石油工程相關(guān)課程銜接關(guān)系分析及其應(yīng)用

黃世軍 趙鳳蘭

[摘 要] 基于“油層物理”課程專業(yè)基礎(chǔ)性強(qiáng)、基本概念和公式抽象繁雜、涉及學(xué)科領(lǐng)域多等特點(diǎn)，通過系統(tǒng)梳理“油層物理”先修課程中涉及的物理、化學(xué)、物理化學(xué)、數(shù)學(xué)以及石油地質(zhì)等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合“滲流力學(xué)”“油藏工程”“油藏?cái)?shù)值模擬”及“提高原油采收率”等后續(xù)專業(yè)課程對油層物理知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)需求，進(jìn)一步優(yōu)化了“油層物理”課程的教學(xué)方式和重難點(diǎn)分析，形成的“油層物理”課程銜接關(guān)系分析結(jié)果可為該課程教學(xué)過程中的學(xué)時(shí)分配和重難點(diǎn)教學(xué)方法提供重要的參考依據(jù)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升課程的教學(xué)效果，夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)石油工程專業(yè)的教育培養(yǎng)目標(biāo)，并可用于“油層物理”及相關(guān)課程教學(xué)大綱的優(yōu)化，同時(shí)可為石油工程專業(yè)國家一流專業(yè)的建設(shè)和本博一體化培養(yǎng)方案的優(yōu)化提供參考。

[關(guān)鍵詞] 油層物理;先修課程;專業(yè)課程;課程銜接關(guān)系

[基金項(xiàng)目] 2020—2022年中國石油大學(xué)（北京）本科教育教學(xué)改革項(xiàng)目“基于OBE的石油工程專業(yè)一流專業(yè)建設(shè)”;2020年中國石油大學(xué)（北京）“高等滲流力學(xué)”研究生精品示范培育課程建設(shè)（yjs2020002）

[作者簡介] 黃世軍（1974—），男，河南新鄭人，博士，中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院教授，主要從事滲流力學(xué)和油氣田開發(fā)相關(guān)的理論及教學(xué)研究;趙鳳蘭（1973—），女，山東商河人，博士，中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院副研究員，主要從事油田化學(xué)與提高采收率相關(guān)的理論及教學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2022）12-0129-04[收稿日期] 2021-06-13

課程銜接是課程設(shè)置、專業(yè)改革和課程建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容和重要依據(jù)，基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的良好銜接，有利于提升學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的效果和掌握實(shí)踐技能的效率[1，2]。大多情況下教學(xué)大綱的制定由相應(yīng)的課程負(fù)責(zé)人完成，而教學(xué)內(nèi)容的選擇特別是重難點(diǎn)內(nèi)容講解基本由主講教師掌控，因此尺度的把握不盡統(tǒng)一，導(dǎo)致某些知識(shí)點(diǎn)的銜接不夠理想，一定程度上影響了主講教師的教學(xué)進(jìn)度和計(jì)劃，以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率[3，4]。

“油層物理”是石油工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有重要的承上啟下的作用，且交叉性強(qiáng)，課程中首次出現(xiàn)的基本概念多而抽象，加之課程課時(shí)與其內(nèi)容量和重要性匹配性不夠，使得課程學(xué)習(xí)難度增加，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率，從而影響了后續(xù)課程的教學(xué)效果和進(jìn)度[5-7]。在目前本博一體化的背景下，培養(yǎng)計(jì)劃的制定和課程內(nèi)容的設(shè)置對課程銜接提出了新的要求。因此，為了更好地達(dá)到石油工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)一步提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和水平，以“油層物理”課程為例，進(jìn)行相關(guān)課程銜接關(guān)系的系統(tǒng)梳理和分析是非常重要和必要的[8，9]。

