非常規油氣背景下的石油工程專業大學生創新創業能力培養*

竇祥驥 何巖峰 王 相

（1.常州大學石油工程學院 江蘇常州 213164；2.石油鉆采與儲運工程國家級虛擬仿真實驗教學中心<常州大學> 江蘇常州 213164）

世界范圍內的非常規油氣產量逐年上升，開發潛力巨大且勢頭迅猛。而隨著頁巖油氣、致密油氣、天然氣水合物勘探開發的不斷深入，[1-2]非常規油氣資源已經成為我國能源領域的重要力量，占據了我國新建油氣產能的一半以上，對于保障我國能源安全、促進能源結構調整具有十分關鍵的意義。[3]

同時，作為一種新興資源，非常規油氣開發對于新理念、新技術、新裝備的發展提出了更高要求，也為大學生創新創業能力的培養提供了新的沃土，基于非常規油氣的創新創業平臺十分廣闊。但由于頁巖油、頁巖氣等此類資源開發歷史短，國內高校尚未形成基于非常規油氣的創新創業能力培養體系。

因此，筆者通過非常規油氣開發背景下的大學生創新創業能力培養方法研究，將非常規油氣開發這一前景廣闊的全新領域與大學生“雙創能力”培養進行有機結合，進一步完善和補充現有的創新創業體系，利用非常規油氣的實踐平臺與市場需求，為大學生提供創新創業的“源動力”及展示舞臺，實現“以研促學”“以產促創”，從而綜合提升學生的創新創業能力，并提高創新成果在非常規油氣開發中的轉化率。

一、石油工程領域創新創業能力培養所存在的不足

我國石油與天然氣需求量大，但目前的對外依存度已超50%，嚴重影響了我國的能源安全。另一方面，石油與天然氣開發的巨大市場為大學生創新創業提供了理想的實踐舞臺。然而，由于本領域的創新創業能力培養主要立足于常規油氣藏，因此仍存在如下三方面的不足。[4-6]

（一）創新創業能力培養的廣度有待提升

與常規油氣藏相比，非常規油氣開發的學科交叉更為顯著。例如，在研究頁巖油滲流規律時，通常不再局限于傳統《滲流力學》課程中的知識內容，而是需要引入大量分子力學、化學等相關領域的知識點及能力點；而在進行頁巖油水力壓裂創新實踐時，還需要使用地質力學、材料力學、結構力學等相關知識，并具備安全、環境、經濟等方面的素養，因此對于學生運用交叉學科知識的能力提出了更高的要求。然而，常規油氣藏開發領域已經形成了較為固定的知識體系及能力要求，常規油氣開發背景下的傳統創新創業能力培養體系也主要局限于學生石油與天然氣工程領域實踐能力的培養，對交叉學科綜合運用能力的考慮不夠充分，缺乏相適應的培養方式及舉措，導致學生多學科協同創新能力不足，限制了創新創業能力培養的廣度。

（二）創新創業能力培養的深度有待強化

常規油氣開發主要針對宏觀尺度下的開發規律進行分析，對于微觀機理層面探索的需求相對較小；同時，常規油氣研究方法以規律性實驗分析或宏觀數值模擬為主，缺少分子層面的研究；生產監測與管理方面，常規油氣則以人工分析為主，尚未形成基于大數據的智能管控模式。與之相比，非常規油氣藏由于納米孔隙發育、儲層滲透率極低，需要從分子層面進行機理分析，從本質入手解釋并預測開發規律，因此對于微觀機理層面的探索及分子層面的模擬實驗需求更加旺盛。另一方面，非常規油氣開發由于高投資、高風險、高收益的特點，亟須借助于大數據分析方法，構建智能化監測、智能化生產、智能化管理的新一代開發模式。這些都對于石油工程專業大學生創新創業能力培養的深度提出了更高的要求。然而，本領域傳統的創新創業培養方法主要強調對于生產現象的描述及工程技術的研究，缺乏機理分析，導致難以觸及非常規油氣的關鍵基礎科學問題，創新創業能力培養的深度有待強化。

（三）創新創業成果的競爭力有待提高

常規油氣開發由于技術相對成熟，學生的創新創業成果通常難以在油田生產現場“落地”，所形成的技術和產品經常埋沒在實驗室或競賽作品中，難以通過實際的大規模現場生產應用檢驗其效果并進行持續升級，造成了創新創業競賽與市場相互割裂的現象。與之相比，非常規油氣開發由于仍處于探索階段，對于納米孔隙評價、微觀滲流表征、相間作用分析、體積壓裂改造、立體井網部署、CO2埋存及提高采收率等新技術更為渴求，大學生創新創業成果的應用空間也更為廣闊。然而，傳統模式下的石油工程專業大學生實踐體系仍然沿用常規油氣開發思路，未能體現非常規油氣領域研究的需求和特點，尚未涉及非常規油氣開發中的“卡脖子”難題，導致創新創業成果在油氣田現場的技術轉化率較低，成果的競爭力有待提高，不利于大學生創新創業能力的持續培養。

綜合上述分析可知，目前的石油工程專業創新創業能力培養體系主要針對于常規油氣，在非常規油氣大規模開發的新背景下，其廣度、深度及競爭力方面均存在一定的不足，有必要通過培養模式變革提升創新創業能力培養效果。

