袁迎中,戚志林,嚴文德,李繼強,雷登生
油藏工程是石油工程專業(yè)的一門主要專業(yè)課,它是研究油氣藏動態(tài)特征及規(guī)律和油氣田開發(fā)方法及決策的工程學科,以油氣藏(田)為研究對象,以地球物理、油藏地質、油層物理、滲流力學等學科為理論基礎,以數(shù)學、計算機科學、經(jīng)濟學等學科為研究工具,以高效開發(fā)油氣資源為目的的一門綜合性學科[1-2]。該課程與生產(chǎn)實踐聯(lián)系緊密,理論中有實踐,實踐中有理論,這要求初學者具有一定的高等數(shù)學、石油地質與工程方面的基礎知識。在實際教學中,部分學生因高等數(shù)學知識薄弱、油氣藏基礎知識欠缺,導致教師難教、學生難懂的現(xiàn)象較為普遍。因此,進行油藏工程課程教學方法改革,提高油藏工程教學效果和質量,對于我校石油工程專業(yè)整體教學狀況的改善具有十分重要的意義。
油藏是一個深埋地下而無法進行直接觀察和描述的地質實體,是根據(jù)各種間接資料所描繪出來的概念模型。為了正確評價和合理開發(fā)油氣藏,從油氣藏的發(fā)現(xiàn)到開發(fā)結束而廢棄的整個過程中,需對其開發(fā)地質特征進行全面描述。
油藏工程綜合應用地球物理、油藏地質、油層物理、滲流理論和采油工程等方面的成果以及所提供的信息資料,對油藏開發(fā)方案進行設計和評價,以及應用有效的開采機理、驅替理論和工程方法來預測和分析油藏未來的開發(fā)動態(tài),并根據(jù)這種預測結果提出相應的技術措施,以便獲得最大的經(jīng)濟采收率。
幾十年來,油藏工程理論和方法得到了迅速的發(fā)展,涉及儲層流體物性、儲層巖石物性和油藏評價的各種方法,以及物質平衡、試井分析、礦場經(jīng)驗統(tǒng)計(水驅曲線、產(chǎn)量遞減)、動態(tài)監(jiān)測等各種方法。隨著現(xiàn)代先進技術的發(fā)展和應用,油藏工程方法仍在不斷的發(fā)展。
在油田開發(fā)前的準備階段,油藏工程主要為油藏描述和開發(fā)方案設計做準備;在油田全面開采階段,油藏工程主要為開發(fā)方案的實施、監(jiān)測和調整服務;在油田開發(fā)后期,油藏工程主要為各種提高采收率方法與措施的實施及效果評價服務。
根據(jù)油藏工程課程的特點,采用原有的教學方法已經(jīng)不能適應教學的需求,急需加強教學方法的改進,提高教學效果。
油藏工程與多個學科有著密切的關系。首先,油藏工程需研究儲層巖石的孔隙度、滲透率、流體飽和度、流體相態(tài)特征、流體滲流特征及規(guī)律,因此油層物理學和滲流力學是油藏工程的重要理論基礎。其次,為了研究儲層特性和油、氣、水井的生產(chǎn)能力,試井分析已經(jīng)成為油藏工程研究中的一種必不可少的手段和技術。再次,油藏工程的研究方法離不開數(shù)學,而單純的數(shù)學解析方法不能完全解決油藏滲流特征和動態(tài)變化規(guī)律的問題,隨著計算機技術的發(fā)展,數(shù)值方法被引入油藏工程領域,因此油藏數(shù)值模擬技術是油藏工程研究的有力工具。此外,油藏工程需要研究各種驅油機理、驅油過程、驅油劑及各種物理化學現(xiàn)象,因此熱力學、化學、提高采收率等理論也滲透到油藏工程領域中;油藏工程研究需要基于大量的鉆采及測試資料分析,因此油藏工程又需與鉆井工程、采油工程、地面工程緊密結合。學科的綜合性給油藏工程的教學帶來很大的困難。
學生的知識基礎和結構不同,有的數(shù)學功底較好,有的物理功底較好,有的具有較好的計算能力,有的具有宏觀的統(tǒng)籌規(guī)劃能力。在學習過程中,有的學生在自己擅長的局部細節(jié)方面學習較好,缺乏對油藏工程的宏觀和整體把握。在應用油藏工程解決問題時,可能對實際的油藏感到無從下手,甚至無法完成部分工作。從各大油田研究院的科研工作來看,年輕一代油藏工作者普遍沒有老一代油藏工作者的油藏整體觀念強。年輕油藏工作者普遍的計算機能力較強,各種軟件易學易會,如在數(shù)值模擬工作中,在短期內(nèi)就會計算出大量的開發(fā)方案的指標,由于缺乏實際經(jīng)驗和對油藏的整體認識,他們并不能判斷自己的工作是否正確,有可能計算出一堆無用的東西,還需接受老一輩油藏專家的指導。
