完井技术发展对《现代完井工程》研究生课程的思考
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摘要：完井是石油与天然气工程专业一门新兴的、多学科交叉的学科。由于现代完井工程技术和装备的快速发展，国内完井工程的教学滞后于油田现场对完井工程师的要求。为此，结合现代完井技术发展现状，剖析了西南石油大学石油与天然气工程硕士研究生完井工程课程教学存在的问题，分别从课程教学大纲、教材编写、教学团队建设、教学方法和手段改革等方面开展了探讨，为新时代的完井工程人才培养、改革和实践提供了思路。
关键词：石油与天然气工程；完井工程；教学改革；课程设计
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）30-0200-02
完井是连接钻井和采油的重要桥梁，是从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射孔、酸化压裂到试采等一系列过程的总称，是油气田开发过程中的重要环节[1]。完井设计水平的高低和施工质量的优劣决定着油气井产能大小和油气田开发经济效益的好坏。近年来，国内石油高校（如中国石油大学（北京）、西南石油大学、重庆科技学院等）对完井工程教学重视程度逐渐提高，新开设了“完井工程”专业课程，对我国石油与天然气工程专业学生完井工程能力的培养起到了较好效果[2-4]。随着石油与天然气勘探开发领域（致密油气、页岩油气、天然气水合物和增强型地热等）的不断扩展，分段桥塞压裂、智能控水、高温高压一体完井试油一体化工作等现代完井技术相继出现，使得石油与天然气工程研究生传统完井工程课程教学内容远远滞后于现场工程的要求。为此，笔者结合对西南石油大学2016级石油与天然气工程专业《现代完井工程》教学实践，浅谈几点现代完井技术发展对研究生《现代完井工程》教学的建议。
一、传统完井工程教学存在的主要问题
1.教学内容陈旧，无法适应当前完井工程人才培养要求。当前课程教学内容主要包括完井工程基础、井身结构设计、套管柱設计、注水泥设计、完井方法优选、射孔、出砂机理与防砂、油气井测试、油气井投产等内容，主要讲述传统和陈旧的工艺和方法，与目前油田现场应用存在较大差距。特别是近年来，完井工程已经和钻井工程、油藏工程深度融合与交叉，使得目前完井工程颠覆了常规油气开发完井范畴的情况。
2.教学内容抽象，缺乏工程应用环节。完井工程课程教学难、学习难的主要原因是课程涉及的知识面广和内容抽象。完井工具原理涉及流体力学、机械工程、渗流力学、测控技术等知识，任何一方面知识不熟悉都会影响对该课程的学习和理解。此外，大多数老师讲授课程内容仅靠文字和图片，很难让学生理解完井工具等设备的原理，也不知道相关设备参数的合理范围，更不了解现场工具是如何下入井底、如何施工应用的。
3.缺乏研究生专用的完井工程教材。虽然目前国内已有《完井工程》（2009年出版）、《海洋完井工程》（2015年出版）、《现代完井工程》（2008年出版）等教材，但这些教材内容主要是针对本科生，未有适用于石油与天然气工程硕士研究生的完井工程教材。
二、石油与天然气工程研究生现代完井工程教学思考
1.制定合理完善的教学大纲，编写现代完井工程研究生教材。传统现代完井工程课程是石油与天然气工程专业油气井方向研究生的选修课程。然而，随着油气田勘探开发技术的快速发展，完井工程已经与油藏工程和钻井工程联系越来越紧密，是油气井成功和高效建产的关键工程环节。因此，新时代背景下的石油与天然气工程研究生培养应把完井工程课程放在更高的地位，重点培养石油与天然气工程复合型人才。讲授内容除了在本科阶段进行的完井工程基础知识介绍，重点增加完井工程理论和原理部分，还应特别包括现代完井工程新方法。重点增加近年来的新工艺、新方法，如水平井分段压裂和体积压裂工艺、设备及设计，水平井控水完井技术工艺原理、理论以及设计，智能完井（如ICD、ICV）的原理、理论、设计以及现代完井技术的应用效果等。根据完井工程课程特点，规定课程通过授课、实验、设计及现场观摩等教学环节，使学生具备完井工程师设计和施工能力。
