《油气层渗流力学》课程教学改革思考

雷登生，戚志林，李涧松，黄小亮

《油气层渗流力学》课程教学改革思考

雷登生，戚志林，李涧松，黄小亮

分析目前油气层渗流力学教学中存在的问题，探索针对油气层渗流力学课新的教学改革方法。关键词:油气层渗流力学；存在问题；教学改革

油气层渗流力学是石油工程的专业基础课，它是流体力学在石油天然气领域的一个学科外延，是建立在流体力学、多孔介质理论、物理化学、固体力学、生物学以及石油工程领域等基础学科之上的一门交叉性学科。与流体力学相比，渗流力学研究的介质更为复杂，工程性也更强，流动假设条件更多。同时由于与实际生产联系紧密，渗流力学还存在诸多的实际生产经验理论。这使得初学者不但必须熟练掌握流体力学的相关知识，还必须具有一定的油气田开发基础知识。在实际教学中，部分学生因高等数学知识薄弱、油气藏基础知识欠缺，导致教师难教，学生难懂成为较普遍的现象。因此，进行渗流力学课教学改革，提高渗流力学课教学质量，不仅会对相关专业产生积极影响，也会对我校石油工程专业整体教学状况改善起到一定的促进作用。针对上述问题，各个石油院校也在渗流力学教学方面做了大量的研究工作。下面依据重庆科技学院现状，就油气层渗流力学教学改革进行一些探讨。

一、《油气层渗流力学》教学中存在问题

对学生而言，油气层渗流力学与流体力学一样都缺少客观体验，理论比较抽象，不易理解［1］。同时，由于油气层渗流力学涉及到的流动介质和研究的对象（油、气、水三相）更为复杂，给渗流力学的教学带来了很大的难度。

（一）综合性强，对师生要求高

油气层渗流力学是建立在多种基础学科之上的交叉性学科，涉及的知识面广。学生要求掌握的基础课包括：高等数学、大学物理、流体力学、工程力学等；要求掌握的石油基础课包括：地质学基础、油层物理、石油工程概论等。如此多的专业课，很难保证学生全部都掌握，只要有一部分课程学习不好，就很容易造成学习困难，难以理解。其二，油气层渗流力学研究的对象是油、气、水三相。研究目标为油、气、水在油气藏中的流动。地下的油气藏摸不着，看不见，难以用直观语言去描述。因此需要针对每种油气藏做一定假设，将油气藏的渗流形式简化为一种数学语言可以描述的模型，而将油气藏空间概念包括在了数学模型中。该过程实际上要求学生必须具备一定的数学建模能力。而现实中，由于大部分学生并没有经过数学建模培训。因此，学生在学习过程中不断在实际生产与数学公式间转换，微观理论与宏观现象之间徘徊，造成其思维逻辑混乱，难以形成有效的、系统的学习渗流力学的方法。学生为了省事，只是被动的死记硬背公式、模型、假设条件，而很少积极主动思考为什么这么做、模型为什么是这样假设，造成实际教学效果差。其三，在渗流力学的很多模型中，实际存在很多现场经验理论，而这些经验理论又难以用文字或者数学语言来解释，而老师因为课时的关系，对这些理论大都不予讲解，使得学生难以对其展开系统学习。其四，由于渗流力学综合性很强，要求任课老师不但要数学基础好，还要有很强的油气藏基础知识，既能讲好数学知识又要有一定的工程经验，这也给任课老师提出了很大的挑战。

（二）实用知识少，学生学习积极性不高

1.基础实验与油藏实际生产差距很大。目前，学校油气藏渗流力学所开实验主要有两类：一类是单向稳定渗流和径向稳定渗流实验，另一类是多井干扰渗流场模拟实验。这两类实验均为验证性实验，虽然这种实验有利于增进学生对理论知识的理解，但没有激发学生的积极性，没有体现学生的主体性、不能培养学生的创造性。同时，由于油气储集和渗流通道不但有孔隙还有裂缝和溶洞，实验与实际油田相差甚远，学生对油气井在地层中的渗流规律仍不能形象的理解。

2.理论与实际使用脱节。油气层渗流力学的基础是Darcy定律，随着渗流力学的发展，实际上渗流力学从维数上已经发展为四维，求解也从解析解到了数值解。目前，书本上的知识大都为20世纪40-70年代的知识。因此，学生普遍很难用目前所学渗流力学知识解决现场渗流问题。而本课程的后续课程试井分析，又是直接从现场问题开始讲起。使得目前渗流力学实际上更多的处于一个基础课而非专业课来讲，缺乏与后续课程的结合。