一、“油層物理”課程特點(diǎn)分析

1.石油工程專業(yè)基礎(chǔ)課，具有重要的承上啟下作用?！坝蛯游锢怼闭n程是石油工程專業(yè)大學(xué)二年級(jí)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)內(nèi)容涉及油氣等流體的高壓物性、儲(chǔ)層巖石和多孔介質(zhì)的物理特性，以及油氣水等多相流體的滲流機(jī)理等，均為石油工程相關(guān)研究和應(yīng)用的重要理論基礎(chǔ)。重要知識(shí)點(diǎn)會(huì)用到先修課程如“大學(xué)物理”“大學(xué)化學(xué)”“高等數(shù)學(xué)”“石油地質(zhì)學(xué)”等基礎(chǔ)課程中很多的概念和理論等方面的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)課程中的重要概念和理論的掌握程度對于后續(xù)的專業(yè)和專業(yè)基礎(chǔ)課程如“流體力學(xué)”“滲流力學(xué)”“油藏工程”“油藏?cái)?shù)值模擬”“提高原油采收率”等課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。如天然氣的高壓物性及油氣相平衡以及儲(chǔ)層巖石中的界面現(xiàn)象和潤濕性等均與物理化學(xué)中氣體狀態(tài)方程及界面分子吸附等相關(guān)知識(shí)直接關(guān)聯(lián);而課程中的達(dá)西定律、相對滲透率曲線等重要知識(shí)點(diǎn)作為“滲流力學(xué)”“油藏工程”和“提高原油采收率”等課程的前提和基礎(chǔ)，因此其重要性不言而喻。

2.課程實(shí)踐性強(qiáng)，重要的理論需要實(shí)驗(yàn)操作，對學(xué)生動(dòng)手能力要求高?！坝蛯游锢怼笔墙⒃趯?shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，理論與實(shí)踐并重的課程，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有助于更直觀、更牢固地掌握相關(guān)的理論知識(shí)。目前大部分院校仍然存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)不多、實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化、實(shí)驗(yàn)場地有限等問題，學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)不足，實(shí)際實(shí)驗(yàn)分組人數(shù)多、分工不明確，以及相關(guān)人員思想認(rèn)識(shí)不足，特別是目前學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力欠缺，使得實(shí)驗(yàn)深化課程理論認(rèn)識(shí)的作用沒有得到充分發(fā)揮。

3.課程中涉及的重要參數(shù)作為油田開發(fā)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于全過程，實(shí)用性強(qiáng)。油層物理中特有的重要參數(shù)和概念以及計(jì)算公式和方法等，均在油氣田開發(fā)的整個(gè)過程中應(yīng)用，如油氣體積系數(shù)、孔隙度、飽和度等均為油氣藏儲(chǔ)量計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，滲透率、相對滲透率、泡點(diǎn)壓力等則直接用于油田不同階段的產(chǎn)量預(yù)測和評(píng)估等，而課程涉及的主要分析方法如PVT實(shí)驗(yàn)、毛管壓力和相對滲透率曲線確定方法等均是油氣田開發(fā)評(píng)估的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法，因此對于石油工程專業(yè)畢業(yè)生的油田現(xiàn)場工作指導(dǎo)意義非常重大。

二、“油層物理”課程重難點(diǎn)分析及課程銜接中存在的主要問題

“油層物理”課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生通過課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握油氣藏開發(fā)工程所涉及的巖石和流體的物理化學(xué)現(xiàn)象、物理過程以及物理量之間的關(guān)系，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和相關(guān)課程打下基礎(chǔ)。主要教學(xué)內(nèi)容包括三部分，分別是油氣藏流體（油、氣、水）的物理化學(xué)性質(zhì)（包括儲(chǔ)層流體高壓物理、相態(tài)和氣液相平衡等）、油氣藏儲(chǔ)層巖石的物理性質(zhì)（包括孔隙度、滲透率、飽和度和壓縮性等），以及多孔介質(zhì)中多相滲流的機(jī)理及其在石油工程中的作用（包括界面現(xiàn)象、潤濕性、毛管力、相對滲透率等），在此基礎(chǔ)上了解和分析本學(xué)科領(lǐng)域的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。

