油藏數值模擬仿真實踐教學的研究

胡海霞(長江大學工程技術學院，湖北 荊州 434020)

0 引言

油藏數值模擬是隨著計算機的出現和發展而興起的一門新興學科。它是利用計算機求解油藏數學模型，模擬地下油水流動，給出一定時間油水分布，預測油藏動態。在國內外得到了迅速發展和廣泛應用。目前定量描述非均質儲層中多相滲流規律的唯一方法就是油藏數值模擬。油藏數值模擬可以解決其他方法無法解決的問題。對于其他方法可以解決的問題，數值模擬方法可以更快、更經濟、更方便、更可靠地解決，并提高了其他分析方法的可信度[1]。

1 油藏工程課程教學現狀

油藏工程課程是石油工程本科專業的專業必修課，是一門理論與實踐結合較強的綜合性課程，也是該專業最難的課程之一。主要介紹油田開發方案設計和動態分析方法的綜合性石油開發技術學科，使學生能夠對油藏開發方案進行設計和評價，并能夠應用相關的開發驅替理論和工程方法來預測和分析油藏的開發動態。

傳統的教學過程主要是以老師講授為主，而且教學內容以教材為主。學生自主學習時間較少，接觸實際案例的機會更少，導致部分學生對知識的理解不透徹，上課提不起興趣，期末掛科率較高，已經不能適應新工科發展的需要。因此，為了盡快適應激烈的競爭環境，更好完成本課程的培養目標，提高教學效率和質量，有必要積極探索“以學生為中心”的教學內容和教學方法，及時引入更多的現場案例、項目、虛擬仿真實踐等進行強化訓練，培養高質量復合型人才。

2 油藏數值模擬實踐教學內容及教學方式探索

油藏數值模擬技術其實就是將仿真模擬技術應用于油藏實際開發中，是通過數值模擬軟件CMG、Eclipse 等將油氣田真實情況反應在計算機上面。將油氣田直觀地展現在學生面前，能有一個定性與定量的認識，讓學生獲得對研究對象的感性和理性的認識。油藏數值模擬仿真實踐教學既要兼顧基本理論知識，又不能與實際應用脫節，這就需要有合理的教學內容和教學方式[2]。

2.1 教學內容上與油藏工程課程基本教學內容相結合

作為實踐實訓課程，在教學過程中，應結合學生基礎，選擇合適的內容進行實踐教學，將課本理論知識和電腦模擬實際操作過程融合在一起，將所學知識在數值模擬的過程中得以應用，在應用中提高學生學習興趣和對理論知識的理解。

將油藏數值模擬實踐的教學內容分解為幾步走，根據各知識點之間的邏輯關系，從基礎知識點入手。鑒于學生對軟件的陌生，可以先從機理模型練習開始，由淺入深，激發學生的學習興趣和熱情。機理模型部分，不僅可以讓學生輕松了解軟件的模塊、參數，并且可以模擬基本理論知識。比如：油藏非均質性；油藏的壓力、溫度系統；驅動類型；儲量評價；基本面積注水井網等。這些特征都可以在三維模型圖、二維曲線圖上顯示，讓學生擁有直觀的認識。學生熟悉了軟件，鞏固了基本知識之后，便可以開始項目式教學。使學生不僅能夠掌握基本理論知識，而且也為培養本專業學生解決工程問題的能力奠定了基礎。

2.2 教學方式上探索項目式教學方式

對獨立院校石油工程專業的“人才培養方案”均包括“綜合應用所學知識分析和解決石油工程實際問題”。在教學實踐過程中，通過給定某油藏的一些基礎數據和開發數據，要求學生完成相關內容的設計，編制相關的圖件，培養學生能夠熟練運用專業知識解決實際油藏開發中的問題的能力。

