石油工程专业采气工程课程教学改革

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[摘要]本文针对石油工程专业“采气工程”课程教学特点，系统分析课程教学目前存在教学内容难度偏大，实用性不强等问题，提出对现有教学内容和教学模式进改革。以“针对性”和“实用性”为目标，优化教学内容结构、改进教学方式，使课程在内容上理论与现场实际相结合、覆盖面广，让学生能学习到天然气工业新技术新成果，为以后的工作打下坚实基础。

[关键词]采气工程；产能试井；页岩气；教学改革；节点分析

“采气工程”是荆州学院石油工程专业本科生的专业必修课。荆州学院是湖北省唯一一所以石油主干学科为主要特色的独立学院，学院定位为应用型本科院校，建校至今，为国内各大油田输送了大量石油工程、油气开采专业技术人才。近年来，随着我国天然气工业的蓬勃发展，特别是页岩气工业化生产规模的扩大，需要大量懂得天然气开采工艺的专业人才，石油工程专业毕业生就业前景广阔。“采气工程”课程设置，符合就业市场要求及我院培养应用型人才的定位，通过本课程的学习，学生能系统学习掌握天然气开采工艺技术。但是从2004年学院设置以来，该课程教学大纲与教学内容一直沿用至今未更新，存在书本理论和现场脱节、实用性不强、内容滞后的情况，影响教学效果，现有教学内容及模式存在以下不足：(1)注重公式推导过程，教学内容难度偏大，实用性不强。(2)应用及现场操作内容偏少。(3)非常规气没有分配课时。(4)教学模式单一、效果欠佳。因此，有必要对我校现行石油工程专业“采气工程”课程教学内容以及教学模式进行改革研究，结合现场工程技术人员和往届毕业生意见及建议，对教学的内容、结构及教学方式进行适当的调整和改变。使课程在内容上理论与现场实际相结合、覆盖面广，尽量让学生能学习到天然气工业新技术新成果，探索出适合我校石油工程专业本科生的“采气工程”课程教学模式体系。

1教学内容改革

首先，我们应明确教学改革的出发点，即学生的需求及就业市场的需求，教学内容的改革目的就是要让学生学有所用。我校石油工程专业毕业学生主要有两个大方向：(1)本科毕业到油气田相关单位就业，又可细分为工程师和技能人才两种晋升路线，占毕业生人数90%以上；(2)考研，进行进一步专业学习提升，占比不到10%。由学生毕业去向分析可得，我校石油工程专业大部分学生毕业后都会从事油气田生产一线工作。在本次教学内容改革过程中，我们应针对学生的不同需求进行调整。这就要求我们在课程内容设置时侧重点向现场和一线和实际操作倾斜；对有考研需求的学生，重点进行理论部分辅导。本课程教学内容改革，首先将“采气工程”课程教学内容细分为以下几个部分：基础理论；公式推导、应用；现场实际操作；前沿技术等。对不同需求的学生，教学重点不同，课程考核内容以基础理论、实际操作为主。①理论基础：所有学生都需扎实掌握理论知识，比如天然气基本物性参数的计算，产能计算、天然气开采的基本流程等；②公式推导、应用：如现有教材在气井产能这部分，花大量章节来介绍公式的推导过程，实用性不强，学生兴趣度较低，可适当删减。对有考研及有进一步学习需求的学生，安排专门辅导课、线上答疑等补充学习；③现场实际操作过程教学：特别是走技工路线的同学，强化操作技能的学习。比如开、关井流程、节流调压、分离器操作、产能试井及资料处理等;④补充页岩气、煤层气、水合物等前沿技术内容。不管学生以后走哪个路线，都需要有大局观，对本专业前沿知识有所了解，才能调整自己的方向，顺应时代发展。现阶段，我们很多石油工程专业毕业生就业范围已经从传统的油气田，发展到页岩气、煤层气开发开采领域，这需要在本课程授课过程中与时俱进、补充相关知识。采气工程主要内容改革具体如下表所示：

2教学方法改革

教学方法，是教学过程中教师与学生为实现教学目的和教学任务要求，在教学活动中所采取的行为方式的总称。教学方法的内在本质特点：(1)教学方法体现了特定的教育和教学的价值观念，它指向实现特定的教学目标要求；(2)教学方法受到特定的教学内容的制约，(3)教学方法要受到具体的教学组织形式的影响和制约。从具体到抽象，教学方法是由三个层次构成：第一层次：原理性教学方法。解决教学规律、教学思想、新教学理论观念与学校教学实践直接的联系问题，是教学意识在教学实践中方法化的结果。如：启发式、发现式、设计教学法、注入式方法等。第二层次：技术性教学方法。向上可以接受原理性教学方法的指导，向下可以与不同学科的教学内容相结合构成操作性教学方法，在教学方法体系中发挥着中介性作用。例如：讲授法、谈话法、演示法、参观法、实验法、实习作业法等。第三层次：操作性教学方法。指不同学科教学中具有特殊性的具体的方法。“采气工程”课程以往的教学方法主要以讲授法为主，该方法对于理论内容较为适用，但由于我们石油工程专业及课程内容的特殊性，仅采用理论讲授的教学方式很难满足需求，不能让学生掌握天然气生产一线的生产技能，易造成理论教学与现场实际脱节的情况。因此，我们有必要应针对不同的教学内容，采取以下多种的教学方法：

