石油工程專業(yè)本科井控技術(shù)“應(yīng)用型啟發(fā)型教學(xué)”模式研究

孔祥偉

摘? 要：井控技術(shù)是石油工程專業(yè)較為重要的基礎(chǔ)學(xué)科。目前石油工程專業(yè)本科階段、研究生階段均有井控技術(shù)的學(xué)習(xí)課程。井控技術(shù)教材不完善、針對油田生產(chǎn)實用性不強(qiáng)，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的積極性不高，無法達(dá)到油田用人單位的要求。經(jīng)作者多年井控技術(shù)本科教學(xué)實踐，探索提出了“應(yīng)用型啟發(fā)型教學(xué)”的具體操作方法，提出了“拋題、互動、演示、實例、啟發(fā)”相結(jié)合的5步教學(xué)方法;針對教學(xué)過程中學(xué)生聽講感到枯燥的問題，提出井控技術(shù)5層遞進(jìn)問題法，從而吸引學(xué)生注意力，其中循序漸進(jìn)的問題包括：主要問題、分支問題、即時回答問題、啟發(fā)問題、課后思考問題5大類;綜合油田用人單位的需求、井控技術(shù)等課程特點，提出了“問答、操作、筆試、發(fā)揮”的4重考核方法。經(jīng)過4年教學(xué)實踐，油田用人單位反饋效果良好。

關(guān)鍵詞：井控技術(shù);應(yīng)用型;啟發(fā)教學(xué);油氣勘探;石油工程專業(yè)

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）30-0078-04

Abstract： Well control technology is an important basic discipline in petroleum engineering. At present， there are well control technology courses in undergraduate and graduate stages of petroleum engineering. The teaching materials of well control technology are not perfect， practicality for oilfield production is not strong， and students' enthusiasm for learning in class is not high， which can not meet the requirements of oilfield employers. After years of undergraduate teaching practice of well control technology， the author explores and puts forward the specific operation method of "application-oriented start-up teaching"， and puts forward the 5-step teaching method of "throwing questions， interaction， demonstration， examples and inspiration"; aiming at the boring problems of middle school students' listening in the teaching process， this paper puts forward the five-level progressive problem method of well control technology， so as to stimulate students' attention. The step-by-step problems include： "main problems， branch problems， after-school thinking problems， immediate answer problems and enlightening problems"; based on the needs of oilfield employers and the characteristics of well control technology， the four-tier assessment method of "question and answer， operation， written examination and play" is put forward. After four years of teaching practice， the feedback effect of oilfield employers is good.

Keywords： Well Control Technology; application type; enlightening teaching; oil and gas exploration; petroleum engineering

井控技術(shù)專業(yè)性很強(qiáng)，涉及的數(shù)學(xué)理論知識比較復(fù)雜，依靠單一的講授法開展井控技術(shù)的教學(xué)，容易使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中產(chǎn)生一定的思維疲憊，學(xué)生注意力容易渙散，從而使得井控技術(shù)的教學(xué)效果不好，加之井控技術(shù)實踐性較強(qiáng)，學(xué)生進(jìn)入油田單位工作，就不能很好地把課堂知識應(yīng)用到現(xiàn)場鉆井實際操作中。

近年來，各石油高校針對井控技術(shù)教學(xué)進(jìn)行了諸多的改革與創(chuàng)新，在教學(xué)中應(yīng)用了多種教學(xué)模式，同時也增加了學(xué)生實驗課的課時，使得井控技術(shù)的教學(xué)效果有了一定提升，目前具有代表性的教學(xué)方法[1-5]包括：互動式教學(xué)、實踐式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、探究式教學(xué)、易位式教學(xué)、案例式教學(xué)、研討式教學(xué)、混合式教學(xué)、情景式教學(xué)、問題式教學(xué)等。經(jīng)過作者多年的教學(xué)經(jīng)驗[6-8]，綜合分析各種教學(xué)方法，找到了適合井控技術(shù)的應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)方法[9-11]，該方法在油田及學(xué)生的現(xiàn)場實際操作中均取得了較好的效果。

一、井控技術(shù)特點及發(fā)展歷程

隨著油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的不斷延伸與擴(kuò)大，油田對井控技術(shù)和鉆井人員素質(zhì)的要求越來越高。井控工作關(guān)系到能否發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層、充分發(fā)揮產(chǎn)層的生產(chǎn)能力。只有實施平衡壓力鉆井技術(shù)，在鉆井過程中對井內(nèi)油氣加以有效地控制，才能得到較好的勘探開發(fā)效果。要實施平衡壓力鉆井，沒有井控技術(shù)是不可能實現(xiàn)的，作為各個專業(yè)課的橋梁，深入油田實際操作，更好地掌握井控技術(shù)專業(yè)知識，為油田用人單位輸送專業(yè)型人才，井控技術(shù)課程的教學(xué)顯得尤為重要。從近幾年井控技術(shù)教學(xué)來看，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)流于形式，沒有達(dá)到用人單位的要求，從而未達(dá)到預(yù)期教學(xué)目的。