2.教学团队建设及培养。目前西南石油大学承担完井工程课程的教师共有4人，其中教授（博导）1人，副教授1人，讲师2人。从事完井工程教学的主要是刚毕业参加工作的博士，他们的教学经验和科研经历还有待提高。因此需要通过加强教师内部交流机制，利用每周四下午教研活动时间，定期组织集体备课、教学研讨。每学期开展3—4次青年教师试井，组织1次完井工程课程教学观摩竞赛。
3.教学方法和手段改革。针对完井工程教学内容抽象、枯燥的特点，调整以前传统以讲授为主的教学方法，采取“讲授+案例分析+专题研讨”等多样化的教学手段开展教学。以培养工程实践能力和创新能力强的完井工程师为目标，在教学上坚持做到以下几点：（1）采用启发式和研究式教学相结合，激发学生兴趣，引导学生思路和创新思维。一般地，学生对乏味、枯燥的课程会产生畏惧，进而对课程学习产生厌倦心理，影响学习效果。通过选择问题设疑的方法引入教学内容，引发学生积极思考。只有当学生对疑问产生好奇心，才会刺激学生求知的欲望，使其主动投入学习中。这种教学方法可让学生深刻理解和掌握知识点，提高学习效果。此外，根据课堂教学讲授内容，巧妙设置问题，布置课后作业，提供相关参考资料，采取课后小组分组集中讨论研究，课堂翻转教学手段，培养学生团队合作查阅资料和分析问题能力，激发学生的创新设计思维和团队协作能力。（2）将最新、最前沿科研成果和现场工程成功实践案例融入教学中，拓宽学生眼界。例如，通过实例应用让课堂教学更加生动。在底水油藏开发过程中，水平井找堵水一直是高效开发此类油藏的瓶颈。近年发展的分布式光纤温度压力监测找水技术和调流筛管ICD控水完井技术的出现，使得此类油藏开发效果得到明显改善。（3）组织学生参观油田工程院工具所等单位，增强学生对工具的感性认识，提高课堂教学效果。完井工程教学内容离不开完井工具这部分内容，尽管在教学中采用了图片+视频结合的方式讲授，但学生仍对工具缺乏直观感性认识。（4）设置完井工程设计内容，培养学生综合实践能力。在课程内容讲授结束后，安排学生利用最后一周开展完井工程课程设计。根据提供的现场某口井具体的地质资料、动态监测资料等，开展完井管柱、完井方式优选、完井参数优化等设计，切实提高学生对知识的综合应用能力。为了避免设计过程中学生抄袭，可以提供几种内容的设计作业供学生分组选择，同时部分基础参数按照学生学号编制，保证设计内容的全面性和设计结果的唯一性。
三、结束语
现代完井工程是一门工程实践性很强的课程，同时课程内容本身的特点决定了该课程教与学的难度，传统的“教”很难达到预期的教学效果和培养目的。本文分别从课程教学大纲、教材编写、教学团队建设、教学方法和手段改革等方面开展了探讨，为新时代的完井工程人才培养、改革和实践提供了思路。
参考文献：
[1]郭晓乐，李新晓，龙芝辉.应用型本科院校油气井完井课程教学改革研究[J].科教导刊，2013，（29）：92-93.
[2]李根生，黄中伟，田守嶒，等.石油工程专业完井工程课程建设与实践[J].石油教育，2012，（2）：85-88.
[3]肖晖，曾顺鹏，王建华，等.“完井与井下作业”教学改革探讨[J].教育教学论坛，2017，（28）：118-119.
[4]杨波.钻井与完井工程课程教学改革探讨[J].教育教学论坛，2012，（3）：43-44.
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