采油化學(xué)課程在石油工程專業(yè)的教學(xué)探討

【摘要】化學(xué)在采油工程中占有重要地位，其幾乎涉及到采油過程的各個(gè)方面，采油化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)結(jié)合采油工程方向教學(xué)和滿足現(xiàn)場需要；教學(xué)方法應(yīng)結(jié)合實(shí)際問題，采用多種教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，融會(huì)貫通所學(xué)知識，主動(dòng)參與用所學(xué)的化學(xué)知識解決采油工程問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到滿意的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】采油化學(xué) 采油工程 案例分析

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）05-0247-02

《采油工程》課程是石油工程專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)核心課程之一[1-2]。采油工程系統(tǒng)的講述原油在井筒中的流動(dòng)規(guī)律，以及地下、地面的工藝技術(shù)和配套工藝技術(shù)。具體的內(nèi)容有，油井流體流動(dòng)規(guī)律，自噴采油、機(jī)械采油、增產(chǎn)改造、油田注水等知識點(diǎn)。這些知識點(diǎn)中除油井流動(dòng)規(guī)律主要是與流體力學(xué)和物理結(jié)合緊密外，其余內(nèi)容都會(huì)涉及到很多化學(xué)知識。但是石油工程本科學(xué)生在大學(xué)期間只學(xué)習(xí)了大學(xué)化學(xué)和物理化學(xué)，化學(xué)知識基礎(chǔ)薄弱，不能滿足后續(xù)學(xué)習(xí)的需要。所以形成了新的交叉學(xué)科采油化學(xué)。

采油化學(xué)的意義簡單說來，是在一定的施工工藝中，通過正確選擇合適的化學(xué)劑來提高、完善采油工藝技術(shù)，從而達(dá)到采出原油或提高采收率的目的。采油化學(xué)作為一個(gè)新的課程，是基于應(yīng)用化學(xué)和采油工程兩門學(xué)科，學(xué)生必須先行學(xué)習(xí)采油工程，后續(xù)在深入學(xué)習(xí)采油過程的而化學(xué)知識。因此該課程內(nèi)容在廣度和深度上不同于傳統(tǒng)的應(yīng)用化學(xué)，其教學(xué)還沒有一個(gè)固定的模式?；诠こ虒I(yè)學(xué)習(xí)理科課程的特性，以及我校培養(yǎng)采油工程方向?qū)W生的目標(biāo)和學(xué)生的特點(diǎn)，對采油化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了探討。

一、聯(lián)系專業(yè)實(shí)際，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

1.內(nèi)容上加強(qiáng)化學(xué)與采油工程的銜接

采油工程中，大部分內(nèi)容都涉及到具體的化學(xué)問題。例如在壓裂酸化一章，需要將大量的具有特殊功效的流體快速注入地層，采油工程學(xué)生在這一章節(jié)中只是獲知了幾種商業(yè)添加劑名稱和作用，如增稠劑，粘土穩(wěn)定劑、助排劑、交聯(lián)劑等，但學(xué)生對這些添加劑的為什么會(huì)起到作用沒有任何的概念，只能機(jī)械的記住老師講授的內(nèi)容，等學(xué)生走上工作崗位后，在現(xiàn)場遇到稠化劑增稠能力不足，返排效果不好，凍膠的粘度不夠等問題時(shí)，作為現(xiàn)場技術(shù)人員無法解決這些問題。所以在采油化學(xué)教學(xué)中，將給學(xué)生講解采油工程中的稠化劑的成分是什么，其加到水中后，如何與水作用，增加流體的粘度。助排劑是有多種表面活性劑組合在一起，降低巖石與水的表面張力，但學(xué)生沒有表面活性劑的基本認(rèn)識，無法弄清表面活性劑在增產(chǎn)改造中的作用。因此，對基礎(chǔ)的聚合物、表面活性劑理論的補(bǔ)充，且與采油工程問題的銜接，有助于學(xué)生更加方便的理解增產(chǎn)改造問題的本質(zhì)原理。在授課時(shí)，以采油問題為主線，以化學(xué)知識為輔助，以如何理解解決環(huán)境問題為目標(biāo)，不斷完善教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.內(nèi)容上需要與時(shí)俱進(jìn)

