水力壓裂課程設計存在問題及思考

紀國法 張公社 江厚順 王長權 朱忠喜

摘 要：非常規油氣資源高效開發為水力壓裂技術的快速發展提供了機遇，近幾年水力壓裂設計成為石油高校石油工程專業采油工程設計的必選環節。鑒于目前水力壓裂課程設計存在的問題，本文基于“教與學”理論，從教材編排、教學方法、教師素質、考核方式四個方面提出針對性對策，為課程設計改革提出建設性指導意義。

關鍵詞：水力壓裂；課程設計；問題；思考

中圖分類號：TD712文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）07-0121-01

引言：文獻[1]認為課程設計包含對達成課程目標所需的因素、技術和程序，進行構想、計劃、選擇的慎思過程。對工科院校而言，課程設計是其教學任務中極其重要的環節之一。

本文以長江大學石油工程學院課程設計中水力壓裂設計為例，通過闡述設計意義、羅列設計內容、剖析存在問題、提出改進措施等系列過程，緊密結合新技術發展現狀和熱點問題，讓學生掌握技術機理、設計過程與現場應用情況。

一、課程設計意義及內容

近年來，非常規油氣資源開發成為石油行業的熱點，水力壓裂是其高效開發的關鍵技術之一。通過水力壓裂工程課程設計，聯系實際工程背景，靈活運用所學的專業知識和技巧，解決實際問題，增強實際工作能力，為順利走向工作崗位打下堅實基礎[2]。

水力壓裂設計的原則是最大限度地發揮油層潛能和裂縫的作用，使壓裂后的生產井和注入井達到最佳狀態，依據選擇的設計思路，開展選井選層、收集地質與生產資料、施工參數設計與計算、經濟評價等相關研究工作。

二、存在問題

1.教材內容陳舊。國內石油院校開展石油工程設計比較早，一般采用教師講解和輔導答疑方式。水力壓裂裂縫起裂與延伸機理的知識體系比較陳舊。學生根據參考書或課程設計教材即可按部就班的完成設計，顯然這樣可降低教師的指導難度，保證短時間內完成設計，提高學生設計效率[3]。但目前非常規油氣資源多數采用復雜縫網壓裂技術手段進行開發，課程設計中與之相差甚遠，沒有與熱點技術銜接。

2.學生主動學習能力差。在水力壓裂工程設計中的已知參數和設計要求基本上都已給出，缺少訓練學生如何獲取和加工原始數據的思路和方法[3]。同時水力壓裂課程設計安排在大學四年的最后一學期的剛開學階段，部分學生一定程度上準備和重視程度不夠[4]，加之平時在理論課學習過程中投入不足，反映出對部分概念、基本理論與方法不熟悉或不清楚，如鋪砂濃度與加砂濃度的混淆，砂比的概念不清楚。這些學生遇到不清楚的概念或方法，大多直接尋問輔導老師，缺乏主動查閱教材或參考書、論文的能力。

三、處理對策

1.教材編排與教法。課程設計是學生綜合運用所學課程知識的載體，與工程背景下的熱點技術相結合，使理論教學和實踐教學相互交叉、相互滲透。頁巖氣非常規資源的水平井分段壓裂技術是熱點，應盡早引入水力壓裂工程設計的編排，使學生在實際鍛煉中得到提高和培養。

在課程設計思想上，鼓勵學生進行多途徑思考，全方位構思，多選擇設計方案。譬如分別采用兩種典型的人工裂縫模型進行設計，完成設計后，再讓學生間相互交流，激發學生創新欲望。

2.提高教師專業素質。課程設計的開展即可提高學生綜合應用知識的能力，又能增強教師工程素養能力。

隨著水力壓裂理論和技術的發展，課程設計中逐漸出現了一些新“問題”，如學生會提出目前主流技術及最新技術與傳統技術的異同、壓裂設計中單一對稱裂縫與體積壓裂縫網的區別等等。另外，指導教師工程實踐經驗不足，指導能力不夠，尤其是青年教師對于一些涉及現場實際的內容，指導不上去[5]。同時從學生反映情況來看，個別指導教師責任心不強，指導不到位、不及時，沒有指出設計中出現的具體問題，沒有批改痕跡。

因此，要根據課程設計的教學內容建立一支完整的教師隊伍，要求教師具有豐富的知識內涵和廣闊的實踐經驗[6][7]。

3.嚴格考核方式。課程設計考核內容應包括輔導出勤率、學生主動交流與學習情況、設計報告三部分[8]。

指導教師應堅持每天跟蹤課程設計進展并集中答疑與考勤，考察學生出勤率，重點檢測學生活學活用方法，針對思維活躍的學生應給予一定的附加分值，為準確、全面、合理評價學生提供依據，為成績評定準備參考指標[9]。設計報告主要看是否完成設計任務、書寫是否工整、設計結果是否合理、設計內容是否囊括基本要求。

結論：課程設計是在高年級學生系統學習專業知識后，對理論學習的補充環節，是考察學生綜合運用所學知識能力的有效手段。通過分析水力壓裂課程設計中存在的問題，從“教與學”兩方面針對性地提出處理對策，并結合工程熱點問題，對課程設計的改革提出建設性指導意義。

（作者單位：長江大學石油工程學院）

湖北省高校省級教學改革研究項目（2013264）：石油工程專業工程設計綜合訓練教學改革研究與實踐。

參考文獻：

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[5]譚平，代明君.工科院校課程設計質量管理研究與實踐[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2016，01：24-25.

[6]孟江，龍學淵，田園，等.培養油氣儲運工程專業人才工程能力的課程設計模式探索[J].廣東化工，2014，16：227+242.

[7]李曉紅，陳建明.淺議如何提高石油工程專業學生的技能水平[J].石油教育，2012，03：45-48.

[8]焦國盈，裴蘋汀，戚志林，等.“采油采氣工程課程設計”教學改革與實踐[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2011，09：166-167.

[9]劉小康，余潔冰.工科學生課程設計與綜合素質培養[J].高教探索，2009，05：133-134.