井控技術(shù)的發(fā)展歷程，概括起來分為：（1）經(jīng)驗階段：（上世紀(jì)五十年代以前）;特點：勘探領(lǐng)域一般限于陸地，海洋勘探剛開始，客觀環(huán)境對井控技術(shù)要求不高，尚未形成系統(tǒng)理論，將井噴作為發(fā)現(xiàn)油氣層的重要途徑。（2）系統(tǒng)理論形成階段（上世紀(jì)六十七年代），近海油氣勘探發(fā)展很快，自1970年以來，鉆井船平均以每年9.8%的速度增加。深井油氣藏勘探開發(fā)成為油氣產(chǎn)量和儲量增加的重要方向。油氣勘探領(lǐng)域縱深發(fā)展對井控技術(shù)提出迫切要求，井控技術(shù)理論逐步形成系統(tǒng)。（3）井控培訓(xùn)學(xué)校大量出現(xiàn)，進(jìn)入科學(xué)自動化（電子技術(shù)）階段，通過計算機(jī)控制，獲得鉆井過程的一系列參數(shù)，可快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)地層壓力變化，可預(yù)測鉆頭以下的地層壓力，井口及地面控制系統(tǒng)的智能化，此時井控技術(shù)培訓(xùn)、大中專院校井控技術(shù)教學(xué)如火如荼地發(fā)展起來了。

二、井控技術(shù)本科生教學(xué)中存在的問題

長江大學(xué)井控技術(shù)教學(xué)計劃設(shè)置在第5學(xué)期，課程設(shè)置計劃為10周，共計40學(xué)時，該課程由教授、副教授、講師等教研團(tuán)隊擔(dān)任主講完成教學(xué)工作?？偨Y(jié)任課教師、學(xué)生反映及油田反饋的教學(xué)情況，該課程主要存在以下弊端。

（一）教材實踐性不強(qiáng)，且理論教學(xué)與生產(chǎn)實際脫節(jié)

井控技術(shù)分為井控設(shè)備及井控工藝兩大部分。在井控設(shè)備方面，學(xué)生沒有機(jī)會去到油田現(xiàn)場，這就造成學(xué)生對設(shè)備沒有形象的感性認(rèn)識，從而使學(xué)習(xí)的過程呈現(xiàn)出一頭霧水的現(xiàn)象，很多教材也沒有較好地展現(xiàn)各個井控設(shè)備之間的關(guān)聯(lián);井控工藝部分的教材主要介紹井控井筒受力等相關(guān)數(shù)學(xué)模型情況，沒有考慮到本科學(xué)生沒有實際現(xiàn)場操作背景，從而造成學(xué)生不能很好地理解教材的數(shù)學(xué)模型。

井控技術(shù)是一門數(shù)學(xué)、機(jī)械、力學(xué)、軟件等的交叉學(xué)科，相關(guān)的教材部分章節(jié)公式復(fù)雜，目前井控技術(shù)的教學(xué)沒有做到深入淺出，并且沒有針對油田問題的課后作業(yè)及實例分析，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法將從課本中學(xué)習(xí)到的知識很好地應(yīng)用到實踐中，造成知識脫節(jié)，從而失去學(xué)習(xí)動力。

（二）學(xué)生課堂學(xué)習(xí)積極性不高，如何調(diào)動積極性是一大難點

由于井控技術(shù)課程是比較抽象的石油工程課程之一，學(xué)生第一節(jié)課較為感興趣，隨著課程推進(jìn)，學(xué)生積極性逐漸下降，感到枯燥無味。加之很多學(xué)生只是為了完成學(xué)業(yè)修學(xué)分，無法高質(zhì)量做到在課堂的認(rèn)真聽講。如何借助現(xiàn)有的多媒體、黑板、井控道具，生動地講述井控技術(shù)，調(diào)動學(xué)生積極性，進(jìn)行師生互動，是井控技術(shù)教學(xué)的一個難點。

（三）井控技術(shù)理論聯(lián)系實踐考核效果不理想

井控技術(shù)作為一門選修課，又是油田實際操作的重中之重，如何考核一直困擾著教師。如果井控技術(shù)的考核采用常規(guī)考試的模式，勢必考察不出學(xué)生的實際操作能力;如果根據(jù)平時課堂的成績來定，就容易造成學(xué)生成績量化不規(guī)范的現(xiàn)象，失去公平性，造成不公平現(xiàn)象，久而久之使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的動力。如何真正地考核出學(xué)生的理論水平和動手實踐能力，為油田培養(yǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新的復(fù)合型人才，就成了授課教師不可逃避的問題。

