钻井与完井工程课程教学改革探讨
摘要：针对当前石油与天然气行业市场经济环境下的发展要求以及对人才需求的特点，探讨了钻井与完井工程课程教学内容改革，并针对该课程的特点提出了一些教学方式改进的建议。
关键词：钻井与完井工程；石油天然气；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）01-0043-02
一、钻井与完井工程课程教学改革的必要性和依据
1.我国石油与天然气行业对培养和造就优秀科技人才的需要，石油与天然气行业是我国经济的支柱行业之一。石油和天然气是不可再生资源，国际上石油资源的争夺越演越烈，实质上也表现着先进的科学技术与专业人才的竞争。石油勘探与开发中存在的技术难题与工艺优化必须依靠现代科技与人才，并通过多学科多行业领域的联合攻关才能解决，这就要求高校更要注重培养具有复合型性质的专业人才。钻井与完井工程是为石油工程类本科生讲授的一门实践性非常强的专业课程，也是石油工程类本科生必修的一门重要专业课程。钻井与完井工程课程教学的目的是为了培养高素质的从事石油钻井与完井工作，并具有丰富专业技能的石油工程技术人员或科研人员，造就一批合格的从事石油勘探和开发工作的从业者。我国的石油工程教育传统的人才模式存在着重理论轻实践、重知识轻能力以及教学内容陈旧等弊端，依照这种模式培养的学生显然达不到现行石油行业的要求和课程学习的目的。
2.我国石油与天然气行业市场经济发展和素质教育改革的需要。我国石油天然气行业是受计划经济体制影响最深的行业之一，也是垄断经营较严重的行业之一。由于我国石油天然气行业存在的规模经济、一体化经营、自然垄断业务与竞争业务交叉显著等特点，决定了行业改革的艰巨性和特殊性。今后各企业对石油工程专业人才的需求量不但不会有大的增加，而且很可能呈现下降的趋势。与此同时，对人才质量和人才层次的需求会却越来越高，特别是对石油工程专业人才的基本素质和业务能力，包括外语和计算机应用能力比过去均有更高的要求。因此，为适应石油行业市场经济发展对人才需求更高的要求，高校在石油工程专业人才培养方案与课程教学内容方面，以及素质教育方面应加大改革力度。在石油勘探开发过程中钻井与完井工程是一个最为重要的技术环节，60%的石油勘探开发投资由于钻井与完井工程，钻井速度的高低、完井方式是否合理以及储存保护的效果好坏直接关系到石油勘探开发的整体效益。石油行业本身就是一个资金密集和技术密集的行业，同时又是一个高技术风险的行业，技术应用不合理或者工程措施不周全可能会导致重大的经济损失、财产损失甚至是生命损失。由此可见，钻井与完井工程在石油勘探开发占有非常重要的地位。钻井与完井工程课程教学改革也是为了石油工程专业人才在职业生涯中打下坚实的基础。
二、钻井与完井工程教学内容改革
1.拓展重点内容，拓宽学生的视野。结合先修的工程力学、流体力学和大学化学学科，在钻井与完井工程课程教学中除讲述经典钻井工艺和完井方法外，对目前重点发展的工艺技术，多花时间，讲精讲透。在完井技术方法教学时，除了详细讲述各种直井完井方法外，对目前发展迅速的水平井技术，除了阐述其定义和分类外，重点讲述常用的水平井完井方法以及其优缺点和适用性。同时，对于应用较广泛的大位移井与多分支井，需要较详细的讲述其完井方法。课程教学中紧跟当前先进完井系统，使学生了解智能完井系统，介绍其原理与优越特性。在课程教学中突出应用基础和设计理论与方法，注重内容的基础性、系统性、完整性和实用性。同时，突出理论联系实际、反映当今的新技术、新工艺和新设计理念。通过重点内容的扩展，结合当前先进钻井工艺和完井系统，激发学生兴趣，拓宽学生的视野。
2.理论联系实际，创新教学内容。用实际资料进行课程设计，钻井与完井工程是一门实践性非常强的课程，非常强调理论和实践的统一。授课过程中不可避免地要涉及到钻井与完井的机械和井下工具，仅仅从图片和模具展示还不能给学生一个完整的印象，理论是要通过钻井与完井机械和井下工具体现出来。而课程设计既能考虑到专业知识的交叉性又能考虑整体的系统性。为了使课程设计真正做到与现场实际工程设计内容相符合，设置钻井与完井工程专题，完全采用油田生产实际数据。为了解决实际资料信息种类繁多，数据量大，数据资料很难快速准确的提供等问题，高校应建立课程设计参数管理数据库，开发或引进软件进行管理，提高管理效率。并随着石油工程技术不断创新和应用，一些新工艺、新技术、新方案日臻完善，钻井工程方面，斜井、水平井也得到较广的应用，在课程设计和油田生产实际数据中也应相应地增加或补充。