本校油藏數值模擬實踐實訓課程時間是5周，周學時20。時間集中且較為充裕。將學生分為不同的小組。每個小組需要完成前期資料整理，數據處理，模型建立，方案設計，開發指標預測。教師制定任務表，每位小組成員的任務分配由小組成員自己商定，教師定期檢查進度，小組最后形成報告，報告要求有理有據，有圖件、數據說明。實踐課程最后安排小組代表面向全班同學匯報該組推薦的最優方案，由學生自己評選出最佳方案小組，教師給予點評并適當給出獎勵。教學過程中，由于學生初次接觸實際油田開發，不論是從軟件的角度還是理論知識，問題幾乎每時每刻都會產生。在解決問題的過程中，因為小組較多，教師不可能給每個小組解決每個問題。所以教師提供了幾種解決問題的方法：自己嘗試解決軟件問題，網上搜索同類問題，專業論壇搜索、期刊文獻搜索等一切學生可以想到的辦法。這樣的過程培養了學生發現問題，解決問題的能力。這樣一種項目式教學方式，不僅培養了學生解決問題的能力，并且對學生心理上遇到問題不要退縮，堅持嘗試著去解決，最后終于成功所帶來的喜悅會對他們產生深遠的影響。在后續調查學生意見反饋的過程中，讓筆者感觸頗深[3]。

如圖1所示，是學生在筆者給出的地質模型的基礎上，根據自己的開發方案，設計出的井網。并模擬出20年之后的采出程度，含水率等開發指標。在這個實際油藏開發方案的設計中，學生會掌握大部分油藏工程理論知識，比如：儲量計算、油藏非均質評價、開發層系劃分、面積注水井網以及合理的配產等基本知識點。并且會涵蓋對學生而言陌生的實際地質資料、實際開發生產數據、基本生產指標等數據。從圖1可以看出，學生的方案并不完美，但能在項目式實踐過程中，對自己所學知識進行應用，理論與實際相結合，對學生來說是一種實際應用能力的培養。

圖1 實例反九點井網分布圖

另外，實踐教學過程中觀察學生學習情況，及時與學生交流學習難度、接受程度等，根據具體情況調整教學內容和方式。

3 教學反饋總結

通過對本校2015級、2016級、2017級石油工程本科專業進行油藏數值模擬仿真實踐教學后，部分學生反饋總結如下：

(1)在實踐學習的過程中，學生們遇到了很多的問題，但經過反復思考和不斷檢查，終于找到了原因，也暴露了前期學生在某些知識方面的欠缺。實踐才是硬道理。通過自己上手制定開發方案，使學生所學的知識不再只是紙上談兵。

(2)學生在數值模擬實踐學習過程中，不斷發現錯誤，不斷糾正，不斷理解，最后終于圓滿完成。讓學生們感到在今后的學習或工作過程中，一定要不懈努力，不厭其煩地找出問題，逐個解決。只有這樣堅持不懈，才能成功。如果輕易放棄，將永遠無法收獲成功的快樂。

(3)學生在回顧模擬實踐課程過程中，感慨頗多。認為從理論到實踐，整個過程是苦多于甜，困難重重，可喜的是最終都得到了解決，并且學到很多很多的東西。不僅可以鞏固以前學過的知識，而且學到了很多書本上沒有的知識。通過數值模擬實踐課程，讓學生領悟到，只有理論知識是遠遠不夠的。只有將理論知識與實踐相結合，才能提高學生的實踐能力和獨立思考能力。

(4)學生表示，仿真實踐課程也讓他們明白了思路即出路。有不懂不明白的地方要及時請教老師或者網上查詢，專業論壇、期刊文獻等都是可以解決問題的途徑。只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。

4 結語

應用型人才培養模式改革是民辦高校教學改革的核心。油藏數值模擬是油藏工程與計算機程序相結合，預測各種生產條件下油藏動態的有效工具。它已成為油田開發方案的編制和確定、油田開發過程中生產措施的調整和優化、提高油藏采收率不可或缺的主要研究手段。油藏數值模擬仿真實踐教學與油藏工程課程體系銜接，增強理論與實際工程的聯系，提高了學生學習的興趣，促進了教學質量和教學效率的提高。同時，油藏數值模擬軟件的學習是專業發展的需要，是以市場需求為導向，以職業崗位為基點，將理論課程體系與職業技能課程體系相結合，將教學重點從傳授知識為主轉向培養學生的學習興趣和能力為主，以實現課程教學改革的實踐轉型。