二、《油气层渗流力学》教学改革建议

（一）综合多种教学手段

油气层渗流力学中有关数学建模和数学求解方法占了很大的一部分比例。传统的教学模式，即“粉笔+黑板+讲述”的方式，使得学生可以紧密的跟随老师的思路对每一个步骤和过程进行详细的了解。但实际上油气层渗流力学做为一门专业基础课，涉及到了大量的油气藏微观和宏观流动知识，仅靠口头讲述，很难表达明白。同时由于这门课程教学内容多而课时又少，完全用黑板很难使得达到教学目的。因此，如果能够适时的使用黑板讲解公式，而用多媒体和录像以图片和动画的形式展示从生产实际流动到渗流力学问题的演变过程，就有可能使得学生，在学生理论知识的同时，又理解了其真实的物理含义。而且通过利用多媒体与录像使理论与实际生产结合，还使得空洞的数学建模理论变得不在深不可测，学生可以很好的理解模型假设条件及应用范围。同时，使理论知识浅显易懂，增加学生的学习兴趣，能最大限度地调动学生学习的积极性和主动性，大大提高教学效率，是传统教学模式所不能达到的［2］。

（二）拓展实验内容

实验课的教学方法与手段的改革，必需同步进行，要体现教师、实验员的主导地位，又要使学生处于主体地位，积极参与，主动进行。理论上来说，渗流力学中一个模型，就可以建立一个实验，但实际这些实验受到资金课时限制，渗流力学只有基础的单向和径向稳定渗流实验以及多井干扰实验。当然，以目前我校的实际情况，很难再增加新的实验。然而，如果我们借助于录像这种教学手段，让学生观看其他几种类型的实验，拓展学生的眼界，对学生学习好渗流力学这门课程将是非常有意义的。或者，也可借鉴其他学校的办法，实验类别可分为三类：必做实验、选做实验、观看录像实验。让一部分有兴趣的同学选做实验，培养学生的创新能力。当然，这要求学校需要较多的经费投入，还要具备较高水平的实验员队伍，树立重视实验教学、服务学生的观念［1］。

（三）提高教师理论水平

随着学校第一战略发展期的结束，学校已经引进了大量博士及博士后以及一批有实际工作经验的教授，这为我校教学工作的开展注入了新的活力。在渗流力学课程建设中，应鼓励中青年教师广泛参加学术交流活动，提高自身素质［3］。同时，教师必须能够参与一定的科研项目，只有教师首先将书本知识能够应用到油田实际问题的解决中，才能够更深层次的、更加生动的理解渗流力学知识，也才能够理论与实际结合，给学生用讲解好渗流力学［4］［5］。

（三）分类编写教学大纲，优化教材结构

《油气层渗流力学》的学习主体为石油工程专业学生。“普本”“专升本”“应本”和“成教本科”四种类型学生的基础知识和专业水平层次不齐，很难用统一的大纲要求。因此，必须针对不同类型学生的知识结构，有针对性地编写教学大纲。在打牢基础知识的同时，使一部分学生能够学习更多更深层次的知识。同时，也要优化教材结构，适时增加一部分目前油田有关渗流力学方面使用的新方法、新技术，增加学生对渗流力学的兴趣爱好以及对这门课的认知程度。

三、结束语

油气层渗流力学是典型的理论与实际相结合的一门课程。在教学中，要求学生既有扎实的数学基础又要有一定的油气藏专业知识。同时，还要求学生要具备一定数学建模的能力。这就要求我们的教师要提高专业素质，分学生层次编写教学大纲、优化教材结构，同时在教学手段和方法上要不断创新。

[1]吴光林.《流体力学》课程教学改革的思考[J].科技信息，2008（14）.

[2]张金亮,刘兴全.《油库设计与管理》课程教学改革研究[J].宁波工程学院学报，2009(3).

[3]尹洪军,刘义坤.渗流力学省级精品课程建设的实践和收获[J].高等教育，2008（2）.

[4]张立强，国景星，李红南.“油气田地下地质学”教学改革与课程建设[J].高教论坛，2008（6）.

[5]王李波，刘宝忠，孙广.高校专业课教学探索与思考[J].重庆科技学院学报，社会科学版，2010(1).

G640.2

A

1673-1999（2011）12-0177-02

雷登生（1979-），男，博士，重庆科技学院石油与天然气工程学院讲师。

2011-04-07