采油化學課程在石油工程專業的教學探討

【摘要】化學在采油工程中占有重要地位，其幾乎涉及到采油過程的各個方面，采油化學課程的教學內容應結合采油工程方向教學和滿足現場需要；教學方法應結合實際問題，采用多種教學方式，調動學生的積極性，融會貫通所學知識，主動參與用所學的化學知識解決采油工程問題，激發學生的學習興趣，達到滿意的教學效果。

【關鍵詞】采油化學 采油工程 案例分析

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）05-0247-02

《采油工程》課程是石油工程專業學生必修的專業核心課程之一[1-2]。采油工程系統的講述原油在井筒中的流動規律，以及地下、地面的工藝技術和配套工藝技術。具體的內容有，油井流體流動規律，自噴采油、機械采油、增產改造、油田注水等知識點。這些知識點中除油井流動規律主要是與流體力學和物理結合緊密外，其余內容都會涉及到很多化學知識。但是石油工程本科學生在大學期間只學習了大學化學和物理化學，化學知識基礎薄弱，不能滿足后續學習的需要。所以形成了新的交叉學科采油化學。

采油化學的意義簡單說來，是在一定的施工工藝中，通過正確選擇合適的化學劑來提高、完善采油工藝技術，從而達到采出原油或提高采收率的目的。采油化學作為一個新的課程，是基于應用化學和采油工程兩門學科，學生必須先行學習采油工程，后續在深入學習采油過程的而化學知識。因此該課程內容在廣度和深度上不同于傳統的應用化學，其教學還沒有一個固定的模式。基于工程專業學習理科課程的特性，以及我校培養采油工程方向學生的目標和學生的特點，對采油化學課程的教學內容和方法進行了探討。

一、聯系專業實際，優化教學內容

1.內容上加強化學與采油工程的銜接

采油工程中，大部分內容都涉及到具體的化學問題。例如在壓裂酸化一章，需要將大量的具有特殊功效的流體快速注入地層，采油工程學生在這一章節中只是獲知了幾種商業添加劑名稱和作用，如增稠劑，粘土穩定劑、助排劑、交聯劑等，但學生對這些添加劑的為什么會起到作用沒有任何的概念，只能機械的記住老師講授的內容，等學生走上工作崗位后，在現場遇到稠化劑增稠能力不足，返排效果不好，凍膠的粘度不夠等問題時，作為現場技術人員無法解決這些問題。所以在采油化學教學中，將給學生講解采油工程中的稠化劑的成分是什么，其加到水中后，如何與水作用，增加流體的粘度。助排劑是有多種表面活性劑組合在一起，降低巖石與水的表面張力，但學生沒有表面活性劑的基本認識，無法弄清表面活性劑在增產改造中的作用。因此，對基礎的聚合物、表面活性劑理論的補充，且與采油工程問題的銜接，有助于學生更加方便的理解增產改造問題的本質原理。在授課時，以采油問題為主線，以化學知識為輔助，以如何理解解決環境問題為目標，不斷完善教學內容，提高教學質量。

2.內容上需要與時俱進

采油技術手段已經不是只靠機械采油就能解決。由于我國高豐度油資源大部分已經動用，現在開采的很大部分是低豐度，以及非常規資源。授課內容必須密切聯系最新的采油技術。如連續油管在采油作業現場得到大規模的應用，這就涉及到與連續油管配套的化學添加劑的優化。連續油管由于管徑小，所以要求添加的化學物質具有較好的降阻性能，因而需要在采油化學課程中給學生補充相應的長鏈聚合物的降阻原理知識。為了在內容上與時俱進，要求教師平時多關注最新的采油技術動向，弄清這些動向中的化學問題實質。即使將這些動向插入到教學內容中。

3.以科研促進教學

本科生專業基礎薄弱，接觸到的絕大部分知識是基礎性的，這些知識都是通過多年的沉淀積累，總結，只需要學生記住，理解即可。這樣學生缺少了主動發散思考的動力，嚴重影響到學生的創新能力。所以在授課過程中，適當的加入一些最新的科研成果、研究新動向，可極大的拓寬學生的知識面，拓展學生思路，從而激發學生的學習激情，將被動學習變為主動學習，利于培養學生的創新能力，解決問題能力。

采油化學這門課程采用化學手段解決采油過程的問題是根本目標，教師在講授中，除了要讓學生了解采油施工過程會面臨的問題以及目前常用的化學藥劑外，還要以當前化學添加劑的研發思路為出發點，給學生介紹最新的化學添加劑的研究動向、最新的現場應用。學生學習完采油化學后，可以為以后走上工作崗位利用所學知識參與解決現場問題出謀劃策，也有利于學生深入的認識采油化學的基本原理，有助于學生科研興趣的培養，為輸送合格的研究生做準備。