三、井控技術(shù)本科教學(xué)中的改革措施

課程內(nèi)容既要考慮到井控技術(shù)與其他專業(yè)學(xué)科的相關(guān)性，又要考慮該課程自身的特殊性，在此指導(dǎo)思想上，從教學(xué)及考核兩大方面進(jìn)行教學(xué)改革。作者提出了“拋題、互動、演示、實例、啟發(fā)”相結(jié)合的5步教學(xué)方法;針對教學(xué)過程中學(xué)生聽講感覺枯燥問題，提出井控技術(shù)5層遞進(jìn)問題法，從而激發(fā)學(xué)生注意力，問題也是循序漸進(jìn)的，包括：主要問題、分支問題、即時回答問題、啟發(fā)問題、課后思考問題5大類;綜合井控技術(shù)的難點、實踐性強(qiáng)等特點，對考核提出了“問答、操作、筆試、發(fā)揮”的4重考核方法，來應(yīng)對石油工程專業(yè)本科井控技術(shù)“應(yīng)用型啟發(fā)型教學(xué)”。圖1為石油工程專業(yè)本科井控技術(shù)“應(yīng)用型啟發(fā)型教學(xué)”對策圖。

（一）井控技術(shù)5步教學(xué)方法

經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，可將井控技術(shù)5步教學(xué)方法概括為：“拋題、互動、演示、實例、啟發(fā)”。（1）拋題：在于問題拋出，比如：是什么（what，如概念，研究對象，什么是井控）;為什么（why），要研究它或者研究它有什么作用？該事物或者問題具有什么樣（how）的特點？如何去研究它？（2）互動：是以學(xué)生和教師互動的模式，通過交流、研討形式來研究某一問題的一種教學(xué)方式，可培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和研究能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。（3）演示：主要通過PPT、物理模型實物等給學(xué)生演示井控設(shè)備組成。（4）實例：通過具體的案例，如給出鉆井的實際地層條件，井況等條件，給出具體問題的解答過程，用黑板板書展示。（5）啟發(fā)：通過課程的學(xué)習(xí)，要及時提出創(chuàng)新性的做法及發(fā)明性的想法。

（二）井控技術(shù)5層遞進(jìn)問題法

井控技術(shù)分為現(xiàn)場操作及理論知識兩大部分。由于學(xué)生現(xiàn)場感不強(qiáng)，井控理論枯燥，為了克服這些課堂困難，教學(xué)過程中需要多次提問，激發(fā)學(xué)生注意力。教師提問問題時也要有一定的章法，需要循序漸進(jìn)。

作者經(jīng)過大量實踐，總結(jié)課堂問題包括：（1）主要問題;（2）分支問題;（3）即時回答問題;（4）啟發(fā)問題;（5）課后思考問題5大類，達(dá)到層次遞進(jìn)，逐步深入的目的。如井控技術(shù)的關(guān)井一章，主體問題是關(guān)井概念是什么;分支問題是軟關(guān)井概念是什么及硬關(guān)井概念是什么;即時問題是關(guān)井種類有哪些;啟發(fā)問題是如何快速安全關(guān)井保障井底安全;思考問題是為什么要關(guān)井。

每堂課根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，要不定時地提問問題，這樣一方面可以擺脫枯燥的聽講，另一方面學(xué)生可以加深對知識點的印象。

（三）井控上井模擬實驗法

因為井控技術(shù)的實踐性較強(qiáng)，井場較為偏遠(yuǎn)，加之沒有安全培訓(xùn)不允許學(xué)生上井，井控技術(shù)的課程實際操作很難實現(xiàn)，這就需要引入井控模擬設(shè)備，學(xué)生可在電腦上實現(xiàn)關(guān)鍵井控作業(yè)（起下鉆、開關(guān)井、溢流、井漏、卡鉆等）工況模擬。目前長江大學(xué)井控技術(shù)課總計40學(xué)時，其中上機(jī)模擬課只有4學(xué)時，遠(yuǎn)不夠?qū)W生實習(xí)模擬需求。針對應(yīng)用型較強(qiáng)的井控技術(shù)課，應(yīng)大大加強(qiáng)實習(xí)模擬，在井控技術(shù)前期課程的講解方面，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生操作、回放操作視頻，讓學(xué)生了解井控技術(shù)的工程概念，再開展相關(guān)的井控工藝教學(xué)。