“油層物理”課程的重點(diǎn)內(nèi)容是講授基本理論、基本知識(shí)、基本概念和基本技能，使學(xué)生重點(diǎn)掌握基本物理參數(shù)的概念、物理現(xiàn)象和過程的影響因素和工程應(yīng)用，以及物理參數(shù)的測定原理和方法等?！坝蛯游锢怼弊鳛閷I(yè)基礎(chǔ)課，具有重要的承上啟下作用，因此課程中的重點(diǎn)內(nèi)容，特別是基本理論，是物理、化學(xué)、力學(xué)等基本知識(shí)和理論的延伸和擴(kuò)展，如油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征和氣液相平衡的相關(guān)理論和方法，是大學(xué)化學(xué)和物理化學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在石油工程中的應(yīng)用。7892C066-5701-4AAD-972E-E5F082A261B7

課程突出的難點(diǎn)是理論知識(shí)點(diǎn)多、概念抽象、公式繁雜、參數(shù)和符號(hào)等多且易混淆。對于石油工程專業(yè)的學(xué)生而言，“油層物理”是他們學(xué)習(xí)的第一門真正意義的石油工程專業(yè)基礎(chǔ)課程，由于首次接觸，因此會(huì)感覺基本概念非常多且關(guān)聯(lián)性小，比較抽象，如油氣水的地層體積系數(shù)/收縮系數(shù)/收縮率、壓縮系數(shù)、溶解度和溶解系數(shù)、溶解氣油比，以及巖石比面、孔隙度、孔隙結(jié)構(gòu)、滲透率、流體飽和度等;同時(shí)對應(yīng)大量的參數(shù)和符號(hào)，除了常用的p、T和V外，如Bo、Bg、Co、Cg、Swi、Sg、So、K、Φ、σ、μ、θ等，理解和記憶非常困難，且容易混淆。

課程學(xué)習(xí)中存在的主要問題是學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的理解不夠深刻，記憶不牢固，不能舉一反三，靈活應(yīng)用，從而造成基礎(chǔ)課程與專業(yè)基礎(chǔ)課程以及專業(yè)課程乃至工程實(shí)際應(yīng)用的脫節(jié)。另外，對課程內(nèi)容的接替性與應(yīng)用性重視不夠，使得部分知識(shí)點(diǎn)銜接不好，多門課程甚至核心課程存在一定的重復(fù)內(nèi)容，造成教學(xué)資源與教學(xué)時(shí)間的浪費(fèi)，更為重要的是增加了學(xué)生負(fù)擔(dān)，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效率。

基于“油層物理”課程的基礎(chǔ)性、重要性、實(shí)操性而學(xué)時(shí)有限（總48學(xué)時(shí)，包含實(shí)驗(yàn)課10學(xué)時(shí)，實(shí)際理論課38學(xué)時(shí)）的實(shí)際，需要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法，加強(qiáng)課程銜接等理論研究和分析，以保證教學(xué)效果。

三、基于銜接關(guān)系分析的課程教學(xué)對策及應(yīng)用

1.與基礎(chǔ)課程的銜接有助理解和應(yīng)用。因地制宜引導(dǎo)學(xué)生利用之前學(xué)到的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，結(jié)合油藏流體的特點(diǎn)進(jìn)行引申和類比，一方面可讓學(xué)生感覺到熟練掌握基礎(chǔ)課程知識(shí)點(diǎn)的重要性，降低課程知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)難度;另一方面可以針對性地提高自主分析和應(yīng)用能力，從而增強(qiáng)學(xué)生的自信心和成就感，學(xué)以致用，有助于提高專業(yè)認(rèn)可度。