二、提高教學效果，多樣的教學方法

為了培養學生的發散思維，培養學生解決問題的能力，有效的課堂教學方法是實現這一目的的重要手段。提高學生的綜合素質，在采油化學教學中要選擇合適的教學方法和手段，合理科學的將教學內容與現代的教學手段相結合，提高課堂的教學效果[3]。

1.運用多媒體技術教學

將多媒體技術應用到課堂教學是適應信息時代的教學要求。采油化學以課堂教學為主，采用多媒體的授課方式。具體的方式有：多媒體教學課件，動畫展示，錄像教學片播放，使課堂教學更加形象，直觀，生動，吸引學生的注意力，激發學生學習激情，同時讓學生對知識點印象更深刻，提高教學效果。在采油化學課程中，將壓裂酸化施工從實驗室測試到原料進場、配制，施工以及施工結束后的處理以多媒體動畫的形式展現出來；對注水流程，使用Flash動畫，描述不同的水質在地層發生的不同化學反應，使學生直觀地認識到各種化學添加劑的成分、性能以及作用效果。理解到化學在采油施工中的重要作用。

授課中充分利用多媒體帶來的直觀效果優勢，但是也要注意多媒體信息量大，考慮學生的接受能力，播放內容太多，可能導致學生在課堂上有印象，走出教室知識點就模糊了。所以對于一些基礎的原理部分，如表面活性劑基本知識，采用板書形式教學，同時注意講解速度，給予學生思考時間，讓學生能充分理解記住這些最基礎的內容。

在講課期間引入多樣的教學方式，調動學生的積極性。如在講解管道中的清防蠟問題，首先要讓學生明白井筒中的蠟對油井生產帶來的危害，結合圖示讓學生了解到蠟會讓管道堵死，導致生產停頓，接著要講解為什么蠟會在管道中沉積，會以Flash動畫演示蠟在特定條件下的生長過程，然后描述防蠟劑對蠟生長的抑制過程，最后介紹防蠟劑的分子結構。為了鞏固學生的知識點，會抽提出現場的一到兩個問題，讓學生分成小組通過查閱相關文獻，理解問題的內涵，然后運用所學知識尋找出解決辦法。然后在課堂上講解自己的方法，有教師和學生一起點評。

2.理論與實踐教學結合，以案例討論采油工程問題

案例教學是使實際問題與課堂理論教學相結合的最有效的方法之一[4]。石油工程學生在校期間已經給自己定位為解決現場問題的工程師，采油化學純粹的化學理論知識會讓學生疲憊，無趣，通過增加采油工程的具體的案例分析，可以提高學生的學習積極性和學習熱情。例如在學習頁巖氣的開采中的化學問題時，可以將美國開發頁巖氣的歷程介紹，其中重點介紹開發頁巖油使用的降阻水的由來，讓學生知道降阻水來源于水中魚的分泌物，可以有效激發學生興趣。現在學生喜歡關注一些課本以外的問題，比如環保問題，所以在講到頁巖施工時將頁巖壓裂對環境污染問題，以開放討論的形式，讓學生從化學角度各抒己見，在認識清楚頁巖壓裂使用的各種化學添加劑的基礎上發表自己的看法，然后以報告或討論的形式，充分激發學生的學習興趣和潛能。這樣通過認識頁巖壓裂對環境的傷害影響，反過來讓學生對頁巖壓裂需要的化學添加劑有充分的理解，既讓學生掌握了知識，又發揮了想象力，提出了相應的解決辦法。這種教學方法不僅拓寬了學生的知識面，還讓學生產生了濃厚的學習興趣。

三、結束語

總之，采油化學是采油工程教學體系中的重要支撐，其教學既不同于采油工程的工程學科教學，也有別于化學的理論教學，該課程屬于工科課程的應用課程。所以在教學過程中，任課教師需要結合專業特點，緊密聯系現場實際，要把理論教學與現場問題相結合，讓學生能運用所學化學知識快速的解決采油工程問題，成長為一名合格的采油工程師。作為一門較新的專業課程，授課教師要在實踐中不斷總結完善教學方法。

參考文獻：

[1]李穎川，采油工程[M]，石油工業出版社，2009，9.

[2]張雪梅、趙玉珍，《采油工程》課程教學方法初探[J]，科技信息，2013（7），335-336.

[3]吳榮新，地球化學課程在高校地質工程專業中的教學探討[J]，黑龍江教育學院學報，2010，29：6-67.

[4]夏金虹、莫德清、李學軍，環境工程專業無機化學教學改革初探[J]，高教論壇，2007，1：40-42.

作者簡介：

王世彬（1976-），男， 副教授，化學博士，主要從事油氣田開發研究。