（四）井控技術(shù)的4重考核方法

對考核提出了“問答、操作、筆試、發(fā)揮”的4重考核方法，具體做法如下：

（1）問答：問答采取記錄式的問答，隨機(jī)選取若干學(xué)生，將學(xué)生回答問題的情況記錄在教案上，每學(xué)期基本爭取所有學(xué)生能問答三次，作為最后考核的一個指標(biāo)。（2）操作：通過井控模擬軟件，可以模擬井控實際操作，比如軟關(guān)井、硬關(guān)井的關(guān)井流程，模擬軟件可以自動給學(xué)生打分。（3）筆試：期末采取傳統(tǒng)試卷的模式，對學(xué)生開展考核。（4）發(fā)揮：發(fā)揮題考核打破了傳統(tǒng)的考試模式，采用不定的答案，學(xué)生自由發(fā)揮的形式，這樣極大地發(fā)揮了學(xué)生的想象能力，也能考核選拔出創(chuàng)新性人才。

（五）井控技術(shù)成績權(quán)重法

1. 綜合成績判定

根據(jù)上述給出的4重考核方法，作者制定了相應(yīng)的考核權(quán)重，表1為井控技術(shù)成績權(quán)重法，從而確定考試成績公式為：

2. 二標(biāo)度權(quán)重分析模型建立

表2為二標(biāo)度權(quán)重分析模型，對考核方法中問答、操作、筆試、發(fā)揮等各因素進(jìn)行一標(biāo)度模糊綜合評判，通過綜合子因素的各評價等級對對象取值的貢獻(xiàn)，做出二標(biāo)度單因素評判。經(jīng)過井控技術(shù)課程的探索，將關(guān)鍵權(quán)重評價因素概括為：（1）油田單位滿意度、（2）學(xué)生滿意度、（3）學(xué)校教育滿意度、（4）學(xué)生實際操作能力、（5）學(xué)生理論學(xué)習(xí)水平、（6）學(xué)生素質(zhì)能力、（7）社會對學(xué)生認(rèn)可度、（8）未來學(xué)生對社會貢獻(xiàn)能力。

以2020年井控技術(shù)的評定成績?yōu)槔海?）油田單位滿意度占比12%;（2）學(xué)生滿意度占比11%;（3）學(xué)校教育滿意度占比2%;（4）學(xué)生實際操作能力占比22%;（5）學(xué)生理論學(xué)習(xí)水平占比8%;（6）學(xué)生素質(zhì)能力占比15%;（7）社會對學(xué)生認(rèn)可度占比16%;（8）未來學(xué)生對社會貢獻(xiàn)能力占比14%。通過歸一化得到各因素權(quán)重如表3所示，從油田單位調(diào)研和計算結(jié)果可看出操作權(quán)重0.33，筆試0.29，可見應(yīng)用型課程的操作能力比理論考試更為重要，在以后的教學(xué)大綱及課時制定等方面，應(yīng)針對應(yīng)用型課程進(jìn)一步加大實際操作的教學(xué)及考核，爭取最大程度為國家培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才。

四、實踐效果

作者在2017至2021年4年期間對井控技術(shù)教學(xué)進(jìn)行了一系列嘗試性改革，其中引入 “拋題、互動、演示、實例、啟發(fā)”相結(jié)合的5步教學(xué)方法;提出“主要問題、分支問題、即時回答問題、啟發(fā)問題、課后思考問題”的井控技術(shù)5層遞進(jìn)問題法;“問答、操作、筆試、發(fā)揮”的4重考核方法，同2015-2016年未改革時相比較，畢業(yè)的學(xué)生普遍受到了油田用人單位的好評，主要原因在于井控培訓(xùn)是油田單位入崗培訓(xùn)的第一課，經(jīng)過作者提出的“拋題、互動、演示、實例、啟發(fā)”5步教學(xué)法學(xué)習(xí)的學(xué)生，能很快融入油田崗位，并能創(chuàng)新性提出較多改進(jìn)方法，這種教學(xué)方法達(dá)到了學(xué)以致用的目的。

五、結(jié)束語

作者針對井控技術(shù)在教材內(nèi)容、課堂現(xiàn)狀、教學(xué)方法以及考核評估環(huán)節(jié)存在的問題，提出了“拋題、互動、演示、實例、啟發(fā)”相結(jié)合的5步教學(xué)方法，綜合井控技術(shù)的難點、實踐性強(qiáng)等特點，對考核提出了“問答、操作、筆試、發(fā)揮”的4重考核方法，結(jié)合文章提出的教學(xué)與考核方法，進(jìn)行了實際的教學(xué)探索。經(jīng)過4年對學(xué)生的培養(yǎng)，油田及學(xué)生反映效果良好。

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