石油工程專業本科井控技術“應用型啟發型教學”模式研究

孔祥偉

摘? 要：井控技術是石油工程專業較為重要的基礎學科。目前石油工程專業本科階段、研究生階段均有井控技術的學習課程。井控技術教材不完善、針對油田生產實用性不強，學生在課堂學習的積極性不高，無法達到油田用人單位的要求。經作者多年井控技術本科教學實踐，探索提出了“應用型啟發型教學”的具體操作方法，提出了“拋題、互動、演示、實例、啟發”相結合的5步教學方法;針對教學過程中學生聽講感到枯燥的問題，提出井控技術5層遞進問題法，從而吸引學生注意力，其中循序漸進的問題包括：主要問題、分支問題、即時回答問題、啟發問題、課后思考問題5大類;綜合油田用人單位的需求、井控技術等課程特點，提出了“問答、操作、筆試、發揮”的4重考核方法。經過4年教學實踐，油田用人單位反饋效果良好。

關鍵詞：井控技術;應用型;啟發教學;油氣勘探;石油工程專業

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）30-0078-04

Abstract： Well control technology is an important basic discipline in petroleum engineering. At present， there are well control technology courses in undergraduate and graduate stages of petroleum engineering. The teaching materials of well control technology are not perfect， practicality for oilfield production is not strong， and students' enthusiasm for learning in class is not high， which can not meet the requirements of oilfield employers. After years of undergraduate teaching practice of well control technology， the author explores and puts forward the specific operation method of "application-oriented start-up teaching"， and puts forward the 5-step teaching method of "throwing questions， interaction， demonstration， examples and inspiration"; aiming at the boring problems of middle school students' listening in the teaching process， this paper puts forward the five-level progressive problem method of well control technology， so as to stimulate students' attention. The step-by-step problems include： "main problems， branch problems， after-school thinking problems， immediate answer problems and enlightening problems"; based on the needs of oilfield employers and the characteristics of well control technology， the four-tier assessment method of "question and answer， operation， written examination and play" is put forward. After four years of teaching practice， the feedback effect of oilfield employers is good.

Keywords： Well Control Technology; application type; enlightening teaching; oil and gas exploration; petroleum engineering

井控技術專業性很強，涉及的數學理論知識比較復雜，依靠單一的講授法開展井控技術的教學，容易使學生在學習的過程中產生一定的思維疲憊，學生注意力容易渙散，從而使得井控技術的教學效果不好，加之井控技術實踐性較強，學生進入油田單位工作，就不能很好地把課堂知識應用到現場鉆井實際操作中。

近年來，各石油高校針對井控技術教學進行了諸多的改革與創新，在教學中應用了多種教學模式，同時也增加了學生實驗課的課時，使得井控技術的教學效果有了一定提升，目前具有代表性的教學方法[1-5]包括：互動式教學、實踐式教學、啟發式教學、探究式教學、易位式教學、案例式教學、研討式教學、混合式教學、情景式教學、問題式教學等。經過作者多年的教學經驗[6-8]，綜合分析各種教學方法，找到了適合井控技術的應用啟發式教學方法[9-11]，該方法在油田及學生的現場實際操作中均取得了較好的效果。

一、井控技術特點及發展歷程

隨著油氣勘探開發領域的不斷延伸與擴大，油田對井控技術和鉆井人員素質的要求越來越高。井控工作關系到能否發現和保護油氣層、充分發揮產層的生產能力。只有實施平衡壓力鉆井技術，在鉆井過程中對井內油氣加以有效地控制，才能得到較好的勘探開發效果。要實施平衡壓力鉆井，沒有井控技術是不可能實現的，作為各個專業課的橋梁，深入油田實際操作，更好地掌握井控技術專業知識，為油田用人單位輸送專業型人才，井控技術課程的教學顯得尤為重要。從近幾年井控技術教學來看，學生對該課程的學習流于形式，沒有達到用人單位的要求，從而未達到預期教學目的。

