完井技術發展對《現代完井工程》研究生課程的思考

魏明強 段永剛 方全堂

摘要：完井是石油與天然氣工程專業一門新興的、多學科交叉的學科。由于現代完井工程技術和裝備的快速發展，國內完井工程的教學滯后于油田現場對完井工程師的要求。為此，結合現代完井技術發展現狀，剖析了西南石油大學石油與天然氣工程碩士研究生完井工程課程教學存在的問題，分別從課程教學大綱、教材編寫、教學團隊建設、教學方法和手段改革等方面開展了探討，為新時代的完井工程人才培養、改革和實踐提供了思路。

關鍵詞：石油與天然氣工程；完井工程；教學改革；課程設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0200-02

完井是連接鉆井和采油的重要橋梁，是從鉆開生產層、下油層套管、注水泥固井、射孔、酸化壓裂到試采等一系列過程的總稱，是油氣田開發過程中的重要環節[1]。完井設計水平的高低和施工質量的優劣決定著油氣井產能大小和油氣田開發經濟效益的好壞。近年來，國內石油高校（如中國石油大學（北京）、西南石油大學、重慶科技學院等）對完井工程教學重視程度逐漸提高，新開設了“完井工程”專業課程，對我國石油與天然氣工程專業學生完井工程能力的培養起到了較好效果[2-4]。隨著石油與天然氣勘探開發領域（致密油氣、頁巖油氣、天然氣水合物和增強型地熱等）的不斷擴展，分段橋塞壓裂、智能控水、高溫高壓一體完井試油一體化工作等現代完井技術相繼出現，使得石油與天然氣工程研究生傳統完井工程課程教學內容遠遠滯后于現場工程的要求。為此，筆者結合對西南石油大學2016級石油與天然氣工程專業《現代完井工程》教學實踐，淺談幾點現代完井技術發展對研究生《現代完井工程》教學的建議。

一、傳統完井工程教學存在的主要問題

1.教學內容陳舊，無法適應當前完井工程人才培養要求。當前課程教學內容主要包括完井工程基礎、井身結構設計、套管柱設計、注水泥設計、完井方法優選、射孔、出砂機理與防砂、油氣井測試、油氣井投產等內容，主要講述傳統和陳舊的工藝和方法，與目前油田現場應用存在較大差距。特別是近年來，完井工程已經和鉆井工程、油藏工程深度融合與交叉，使得目前完井工程顛覆了常規油氣開發完井范疇的情況。

2.教學內容抽象，缺乏工程應用環節。完井工程課程教學難、學習難的主要原因是課程涉及的知識面廣和內容抽象。完井工具原理涉及流體力學、機械工程、滲流力學、測控技術等知識，任何一方面知識不熟悉都會影響對該課程的學習和理解。此外，大多數老師講授課程內容僅靠文字和圖片，很難讓學生理解完井工具等設備的原理，也不知道相關設備參數的合理范圍，更不了解現場工具是如何下入井底、如何施工應用的。

3.缺乏研究生專用的完井工程教材。雖然目前國內已有《完井工程》（2009年出版）、《海洋完井工程》（2015年出版）、《現代完井工程》（2008年出版）等教材，但這些教材內容主要是針對本科生，未有適用于石油與天然氣工程碩士研究生的完井工程教材。

二、石油與天然氣工程研究生現代完井工程教學思考

1.制定合理完善的教學大綱，編寫現代完井工程研究生教材。傳統現代完井工程課程是石油與天然氣工程專業油氣井方向研究生的選修課程。然而，隨著油氣田勘探開發技術的快速發展，完井工程已經與油藏工程和鉆井工程聯系越來越緊密，是油氣井成功和高效建產的關鍵工程環節。因此，新時代背景下的石油與天然氣工程研究生培養應把完井工程課程放在更高的地位，重點培養石油與天然氣工程復合型人才。講授內容除了在本科階段進行的完井工程基礎知識介紹，重點增加完井工程理論和原理部分，還應特別包括現代完井工程新方法。重點增加近年來的新工藝、新方法，如水平井分段壓裂和體積壓裂工藝、設備及設計，水平井控水完井技術工藝原理、理論以及設計，智能完井（如ICD、ICV）的原理、理論、設計以及現代完井技術的應用效果等。根據完井工程課程特點，規定課程通過授課、實驗、設計及現場觀摩等教學環節，使學生具備完井工程師設計和施工能力。

