案部分正确。D-随堂测试答案不正确。13M4实验10%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实险结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分 析实验数据，获得比较有效的结论。C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有止 确分析实验数据，但是结合理论分析获得有效的结论。D-实验过程中
29、不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，抄袭或未能按时完成实验报告。14M4期末考试30%（见试卷评分标准）15M5平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案基本正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案部分正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。16M5课堂小测 试30%A-随堂测试答案正确。B-随堂测试答案基本正确。C-随堂测试答案部分正确。D-随堂测试答案不止确。17M5实验10%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分