井控技術的發展歷程，概括起來分為：（1）經驗階段：（上世紀五十年代以前）;特點：勘探領域一般限于陸地，海洋勘探剛開始，客觀環境對井控技術要求不高，尚未形成系統理論，將井噴作為發現油氣層的重要途徑。（2）系統理論形成階段（上世紀六十七年代），近海油氣勘探發展很快，自1970年以來，鉆井船平均以每年9.8%的速度增加。深井油氣藏勘探開發成為油氣產量和儲量增加的重要方向。油氣勘探領域縱深發展對井控技術提出迫切要求，井控技術理論逐步形成系統。（3）井控培訓學校大量出現，進入科學自動化（電子技術）階段，通過計算機控制，獲得鉆井過程的一系列參數，可快速準確發現地層壓力變化，可預測鉆頭以下的地層壓力，井口及地面控制系統的智能化，此時井控技術培訓、大中專院校井控技術教學如火如荼地發展起來了。

二、井控技術本科生教學中存在的問題

長江大學井控技術教學計劃設置在第5學期，課程設置計劃為10周，共計40學時，該課程由教授、副教授、講師等教研團隊擔任主講完成教學工作。總結任課教師、學生反映及油田反饋的教學情況，該課程主要存在以下弊端。

（一）教材實踐性不強，且理論教學與生產實際脫節

井控技術分為井控設備及井控工藝兩大部分。在井控設備方面，學生沒有機會去到油田現場，這就造成學生對設備沒有形象的感性認識，從而使學習的過程呈現出一頭霧水的現象，很多教材也沒有較好地展現各個井控設備之間的關聯;井控工藝部分的教材主要介紹井控井筒受力等相關數學模型情況，沒有考慮到本科學生沒有實際現場操作背景，從而造成學生不能很好地理解教材的數學模型。

井控技術是一門數學、機械、力學、軟件等的交叉學科，相關的教材部分章節公式復雜，目前井控技術的教學沒有做到深入淺出，并且沒有針對油田問題的課后作業及實例分析，學生在學習過程中無法將從課本中學習到的知識很好地應用到實踐中，造成知識脫節，從而失去學習動力。

（二）學生課堂學習積極性不高，如何調動積極性是一大難點

由于井控技術課程是比較抽象的石油工程課程之一，學生第一節課較為感興趣，隨著課程推進，學生積極性逐漸下降，感到枯燥無味。加之很多學生只是為了完成學業修學分，無法高質量做到在課堂的認真聽講。如何借助現有的多媒體、黑板、井控道具，生動地講述井控技術，調動學生積極性，進行師生互動，是井控技術教學的一個難點。

（三）井控技術理論聯系實踐考核效果不理想

井控技術作為一門選修課，又是油田實際操作的重中之重，如何考核一直困擾著教師。如果井控技術的考核采用常規考試的模式，勢必考察不出學生的實際操作能力;如果根據平時課堂的成績來定，就容易造成學生成績量化不規范的現象，失去公平性，造成不公平現象，久而久之使學生失去了學習的動力。如何真正地考核出學生的理論水平和動手實踐能力，為油田培養應用與創新的復合型人才，就成了授課教師不可逃避的問題。

三、井控技術本科教學中的改革措施

課程內容既要考慮到井控技術與其他專業學科的相關性，又要考慮該課程自身的特殊性，在此指導思想上，從教學及考核兩大方面進行教學改革。作者提出了“拋題、互動、演示、實例、啟發”相結合的5步教學方法;針對教學過程中學生聽講感覺枯燥問題，提出井控技術5層遞進問題法，從而激發學生注意力，問題也是循序漸進的，包括：主要問題、分支問題、即時回答問題、啟發問題、課后思考問題5大類;綜合井控技術的難點、實踐性強等特點，對考核提出了“問答、操作、筆試、發揮”的4重考核方法，來應對石油工程專業本科井控技術“應用型啟發型教學”。圖1為石油工程專業本科井控技術“應用型啟發型教學”對策圖。

（一）井控技術5步教學方法

經過多年的教學實踐，可將井控技術5步教學方法概括為：“拋題、互動、演示、實例、啟發”。（1）拋題：在于問題拋出，比如：是什么（what，如概念，研究對象，什么是井控）;為什么（why），要研究它或者研究它有什么作用？該事物或者問題具有什么樣（how）的特點？如何去研究它？（2）互動：是以學生和教師互動的模式，通過交流、研討形式來研究某一問題的一種教學方式，可培養學生的自主學習和研究能力，提高學生學習的積極性。（3）演示：主要通過PPT、物理模型實物等給學生演示井控設備組成。（4）實例：通過具體的案例，如給出鉆井的實際地層條件，井況等條件，給出具體問題的解答過程，用黑板板書展示。（5）啟發：通過課程的學習，要及時提出創新性的做法及發明性的想法。