2.1原理性教学法

理论讲授针对第1章天然气性质、第2章天然气田开发特点、第4章气井产能、第5章气井井筒地面管流动态预测，以理论讲授为主。由于纯理论学习相对较为枯燥，特别是第4、5章涉及到大量公式的推导过程，难度较大。因此在教学过程中应注意采用启发式、发现式、设计教学法方法等，激发学生的学习积极性。并注意理论联系实际，使学生知道计算和推导的目的及现场应用。如气井产能部分，指导学生计算单井产量，单井产量的影响因素有哪些，启发学生思考：要提高单井产量，我们可以从哪些方面入手。

2.2技术性教学法

技术性教学法针对第6章气井生产动态分析与管理。本章节理论和现场结合紧密，纯理论讲授教学不能满足学生的学习需求。气井生产系统包括地层、完井、油管、地面气嘴(针型阀)、集气管线、分离器等，是一个庞大复杂的系统。以上几部分学内容的特殊性决定了教学方法的特殊性，采用技术性教学方法，其过程主要分两步：(1)在前期理论学习的基础上引入设备模型(采气树、气嘴、分离器等)，分别了解各设备的原理、组成，相关参数计算。(2)将整个生产系统作为一个整体，按照“节点分析”(生产压力系统分析)方法，结合气田生产实际，分析各参数对系统运行的影响。采用节点分析的方法，可确定完井方式及相关参数，油管尺寸、合理的生产压差；找出限制气井生产的不合理因素，提出有针对性的改造及调整措施，实现稳产高产；确定气井停喷时的生产状态，分析气井停喷原因，采取经济合理的排水采气措施。通过学习，让学生有一个从理论到实践的“升华”过程，是一个从知道“为什么”到知道“怎么做”的过程。

2.3实际操作学习

实际操作学习针对第7章气井井场工艺。该章节涉及到大量井口操作过程，试井、开井、关井、分离器操作等。在教学过程中引入相关操作视频，结合模型及石油工程认知实习内容，让学生掌握天然气开采过程的基本操作流程。我们学生毕业后，直接面对大量油气田生产相关设备。我们要明白各油田设备的运行原理，更重要的是知道如何操作，以及如何解决生产过程中的实际问题。

2.4案列教学法

案列教学法针对第3章气田开发设计与分析、第7章第6小节气田开发的安全环保技术、第8章特殊气藏的开发与开采三个部分。为了让学生更好的理解以上内容，在教学过程主要采取案例教学法。从实例中教学种掌握气田开发方案设计的基本步骤、各不同类型气藏的开发重点、难点及在开发过程中应注意的安全环保问题。石油天然气行业是个高危行业，在安全环保技术章节应特别强调天然气开采过程中如何做好安全环保工作，防止事故的发生；在发生事故时，如何操作，才能最大限度保障自己及国家人民生命的财产安全，这对我们学生以后从事油气开采工作尤为重要！选取主要案例有：南海深水油气田开发方案、神户海域可燃冰开采历程、涪陵地区页岩气开发12.23开县特大井喷事故及处理等。随着油气开采技术的发展，课程所选取案例要及时更新，使学生能开阔视野，紧跟行业发展方向。

3改革实施方法

为了达到预期教学内容和教学方法改革目标，实施过程主要采用以下方法：(1)调研法：一个是调研外校本专业优秀教师的教学过程，取人之长；一个是征求现场工程技术人员和往届毕业生意见及建议；在调研结果的基础上调整和改变教学内容和结构，使本课程尽可能的理论与实际相结合；内容少而精且覆盖面广，能够反天然气开采领域的新技术新成果，形成调研报告。(2)反馈总结法：针对正在授课的油工18级，具体方法有：①作业及考试情况分析；②发放反馈表，统计总结学生学习难点、兴趣点、教学模式改进建议等；③将反馈结果总结，作为教学内容及模式改革参考资料。(3)对比教学法：油工18级按照现有模式教学；油工19级班按照改进后模式教学，选取课堂表现、期中测验、读书报告、期末考试成绩为主要评价参数，结合石油工程专业认知实习、毕业设计表现，综合对比教学效果。

4改革预期成果

(1)优化教学内容。教学内容改革细化到每个章节、每个学时。(2)改进教学方法。确定每课时的教学方法；提前备好所需要的模型设备；案例选择切合教学内容，并随着行业技术发展更新补充。(3)教学模式系统化。结合石油工程专业先期学习课程(石油工程、石油钻采设备、油气层保护技术等)，将相关内容串联起来，使学生知识系统更为清晰。在教改研究取得较好效果的前提下，将教改模式系统化，形成一套完整简洁教学模式，提升本课程的教学效率。(4)修订教学大纲。根据教学内容和模式改革修订教学大纲，使之更具针对性和实用性。

5小结

“采气工程”课程教学改革侧重于社会发展需要，以市场需求为导向，以石油工程专业毕业生职业岗位为基点，将本课程理论体系与职业、技能课程体系结合起来，实现课程教学改革的实践性转型。通过改革，使教学内容设置更具针对性；教学方法更具实用性，提高本课程教学质量。学生所学知识更为直观，入脑入心，且能动手操作，以后现场操作打下坚实基础。同时，在此基础上摸索适合应用型大学专业教学改革的方法，也为今后专业课程的建设提供宝贵的经验！

参考文献

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作者:曾佳 单位:荆州学院(原长江大学工程技术学院)