由于專業(yè)設置的原因,石油工程專業(yè)學生的地質知識普遍較少。他們在學習油藏工程時,往往還不完全具備地質的概念模型,對油藏構造特征、儲層特征、油層特征缺乏認識。教師在講課過程中,只能對相關地質知識進行簡單概述,不可能進行系統(tǒng)的講解,這需要學生針對自己地質知識的薄弱環(huán)節(jié)進行自學。
學生平時所學知識都是分門別類和抽象的,油藏工程這門課程的學習需要把這些知識綜合起來。實際上,油藏工程理論的學習與實際應用還相差甚遠,即使學好了油藏工程理論,要將其應用于生產(chǎn)實踐,學生需要一個理論聯(lián)系實際和鍛煉工程能力的學習環(huán)節(jié),因此需要和油藏工程課程設計緊密結合,這樣才能培養(yǎng)學生的工程意識,使學生得到油藏工程師最基本的訓練。
課堂教學是針對全體同學進行基礎訓練的重要組織形式,既有教學目標、教學計劃、課時等措施的保障,又有教師的指導,可以保證絕大多數(shù)學生達到教學基本要求。要培養(yǎng)高素質油藏工程人才適應油田開發(fā)的需要,必須促進教學工作者積極吸收新知識,大膽嘗試新的教學形式,綜合多種教學手段,提高教學效果[3-4]。
油藏工程教學內(nèi)容多而課時較少,使用傳統(tǒng)的“粉筆+黑板+講述”的教學模式已不能適應油藏工程課堂教學的需要。通過教學設計,合理選擇和運用電子視聽設備和多媒體網(wǎng)絡技術等現(xiàn)代教學手段,并與傳統(tǒng)教學手段有機組合,共同參與教學全過程,可以極大地提高油藏工程教學效果。
在教材的選用方面,應根據(jù)不同類型學生的知識結構,選用合適的教材?!队筒毓こ獭方滩谋姸?,如秦同洛《實用油藏工程方法》、郎兆新《油藏工程基礎》、劉德華《油藏工程基礎》等。各種教材特點不同,教師及學生的喜歡程度不同。從教材內(nèi)容看,較多知識都是幾十年前的理論,新理論較少,大幅度滯后于工程實踐的前進步伐;即使同一個概念,在不同的教材上也有不同的表述方法,這給學生帶來了極大的困惑。針對我?!捌毡尽?、“專升本”、“應本”和“成教本科”四種類型的學生,有針對性地編寫教學大綱和選用教材,在打牢基礎知識的同時,使一部分學生能夠學習更深層次的知識。
在多媒體課件制作方面,應遵循油藏工程的教學規(guī)律,體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標,提高課件質量。首先,課件應具有直觀性,能突破視覺的限制,多角度地觀察對象,圖文聲像并茂,調動學生的情緒、注意力和興趣,加強學生對概念的理解和方法的掌握。如通過油藏的三維圖像顯示,可使學生建立具體的油藏概念,使他們認識到油藏不是一個抽象的存在,而是具有構造和屬性特征的客觀實體。其次,課件應具有交互性,使學生有更多的參與,學習更為主動,有利于學生形成新的認知結構。再次,課件應具有針對性,使對不同層次學生的教學成為可能。此外,多媒體課件應具有大信息量、大容量性,適時更新教學內(nèi)容,提高教學效果。在多媒體課件制作過程中,還應加強集體備課,發(fā)揮每一位教師的智慧,提高油藏工程的整體教學水平。