二、非常規油氣背景下的創新創業能力培養改革舉措

通過前述分析可知，非常規油氣開發難度大、涉及學科領域多、機理復雜，這都對大學生創新創業能力培養的廣度、深度及競爭力提出了更高的要求，亟須通過行之有效的創新創業培養體系提升學生的“雙創”能力。

根據非常規油氣開發及石油工程專業人才培養需求的發展趨勢，筆者通過文獻調研及現狀分析，收集整理并分析了非常規油氣開發過程中的難點，提煉關鍵機理、技術及裝備問題，做到有的放矢；進行了油田走訪及問卷調查，分析非常規油氣開發企業所面臨的“卡脖子”難題，摸清企業對于學生創新創業能力的需求，確立能力培養的方向；在此基礎上，以創新創業課程、學科競賽、綜合性競賽為抓手，著力培養學生的創新創業能力；通過以科研反哺教學及產學研用一體化，鼓勵學生參與教師的科研工作，將學生的創新創業成果推廣至石油天然氣企業，在實際應用中檢驗成果的實施效果，并根據用戶反饋不斷升級完善，實現學生創新創業能力的不斷提升；并利用行動調研方法，通過總結學生創新創業實踐中所取得的成果及暴露的問題，分析其內在原因，從而持續提升“雙創能力”培養效果。[7]基于上述方法與思路，主要從三個方面進行了石油工程專業大學生創新創業能力培養方式的改革。

（一）引入交叉學科團隊，提升創新創業能力培養的廣度

根據非常規油氣開發的跨學科特點，以成果為導向，吸引材料、化學、機械、數學、力學、計算機等專業的學生參與到本專業領域創新創業實踐活動中，并通過跨學科團隊合作與交流，促進各專業學生學習并掌握多學科知識，鍛煉他們利用交叉學科方法解決工程技術問題的能力，實現協同創新，從而提升大學生創新創業能力培養的廣度。[8-11]例如，在2019—2022 年的中國石油工程設計大賽分賽區的組織與培訓過程中，針對賽題的非常規油氣開發特點，鼓勵具有數學及力學背景的學生與石油工程專業學生共同組隊，并邀請本校數學、材料、化工、機械、經濟、環境、管理等諸多領域的專家教授對學生進行指導，有效提升了學生的協同創新能力，最終獲得了全國一等獎3 項、二等獎5 項、三等獎20 余項，取得了較好的實施效果。

（二）促進“三大”轉變，提升創新創業能力培養的深度

利用非常規油氣開發領域研究需求的機理化、微觀化特點，引導學生從簡單的現象描述及工程應用進一步拓展至對于關鍵基礎科學問題的研究。通過由宏觀流動向納米尺度滲流轉變、由巖石實驗向分子模擬實驗轉變、由淺層人工分析向深度神經網絡轉變的“三大轉變”，提升大學生創新創業能力培養的深度。例如，在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品大賽作品培育過程中，引導學生由納米尺度微觀滲流入手，利用分子模擬實驗，從機理層面分析油井開發的特點及規律，從而明確技術研發的需求及方向，在此基礎上，結合深度神經網絡理論，形成了適用于智能采油的診斷系統，并獲“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品大賽全國二等獎，提升了創新創業能力培養的深度。

（三）推進產學研用一體化，提升創新創業成果的轉化率與競爭力

創新創業能力培養的最終目的之一在于學生能力及成果的“落地”。[12-15]因此，筆者將大學生創新創業能力培養與非常規油氣產業發展進行了有機結合，利用與企業共建的創新創業平臺、創新聯合體及多領域科研項目合作，解決非常規油氣開發過程中的滲流機理表征、水力壓裂改造、智慧油田建設等關鍵理論與技術瓶頸，實現創新創業成果的產業化，提升成果的轉化率與競爭力。例如，通過與中國石油、中國石化等大型油氣企業深度合作，以科研項目促進學生創新創業能力培養，以創新創業成果支撐科研任務，實現產學研用一體化，并根據油氣企業對成果的應用效果，持續改進創新創業作品，不斷提升學生的創新創業能力。[16]其中，大學生創新創業作品之一的智能采油診斷系統歷經5 年的企業實際應用，反饋了大量的現場應用數據及升級需求，先后支撐了32名學生的創新創業能力培養，孵化各類創新創業獎項3 個，并為油田企業創造經濟效益近千萬元，節約能耗25%，降低碳排放20%以上。

通過上述改革，常州大學石油工程專業學生先后獲“創青春”全國大學生創業大賽金獎1 項，“挑戰杯”大學生課外學術科技作品大賽全國二等獎1 項、江蘇省特等獎1 項，中國石油工程設計大賽一等獎3 項，全國節能減排大賽一等獎1項等百余項各類競賽獎勵。本專業學生在校期間參加創新創業競賽的比例達100%，學生對創新創業培養模式的滿意度達95%以上，學生的創新創業能力獲得了用人單位的高度評價，非常規油氣背景下的石油工程專業大學生創新創業能力培養改革取得了明顯成效。

結語

面對石油工程專業創新創業能力培養所存在的不足，從非常規油氣開發過程中的難點分析入手，提煉出所需解決的關鍵機理、技術及裝備問題。整合涉及的跨學科知識體系，建立行之有效的創新創業能力培養方法，并形成配套實踐與成果轉化措施，提升大學生創新創業能力培養的廣度、深度及競爭力，強化“雙創”能力培養與保障國家能源安全的聯系，在提升學生對“鐵人精神”認識和實踐的同時，將創新創業能力培養推向非常規油氣等新型能源開發利用的快車道。