完井技術(shù)發(fā)展對《現(xiàn)代完井工程》研究生課程的思考

魏明強(qiáng) 段永剛 方全堂

摘要：完井是石油與天然氣工程專業(yè)一門新興的、多學(xué)科交叉的學(xué)科。由于現(xiàn)代完井工程技術(shù)和裝備的快速發(fā)展，國內(nèi)完井工程的教學(xué)滯后于油田現(xiàn)場對完井工程師的要求。為此，結(jié)合現(xiàn)代完井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，剖析了西南石油大學(xué)石油與天然氣工程碩士研究生完井工程課程教學(xué)存在的問題，分別從課程教學(xué)大綱、教材編寫、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)方法和手段改革等方面開展了探討，為新時(shí)代的完井工程人才培養(yǎng)、改革和實(shí)踐提供了思路。

關(guān)鍵詞：石油與天然氣工程；完井工程；教學(xué)改革；課程設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0200-02

完井是連接鉆井和采油的重要橋梁，是從鉆開生產(chǎn)層、下油層套管、注水泥固井、射孔、酸化壓裂到試采等一系列過程的總稱，是油氣田開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)[1]。完井設(shè)計(jì)水平的高低和施工質(zhì)量的優(yōu)劣決定著油氣井產(chǎn)能大小和油氣田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益的好壞。近年來，國內(nèi)石油高校（如中國石油大學(xué)（北京）、西南石油大學(xué)、重慶科技學(xué)院等）對完井工程教學(xué)重視程度逐漸提高，新開設(shè)了“完井工程”專業(yè)課程，對我國石油與天然氣工程專業(yè)學(xué)生完井工程能力的培養(yǎng)起到了較好效果[2-4]。隨著石油與天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域（致密油氣、頁巖油氣、天然氣水合物和增強(qiáng)型地?zé)岬龋┑牟粩鄶U(kuò)展，分段橋塞壓裂、智能控水、高溫高壓一體完井試油一體化工作等現(xiàn)代完井技術(shù)相繼出現(xiàn)，使得石油與天然氣工程研究生傳統(tǒng)完井工程課程教學(xué)內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于現(xiàn)場工程的要求。為此，筆者結(jié)合對西南石油大學(xué)2016級石油與天然氣工程專業(yè)《現(xiàn)代完井工程》教學(xué)實(shí)踐，淺談幾點(diǎn)現(xiàn)代完井技術(shù)發(fā)展對研究生《現(xiàn)代完井工程》教學(xué)的建議。

一、傳統(tǒng)完井工程教學(xué)存在的主要問題

1.教學(xué)內(nèi)容陳舊，無法適應(yīng)當(dāng)前完井工程人才培養(yǎng)要求。當(dāng)前課程教學(xué)內(nèi)容主要包括完井工程基礎(chǔ)、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、套管柱設(shè)計(jì)、注水泥設(shè)計(jì)、完井方法優(yōu)選、射孔、出砂機(jī)理與防砂、油氣井測試、油氣井投產(chǎn)等內(nèi)容，主要講述傳統(tǒng)和陳舊的工藝和方法，與目前油田現(xiàn)場應(yīng)用存在較大差距。特別是近年來，完井工程已經(jīng)和鉆井工程、油藏工程深度融合與交叉，使得目前完井工程顛覆了常規(guī)油氣開發(fā)完井范疇的情況。

2.教學(xué)內(nèi)容抽象，缺乏工程應(yīng)用環(huán)節(jié)。完井工程課程教學(xué)難、學(xué)習(xí)難的主要原因是課程涉及的知識面廣和內(nèi)容抽象。完井工具原理涉及流體力學(xué)、機(jī)械工程、滲流力學(xué)、測控技術(shù)等知識，任何一方面知識不熟悉都會(huì)影響對該課程的學(xué)習(xí)和理解。此外，大多數(shù)老師講授課程內(nèi)容僅靠文字和圖片，很難讓學(xué)生理解完井工具等設(shè)備的原理，也不知道相關(guān)設(shè)備參數(shù)的合理范圍，更不了解現(xiàn)場工具是如何下入井底、如何施工應(yīng)用的。

3.缺乏研究生專用的完井工程教材。雖然目前國內(nèi)已有《完井工程》（2009年出版）、《海洋完井工程》（2015年出版）、《現(xiàn)代完井工程》（2008年出版）等教材，但這些教材內(nèi)容主要是針對本科生，未有適用于石油與天然氣工程碩士研究生的完井工程教材。