采油技術(shù)手段已經(jīng)不是只靠機(jī)械采油就能解決。由于我國高豐度油資源大部分已經(jīng)動(dòng)用，現(xiàn)在開采的很大部分是低豐度，以及非常規(guī)資源。授課內(nèi)容必須密切聯(lián)系最新的采油技術(shù)。如連續(xù)油管在采油作業(yè)現(xiàn)場得到大規(guī)模的應(yīng)用，這就涉及到與連續(xù)油管配套的化學(xué)添加劑的優(yōu)化。連續(xù)油管由于管徑小，所以要求添加的化學(xué)物質(zhì)具有較好的降阻性能，因而需要在采油化學(xué)課程中給學(xué)生補(bǔ)充相應(yīng)的長鏈聚合物的降阻原理知識。為了在內(nèi)容上與時(shí)俱進(jìn)，要求教師平時(shí)多關(guān)注最新的采油技術(shù)動(dòng)向，弄清這些動(dòng)向中的化學(xué)問題實(shí)質(zhì)。即使將這些動(dòng)向插入到教學(xué)內(nèi)容中。

3.以科研促進(jìn)教學(xué)

本科生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，接觸到的絕大部分知識是基礎(chǔ)性的，這些知識都是通過多年的沉淀積累，總結(jié)，只需要學(xué)生記住，理解即可。這樣學(xué)生缺少了主動(dòng)發(fā)散思考的動(dòng)力，嚴(yán)重影響到學(xué)生的創(chuàng)新能力。所以在授課過程中，適當(dāng)?shù)募尤胍恍┳钚碌目蒲谐晒?、研究新?dòng)向，可極大的拓寬學(xué)生的知識面，拓展學(xué)生思路，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，將被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，解決問題能力。

采油化學(xué)這門課程采用化學(xué)手段解決采油過程的問題是根本目標(biāo)，教師在講授中，除了要讓學(xué)生了解采油施工過程會(huì)面臨的問題以及目前常用的化學(xué)藥劑外，還要以當(dāng)前化學(xué)添加劑的研發(fā)思路為出發(fā)點(diǎn)，給學(xué)生介紹最新的化學(xué)添加劑的研究動(dòng)向、最新的現(xiàn)場應(yīng)用。學(xué)生學(xué)習(xí)完采油化學(xué)后，可以為以后走上工作崗位利用所學(xué)知識參與解決現(xiàn)場問題出謀劃策，也有利于學(xué)生深入的認(rèn)識采油化學(xué)的基本原理，有助于學(xué)生科研興趣的培養(yǎng)，為輸送合格的研究生做準(zhǔn)備。

二、提高教學(xué)效果，多樣的教學(xué)方法

為了培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，有效的課堂教學(xué)方法是實(shí)現(xiàn)這一目的的重要手段。提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，在采油化學(xué)教學(xué)中要選擇合適的教學(xué)方法和手段，合理科學(xué)的將教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代的教學(xué)手段相結(jié)合，提高課堂的教學(xué)效果[3]。

1.運(yùn)用多媒體技術(shù)教學(xué)

將多媒體技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)是適應(yīng)信息時(shí)代的教學(xué)要求。采油化學(xué)以課堂教學(xué)為主，采用多媒體的授課方式。具體的方式有：多媒體教學(xué)課件，動(dòng)畫展示，錄像教學(xué)片播放，使課堂教學(xué)更加形象，直觀，生動(dòng)，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情，同時(shí)讓學(xué)生對知識點(diǎn)印象更深刻，提高教學(xué)效果。在采油化學(xué)課程中，將壓裂酸化施工從實(shí)驗(yàn)室測試到原料進(jìn)場、配制，施工以及施工結(jié)束后的處理以多媒體動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來；對注水流程，使用Flash動(dòng)畫，描述不同的水質(zhì)在地層發(fā)生的不同化學(xué)反應(yīng)，使學(xué)生直觀地認(rèn)識到各種化學(xué)添加劑的成分、性能以及作用效果。理解到化學(xué)在采油施工中的重要作用。

授課中充分利用多媒體帶來的直觀效果優(yōu)勢，但是也要注意多媒體信息量大，考慮學(xué)生的接受能力，播放內(nèi)容太多，可能導(dǎo)致學(xué)生在課堂上有印象，走出教室知識點(diǎn)就模糊了。所以對于一些基礎(chǔ)的原理部分，如表面活性劑基本知識，采用板書形式教學(xué)，同時(shí)注意講解速度，給予學(xué)生思考時(shí)間，讓學(xué)生能充分理解記住這些最基礎(chǔ)的內(nèi)容。