2.教學團隊建設及培養。目前西南石油大學承擔完井工程課程的教師共有4人，其中教授（博導）1人，副教授1人，講師2人。從事完井工程教學的主要是剛畢業參加工作的博士，他們的教學經驗和科研經歷還有待提高。因此需要通過加強教師內部交流機制，利用每周四下午教研活動時間，定期組織集體備課、教學研討。每學期開展3—4次青年教師試井，組織1次完井工程課程教學觀摩競賽。

3.教學方法和手段改革。針對完井工程教學內容抽象、枯燥的特點，調整以前傳統以講授為主的教學方法，采取“講授+案例分析+專題研討”等多樣化的教學手段開展教學。以培養工程實踐能力和創新能力強的完井工程師為目標，在教學上堅持做到以下幾點：（1）采用啟發式和研究式教學相結合，激發學生興趣，引導學生思路和創新思維。一般地，學生對乏味、枯燥的課程會產生畏懼，進而對課程學習產生厭倦心理，影響學習效果。通過選擇問題設疑的方法引入教學內容，引發學生積極思考。只有當學生對疑問產生好奇心，才會刺激學生求知的欲望，使其主動投入學習中。這種教學方法可讓學生深刻理解和掌握知識點，提高學習效果。此外，根據課堂教學講授內容，巧妙設置問題，布置課后作業，提供相關參考資料，采取課后小組分組集中討論研究，課堂翻轉教學手段，培養學生團隊合作查閱資料和分析問題能力，激發學生的創新設計思維和團隊協作能力。（2）將最新、最前沿科研成果和現場工程成功實踐案例融入教學中，拓寬學生眼界。例如，通過實例應用讓課堂教學更加生動。在底水油藏開發過程中，水平井找堵水一直是高效開發此類油藏的瓶頸。近年發展的分布式光纖溫度壓力監測找水技術和調流篩管ICD控水完井技術的出現，使得此類油藏開發效果得到明顯改善。（3）組織學生參觀油田工程院工具所等單位，增強學生對工具的感性認識，提高課堂教學效果。完井工程教學內容離不開完井工具這部分內容，盡管在教學中采用了圖片+視頻結合的方式講授，但學生仍對工具缺乏直觀感性認識。（4）設置完井工程設計內容，培養學生綜合實踐能力。在課程內容講授結束后，安排學生利用最后一周開展完井工程課程設計。根據提供的現場某口井具體的地質資料、動態監測資料等，開展完井管柱、完井方式優選、完井參數優化等設計，切實提高學生對知識的綜合應用能力。為了避免設計過程中學生抄襲，可以提供幾種內容的設計作業供學生分組選擇，同時部分基礎參數按照學生學號編制，保證設計內容的全面性和設計結果的唯一性。

三、結束語

現代完井工程是一門工程實踐性很強的課程，同時課程內容本身的特點決定了該課程教與學的難度，傳統的“教”很難達到預期的教學效果和培養目的。本文分別從課程教學大綱、教材編寫、教學團隊建設、教學方法和手段改革等方面開展了探討，為新時代的完井工程人才培養、改革和實踐提供了思路。

參考文獻：

[1]郭曉樂，李新曉，龍芝輝.應用型本科院校油氣井完井課程教學改革研究[J].科教導刊，2013，（29）：92-93.

[2]李根生，黃中偉，田守嶒，等.石油工程專業完井工程課程建設與實踐[J].石油教育，2012，（2）：85-88.

[3]肖暉，曾順鵬，王建華，等.“完井與井下作業”教學改革探討[J].教育教學論壇，2017，（28）：118-119.

[4]楊波.鉆井與完井工程課程教學改革探討[J].教育教學論壇，2012，（3）：43-44.