啟發(fā)式教學要求根據(jù)油藏工程的教學任務和學習的客觀規(guī)律,從學生的實際出發(fā),采用多種方式,以啟發(fā)學生的思維為核心,調動學生的學習主動性和積極性,促使他們生動活潑地學習油藏工程的知識。(1)基礎知識如油田勘探開發(fā)程序、油藏評價、開發(fā)層系劃分與組合、井網(wǎng)與注水方式、油田開發(fā)方案報告編寫、復雜油田開發(fā)、油田開發(fā)調整等的教學應使學生掌握油藏工程的基本概念、基礎理論和基本方法,學會用油藏工程的理論解決油田開發(fā)過程中的實際問題;(2)應用知識如非混相驅替及注水開發(fā)指標計算、試井分析方法、油藏動態(tài)分析方法等的教學應使學生具備一定的分析計算與實際應用的能力;(3)研究性知識的教學可使學有余力的學生在教師指導下,確定油藏工程的某個專題進行研究,如示蹤劑、水平井理論等,使學生在研究過程中主動地獲取知識、應用知識、解決問題。
學好油藏工程離不開對每個知識點和概念的理解和掌握,在每個知識點的教學過程中,通過學習動機的啟發(fā)、循序漸進式啟發(fā)、問題思考式啟發(fā)、觸類旁通式啟發(fā)、故意出錯式啟發(fā)、類比推演式啟發(fā)、案例分析式啟發(fā),可以激發(fā)學生聽課的熱情,幫助學生理解和掌握有關知識點,提高油藏工程課的教學效果[5]。
在案例教學中,以不同類型的油氣藏作為案例,對其油藏構造特征、儲層特征、油層特征、流體性質、滲流特征、溫壓系統(tǒng)等進行分析描述,計算油藏儲量及可采儲量;根據(jù)試油、試采資料,分析評價油井產(chǎn)能。在基礎資料分析講解的基礎上,論證其開發(fā)方式、開發(fā)層系、井網(wǎng)及井距及開發(fā)速度,確定多套可行的開發(fā)方案,并用油藏工程方法或數(shù)值模擬方法預測各方案開發(fā)指標并計算相應的經(jīng)濟指標,對擬定的各方案進行綜合評價,提出推薦方案。
案例教學應綜合考慮我校石油工程專業(yè)學科特色,選擇具有典型代表性的實際油氣藏,符合石油天然氣相關行業(yè)標準,達到以下要求:(1)案例的真實性:即使用的案例是在實際油氣藏的靜動態(tài)資料基礎上建立起來的,所使用的資料真實、可靠;(2)案例的典型性:即使用的案例可解決一個或幾個油藏工程中的典型問題,可概括和輻射許多理論知識,包括學生在實踐中可能會遇到的問題,使學生不僅掌握有關的原理和方法,而且也為他們將這些理論和方法運用于實踐奠定一定的基礎;(3)案例的啟發(fā)性:即教學中所選擇的每一案例都應能夠引人深思,啟迪思路,進而深化理解油藏工程設計原理、方法與用途,培養(yǎng)學生解決問題的能力;(4)案例的綜合性:所使用的案例應該涉及相關領域的知識,使學生可全方位了解、學習相關領域的知識,拓寬知識面。
結合學生的基礎課、技術基礎課和專業(yè)課所學習的理論知識,以及實驗室所獲得的各種認識,通過系統(tǒng)的案例教學,加強學生對油藏工程的宏觀和整體的把握,使學生整體上能夠靈活運用所學知識,全面掌握油田投入長期和正式生產(chǎn)的總體部署和設計,實現(xiàn)知識內(nèi)容的傳授、知識技能的綜合應用,鍛煉學生的工程實踐能力,培養(yǎng)工程師意識,得到油藏工程師基本的訓練。
總之,油藏工程是典型的基礎理論與工程實踐相結合的一門課程。隨著油藏工程的不斷發(fā)展,新的理論將不斷涌現(xiàn),新的教學方法和理念也將不斷地改進和提高。通過本課程的教學,使學生掌握油藏工程的基本理論和方法,為將來從事油藏工程設計、油藏動態(tài)分析、油田開發(fā)方案編制等奠定基礎。
[1]姜漢橋,姚軍,姜瑞忠.油藏工程原理與方法[M].東營:石油大學出版社,2000.
[2]李傳亮.油藏工程原理[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005.
[3]戚志林,黃小亮,雷登生.“油藏數(shù)值模擬”課程教學探討[J].中國地質教育,2011(2).
[4]雷登生,戚志林,李澗松等.《油氣層滲流力學》課程教學改革思考[J].重慶科技學院學報:社會科學版,2011(12).
[5]馮其紅.油藏工程教學中啟發(fā)式教學方法的探索與實踐[J].中國石油大學勝利學院學報,2007(6).