在實(shí)際教學(xué)過程中，將對應(yīng)專業(yè)概念用到的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)在課件中明顯位置詳細(xì)標(biāo)出，包括教材對應(yīng)章節(jié)和頁碼，便于學(xué)生回憶和對應(yīng)，從而提高應(yīng)用能力。而在講解過程中突出二者的區(qū)別和聯(lián)系，從而加深理解和認(rèn)識(shí)。如第三章中油氣藏?zé)N類的相態(tài)和氣液平衡中的油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征，明確指出其基礎(chǔ)是《現(xiàn)代化學(xué)基礎(chǔ)》第七章多相平衡，并從一般物質(zhì)的規(guī)律應(yīng)用到油氣藏的特定條件下;再如第八章儲(chǔ)層巖石中的界面現(xiàn)象中的界面張力和界面吸附，對應(yīng)《現(xiàn)代化學(xué)基礎(chǔ)》第十三章界面現(xiàn)象和膠體分散系統(tǒng)。一方面使學(xué)生更容易理解和接受對應(yīng)的知識(shí)點(diǎn);另一方面也可適當(dāng)節(jié)約重復(fù)講解的時(shí)間，提高教學(xué)效率[10]。

2.與后續(xù)專業(yè)課程的銜接有助于突出重點(diǎn)和激發(fā)興趣?！坝蛯游锢怼钡闹匾拍罹鶎⒅苯討?yīng)用于后續(xù)的“滲流力學(xué)”“油藏工程”“油藏?cái)?shù)值模擬”“提高采收率基礎(chǔ)”等課程學(xué)習(xí)中，因此務(wù)必讓學(xué)生對相應(yīng)的概念和知識(shí)點(diǎn)從原理上完全理解到位，做到融會(huì)貫通。

在實(shí)際教學(xué)過程中應(yīng)著重加大此部分重點(diǎn)內(nèi)容的講解和練習(xí)，如孔隙度、滲透率和飽和度等概念，以及達(dá)西公式和相對滲透率曲線等內(nèi)容，在課時(shí)分配時(shí)進(jìn)行傾斜，并特別強(qiáng)調(diào)該內(nèi)容的應(yīng)用形式舉例，如從驅(qū)油效率、波及效率和采收率等概念，擴(kuò)展介紹提高采收率的主要方法和技術(shù)原理，從而引申到后續(xù)專業(yè)課程“提高石油采收率基礎(chǔ)”，讓學(xué)生對專業(yè)和課程體系形成一個(gè)整體概念，增強(qiáng)對重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力[11]。

3.與石油工程專業(yè)英語的銜接有助于克服記憶難點(diǎn)。如前所述，“油層物理”課程中的概念、參數(shù)和上下標(biāo)，大多對應(yīng)的是英語詞匯的縮寫，因此課程與專業(yè)英語學(xué)習(xí)之間存在較大的關(guān)聯(lián)性。為了便于學(xué)生理解和記憶，特別是區(qū)分比較相近的參數(shù)，在課件和講解中突出強(qiáng)調(diào)參數(shù)相應(yīng)的英文全稱，從而做到舉一反三。如油、氣、水的飽和度Sw、Sg、So，參數(shù)S代表Saturation，下標(biāo)w、g和o分別代表水相（water）、氣相（gas）和油相（oil）。同樣，對于泡點(diǎn)壓力pb和露點(diǎn)壓力pd以及臨界壓力pc等，均明確列出其對應(yīng)英文單詞bubble-point pressure，dew-point pressure，critical pressure;對于更為復(fù)雜的參數(shù)Swi、Rsi，Bgi、Sor等雙下標(biāo)的情況，采用英語含義的initial、residual等狀態(tài)詞匯，使學(xué)生記憶更加深刻。通過循序漸進(jìn)地滲透，使學(xué)生在學(xué)習(xí)“石油工程專業(yè)英語”課程及實(shí)際專業(yè)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)閱讀時(shí)取得事半功倍的效果[12]。