二、石油與天然氣工程研究生現(xiàn)代完井工程教學(xué)思考

1.制定合理完善的教學(xué)大綱，編寫現(xiàn)代完井工程研究生教材。傳統(tǒng)現(xiàn)代完井工程課程是石油與天然氣工程專業(yè)油氣井方向研究生的選修課程。然而，隨著油氣田勘探開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展，完井工程已經(jīng)與油藏工程和鉆井工程聯(lián)系越來越緊密，是油氣井成功和高效建產(chǎn)的關(guān)鍵工程環(huán)節(jié)。因此，新時(shí)代背景下的石油與天然氣工程研究生培養(yǎng)應(yīng)把完井工程課程放在更高的地位，重點(diǎn)培養(yǎng)石油與天然氣工程復(fù)合型人才。講授內(nèi)容除了在本科階段進(jìn)行的完井工程基礎(chǔ)知識介紹，重點(diǎn)增加完井工程理論和原理部分，還應(yīng)特別包括現(xiàn)代完井工程新方法。重點(diǎn)增加近年來的新工藝、新方法，如水平井分段壓裂和體積壓裂工藝、設(shè)備及設(shè)計(jì)，水平井控水完井技術(shù)工藝原理、理論以及設(shè)計(jì)，智能完井（如ICD、ICV）的原理、理論、設(shè)計(jì)以及現(xiàn)代完井技術(shù)的應(yīng)用效果等。根據(jù)完井工程課程特點(diǎn)，規(guī)定課程通過授課、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)及現(xiàn)場觀摩等教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生具備完井工程師設(shè)計(jì)和施工能力。

2.教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)及培養(yǎng)。目前西南石油大學(xué)承擔(dān)完井工程課程的教師共有4人，其中教授（博導(dǎo)）1人，副教授1人，講師2人。從事完井工程教學(xué)的主要是剛畢業(yè)參加工作的博士，他們的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研經(jīng)歷還有待提高。因此需要通過加強(qiáng)教師內(nèi)部交流機(jī)制，利用每周四下午教研活動(dòng)時(shí)間，定期組織集體備課、教學(xué)研討。每學(xué)期開展3—4次青年教師試井，組織1次完井工程課程教學(xué)觀摩競賽。

3.教學(xué)方法和手段改革。針對完井工程教學(xué)內(nèi)容抽象、枯燥的特點(diǎn)，調(diào)整以前傳統(tǒng)以講授為主的教學(xué)方法，采取“講授+案例分析+專題研討”等多樣化的教學(xué)手段開展教學(xué)。以培養(yǎng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)的完井工程師為目標(biāo)，在教學(xué)上堅(jiān)持做到以下幾點(diǎn)：（1）采用啟發(fā)式和研究式教學(xué)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生思路和創(chuàng)新思維。一般地，學(xué)生對乏味、枯燥的課程會(huì)產(chǎn)生畏懼，進(jìn)而對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭倦心理，影響學(xué)習(xí)效果。通過選擇問題設(shè)疑的方法引入教學(xué)內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生積極思考。只有當(dāng)學(xué)生對疑問產(chǎn)生好奇心，才會(huì)刺激學(xué)生求知的欲望，使其主動(dòng)投入學(xué)習(xí)中。這種教學(xué)方法可讓學(xué)生深刻理解和掌握知識點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效果。此外，根據(jù)課堂教學(xué)講授內(nèi)容，巧妙設(shè)置問題，布置課后作業(yè)，提供相關(guān)參考資料，采取課后小組分組集中討論研究，課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作查閱資料和分析問題能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。（2）將最新、最前沿科研成果和現(xiàn)場工程成功實(shí)踐案例融入教學(xué)中，拓寬學(xué)生眼界。例如，通過實(shí)例應(yīng)用讓課堂教學(xué)更加生動(dòng)。在底水油藏開發(fā)過程中，水平井找堵水一直是高效開發(fā)此類油藏的瓶頸。近年發(fā)展的分布式光纖溫度壓力監(jiān)測找水技術(shù)和調(diào)流篩管ICD控水完井技術(shù)的出現(xiàn)，使得此類油藏開發(fā)效果得到明顯改善。（3）組織學(xué)生參觀油田工程院工具所等單位，增強(qiáng)學(xué)生對工具的感性認(rèn)識，提高課堂教學(xué)效果。完井工程教學(xué)內(nèi)容離不開完井工具這部分內(nèi)容，盡管在教學(xué)中采用了圖片+視頻結(jié)合的方式講授，但學(xué)生仍對工具缺乏直觀感性認(rèn)識。（4）設(shè)置完井工程設(shè)計(jì)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力。在課程內(nèi)容講授結(jié)束后，安排學(xué)生利用最后一周開展完井工程課程設(shè)計(jì)。根據(jù)提供的現(xiàn)場某口井具體的地質(zhì)資料、動(dòng)態(tài)監(jiān)測資料等，開展完井管柱、完井方式優(yōu)選、完井參數(shù)優(yōu)化等設(shè)計(jì)，切實(shí)提高學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力。為了避免設(shè)計(jì)過程中學(xué)生抄襲，可以提供幾種內(nèi)容的設(shè)計(jì)作業(yè)供學(xué)生分組選擇，同時(shí)部分基礎(chǔ)參數(shù)按照學(xué)生學(xué)號編制，保證設(shè)計(jì)內(nèi)容的全面性和設(shè)計(jì)結(jié)果的唯一性。

三、結(jié)束語

現(xiàn)代完井工程是一門工程實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，同時(shí)課程內(nèi)容本身的特點(diǎn)決定了該課程教與學(xué)的難度，傳統(tǒng)的“教”很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果和培養(yǎng)目的。本文分別從課程教學(xué)大綱、教材編寫、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)方法和手段改革等方面開展了探討，為新時(shí)代的完井工程人才培養(yǎng)、改革和實(shí)踐提供了思路。

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