在講課期間引入多樣的教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。如在講解管道中的清防蠟問題，首先要讓學(xué)生明白井筒中的蠟對油井生產(chǎn)帶來的危害，結(jié)合圖示讓學(xué)生了解到蠟會(huì)讓管道堵死，導(dǎo)致生產(chǎn)停頓，接著要講解為什么蠟會(huì)在管道中沉積，會(huì)以Flash動(dòng)畫演示蠟在特定條件下的生長過程，然后描述防蠟劑對蠟生長的抑制過程，最后介紹防蠟劑的分子結(jié)構(gòu)。為了鞏固學(xué)生的知識點(diǎn)，會(huì)抽提出現(xiàn)場的一到兩個(gè)問題，讓學(xué)生分成小組通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，理解問題的內(nèi)涵，然后運(yùn)用所學(xué)知識尋找出解決辦法。然后在課堂上講解自己的方法，有教師和學(xué)生一起點(diǎn)評。

2.理論與實(shí)踐教學(xué)結(jié)合，以案例討論采油工程問題

案例教學(xué)是使實(shí)際問題與課堂理論教學(xué)相結(jié)合的最有效的方法之一[4]。石油工程學(xué)生在校期間已經(jīng)給自己定位為解決現(xiàn)場問題的工程師，采油化學(xué)純粹的化學(xué)理論知識會(huì)讓學(xué)生疲憊，無趣，通過增加采油工程的具體的案例分析，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情。例如在學(xué)習(xí)頁巖氣的開采中的化學(xué)問題時(shí)，可以將美國開發(fā)頁巖氣的歷程介紹，其中重點(diǎn)介紹開發(fā)頁巖油使用的降阻水的由來，讓學(xué)生知道降阻水來源于水中魚的分泌物，可以有效激發(fā)學(xué)生興趣?，F(xiàn)在學(xué)生喜歡關(guān)注一些課本以外的問題，比如環(huán)保問題，所以在講到頁巖施工時(shí)將頁巖壓裂對環(huán)境污染問題，以開放討論的形式，讓學(xué)生從化學(xué)角度各抒己見，在認(rèn)識清楚頁巖壓裂使用的各種化學(xué)添加劑的基礎(chǔ)上發(fā)表自己的看法，然后以報(bào)告或討論的形式，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能。這樣通過認(rèn)識頁巖壓裂對環(huán)境的傷害影響，反過來讓學(xué)生對頁巖壓裂需要的化學(xué)添加劑有充分的理解，既讓學(xué)生掌握了知識，又發(fā)揮了想象力，提出了相應(yīng)的解決辦法。這種教學(xué)方法不僅拓寬了學(xué)生的知識面，還讓學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

三、結(jié)束語

總之，采油化學(xué)是采油工程教學(xué)體系中的重要支撐，其教學(xué)既不同于采油工程的工程學(xué)科教學(xué)，也有別于化學(xué)的理論教學(xué)，該課程屬于工科課程的應(yīng)用課程。所以在教學(xué)過程中，任課教師需要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，緊密聯(lián)系現(xiàn)場實(shí)際，要把理論教學(xué)與現(xiàn)場問題相結(jié)合，讓學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識快速的解決采油工程問題，成長為一名合格的采油工程師。作為一門較新的專業(yè)課程，授課教師要在實(shí)踐中不斷總結(jié)完善教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]李穎川，采油工程[M]，石油工業(yè)出版社，2009，9.

[2]張雪梅、趙玉珍，《采油工程》課程教學(xué)方法初探[J]，科技信息，2013（7），335-336.

[3]吳榮新，地球化學(xué)課程在高校地質(zhì)工程專業(yè)中的教學(xué)探討[J]，黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，29：6-67.

[4]夏金虹、莫德清、李學(xué)軍，環(huán)境工程專業(yè)無機(jī)化學(xué)教學(xué)改革初探[J]，高教論壇，2007，1：40-42.

作者簡介：

王世彬（1976-），男， 副教授，化學(xué)博士，主要從事油氣田開發(fā)研究。