結(jié)語

綜上所述，以與“油層物理”內(nèi)容銜接相關(guān)的先修及后續(xù)課程為切入點(diǎn)，可以有的放矢地優(yōu)化“油層物理”的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，既可以優(yōu)化授課時(shí)數(shù)而不失完整性和系統(tǒng)性，突出重點(diǎn)，化解難點(diǎn)，同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，有效地緩解“油層物理”課程內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的困境，提高課程的教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果，助力實(shí)現(xiàn)石油工程專業(yè)的教育培養(yǎng)目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步優(yōu)化“油層物理”及相關(guān)課程教學(xué)大綱，為石油工程國家一流專業(yè)的建設(shè)和本博一體化培養(yǎng)方案的優(yōu)化提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]孫露.“課程銜接”定義的梳理與剖析[J].教育導(dǎo)刊，2019（3）：53-57.

[2]張小華，鄔瑞光，李維峰，等.從課程銜接入手優(yōu)化中醫(yī)藥院校物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容[J].中醫(yī)教育，2017，36（1）：41-43.

[3]王軍，楊超，陳金陵，等.以課程銜接為驅(qū)動(dòng)的土力學(xué)教學(xué)改革研究[J].中外企業(yè)家，2018（8）：125-126.

[4]韓占江.植物生理學(xué)與相關(guān)課程的銜接關(guān)系研究[J].高教學(xué)刊，2020（5）：87-90.

[5]楊勝來，魏俊之.油層物理學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004：1-3.

[6]卞小強(qiáng)，孫博文.油層物理教學(xué)現(xiàn)狀分析與改革措施探討[J].石油教育，2016（1）：34-38.

[7]單秀華.“線上+線下”混合式教學(xué)在《油層物理》課程中的應(yīng)用[J].科技資訊，2020，18（14）：9-10+13.

[8]陳薇薇.油層物理課程教學(xué)分析與探索[J].廣東職業(yè)技術(shù)教育與研究，2015（2）：42-43.7892C066-5701-4AAD-972E-E5F082A261B7

[9]秦積舜.油層物理課教學(xué)效果考查方法的嘗試[J].石油教育，2001（4）：97-98.

[10]胡忠鯁.現(xiàn)代化學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2014：410-425.

[11]岳湘安，王尤富，王克亮.提高石油采收率基礎(chǔ)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.

[12]陳鐵龍，孫艾茵.石油工程專業(yè)英語[M].北京：石油工業(yè)出版社，2006：43-46.

Analysis and Application of the Connection Relationship of Petroleum Engineering Related Courses： Taking Reservoir Physics Course as an Example

HUANG Shi-jun， ZHAO Feng-lan

（College of Petroleum Engineering， China University of Petroleum-Beijing， Beijing 102249， China）

Abstract： Based on the characteristics of the course of Reservoir Physics， which has many abstract concepts and formulas， involves the knowledge of multiple fields， the knowledge points of physics， chemistry， physical chemistry， mathematics and petroleum geology involved in the advance course of Reservoir Physics are systematically summarized in this paper. Combined with the basic requirements of the knowledge points of the follow-up professional courses such as Seepage Mechanics， Reservoir Engineering， Numerical Reservoir Simulation， and Increase the Crude Oil Recovery Rate for the course of Reservoir Physics， the teaching mode and the analysis of the key and difficult points of the Reservoir Physics course are further optimized. The analysis results of the Reservoir Physics course can provide an important reference for the class allocation and teaching methods in the teaching process of the course. It can further stimulate students interest in learning， improve the teaching effect of the course， and consolidate the professional foundation of students， so as to achieve the educational training goals of petroleum engineering major. It can also be used to optimize the teaching syllabus of Reservoir Physics and related courses， and provide a reference for the construction of the national first-class major of petroleum engineering and the optimization of the integrated training programs of undergraduate degree education and doctorate education.

Key words： Reservoir Physics; advance course; professional course; connection relationship of the courses7892C066-5701-4AAD-972E-E5F082A261B7