3.整合高校实验室资源，加强自主管理。开放实验室，鼓励学生编制软件，并对学生开放实验室，使学生可根据自己的思想设计实验方案，并有充足的条件完成实验研究。鼓励对计算机感兴趣的学生辅修相关课程，教师积极为他们提供先进的计算机设备和必要的编程书籍，鼓励他们攻读双学位。对于比较简单的水力参数计算和钻柱设计计算，让学生自己编制相应的软件，培养学生计算机编程能力。高校石油学院应积极开发或引进钻柱设计、水力参数设计、套管设计、注水泥过程数字模拟、压井过程数字模拟等方面的设计计算软件，以便于学生和教师运行程序完成相关设计研究工作。学生和教师也可以将计算结果与自编程序进行对比，找出差距，促进学习。加强信息技术在课程中的应用，使用虚拟钻井现场模拟器，加深学生对起钻、下钻、压井等石油开采的实际操作过程。
三、钻井与完井工程教学方式的改革
1.传统教学与多媒体教学相结合。课程教学是钻井与完井工程教学的重要环节，由于该课程实践性强，在教学过程中特别应该强调理论与实践相结合、基本概念与学科新技术、新工艺相结合。教学手段上应采用传统教学和多媒体教学等多种教学方法，并指定部分反映国外最新技术论文供学生阅读，以加大学生信息量并生动展现抽象知识。课堂上根据教学内容播放相关教学录像片，与油田生产实际情况紧密联系，使学生有更加直观的感受。具体的工艺过程、设备的工作原理，可采用动画演示的方式，如采用Flash动画演示射孔工艺、冲砂工艺和封隔器的工作原理。对典型的完井工具（如筛管）、常用的作业工具（如封隔器）和典型的作业设备（如压裂车），可采用实物图片或模型展示，使学生直观地了解各个工具的具体形状和设备的具体结构。对于不适合多媒体教学方式的，比如井身结构设计参数、尾管下深深度的确定等，教师应板书出具体测算过程，使学生更加清晰的了解到各个参数计算过程。
2.传统式教学和启发式教学相结合。由疑思学，由疑起思，由思释疑，这是获得知识的一个好方法。上课时，可通过提问的方式复习上次课的内容，强化学生知识点的掌握。引入本节时，首先阐述本节的难点和重点，使学生把精力集中到难点和重点上。讲课的过程中，老师可设计一些合适的问题，使学生参与讨论，并随时通过提问的方式提醒学生掌握重点和难点知识，强化学生对关键知识的理解。钻井与完井工程是一门工程性较强的专业课，有的问题必须与工程实际问题相结合才能讲清楚，因此在课程教学中可采用案例分析式启发教学方式，提高学生兴趣。如讲套损井的修复工艺时，可先让学生分析油气井出现问题的原因，采取怎样的措施进行修复，然后在详细讲解各种修复工艺。
3.传统教学模具和钻井工程模拟器相结合。加强课程建设，改变课堂教学方式，建立数学模具实验室，将部分实践环节较强的章节课程在教学中配合使用教学模具和钻井工程模拟器，教师可对某些章节进行现场教学。实践环节中可布置课后作业，促使学生查阅相关文献资料，并加以整理分析。模具实验室对学生开放使其在课后也可以参观学习，培养学生发现问题和分析问题的能力。
4.传统研究模式和网络教学相结合。联合计算机科学学院创建网络工作室，建立教师与学生网上交流通道，开展网上讨论。借助学校课程中心，完善精品课程建设，设立网络辅助教学网站。将参考书籍、各相关精品课程的网址、光盘资料、国外知名高校公开课程网站以及课程资料等放到网上，供学生随时学习。
鼓励学生参与研究专题，整合实验室资源，鼓励学生进入实验室，协助教师完成实验准备、数据观测及整理工作，并根据课程学习加强学生独立实验操作能力。在学生能够充分了解和掌握实验流程、实验原理以及实验过程中的分析能力得以提高的时候，提供学生参与学院科研专题的机会，使学生尽早进入毕业设计阶段，也为以后继续深造打下坚实的学术基础。
参考文献：
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作者简介：杨波（1964-），男，长江大学研究生院副院长，副研究员，博士，研究方向为学位与研究生教育管理研究。