（二）井控技術5層遞進問題法

井控技術分為現場操作及理論知識兩大部分。由于學生現場感不強，井控理論枯燥，為了克服這些課堂困難，教學過程中需要多次提問，激發學生注意力。教師提問問題時也要有一定的章法，需要循序漸進。

作者經過大量實踐，總結課堂問題包括：（1）主要問題;（2）分支問題;（3）即時回答問題;（4）啟發問題;（5）課后思考問題5大類，達到層次遞進，逐步深入的目的。如井控技術的關井一章，主體問題是關井概念是什么;分支問題是軟關井概念是什么及硬關井概念是什么;即時問題是關井種類有哪些;啟發問題是如何快速安全關井保障井底安全;思考問題是為什么要關井。

每堂課根據教學內容，要不定時地提問問題，這樣一方面可以擺脫枯燥的聽講，另一方面學生可以加深對知識點的印象。

（三）井控上井模擬實驗法

因為井控技術的實踐性較強，井場較為偏遠，加之沒有安全培訓不允許學生上井，井控技術的課程實際操作很難實現，這就需要引入井控模擬設備，學生可在電腦上實現關鍵井控作業（起下鉆、開關井、溢流、井漏、卡鉆等）工況模擬。目前長江大學井控技術課總計40學時，其中上機模擬課只有4學時，遠不夠學生實習模擬需求。針對應用型較強的井控技術課，應大大加強實習模擬，在井控技術前期課程的講解方面，教師應帶領學生操作、回放操作視頻，讓學生了解井控技術的工程概念，再開展相關的井控工藝教學。

（四）井控技術的4重考核方法

對考核提出了“問答、操作、筆試、發揮”的4重考核方法，具體做法如下：

（1）問答：問答采取記錄式的問答，隨機選取若干學生，將學生回答問題的情況記錄在教案上，每學期基本爭取所有學生能問答三次，作為最后考核的一個指標。（2）操作：通過井控模擬軟件，可以模擬井控實際操作，比如軟關井、硬關井的關井流程，模擬軟件可以自動給學生打分。（3）筆試：期末采取傳統試卷的模式，對學生開展考核。（4）發揮：發揮題考核打破了傳統的考試模式，采用不定的答案，學生自由發揮的形式，這樣極大地發揮了學生的想象能力，也能考核選拔出創新性人才。

（五）井控技術成績權重法

1. 綜合成績判定

根據上述給出的4重考核方法，作者制定了相應的考核權重，表1為井控技術成績權重法，從而確定考試成績公式為：

2. 二標度權重分析模型建立

表2為二標度權重分析模型，對考核方法中問答、操作、筆試、發揮等各因素進行一標度模糊綜合評判，通過綜合子因素的各評價等級對對象取值的貢獻，做出二標度單因素評判。經過井控技術課程的探索，將關鍵權重評價因素概括為：（1）油田單位滿意度、（2）學生滿意度、（3）學校教育滿意度、（4）學生實際操作能力、（5）學生理論學習水平、（6）學生素質能力、（7）社會對學生認可度、（8）未來學生對社會貢獻能力。

以2020年井控技術的評定成績為例：（1）油田單位滿意度占比12%;（2）學生滿意度占比11%;（3）學校教育滿意度占比2%;（4）學生實際操作能力占比22%;（5）學生理論學習水平占比8%;（6）學生素質能力占比15%;（7）社會對學生認可度占比16%;（8）未來學生對社會貢獻能力占比14%。通過歸一化得到各因素權重如表3所示，從油田單位調研和計算結果可看出操作權重0.33，筆試0.29，可見應用型課程的操作能力比理論考試更為重要，在以后的教學大綱及課時制定等方面，應針對應用型課程進一步加大實際操作的教學及考核，爭取最大程度為國家培養復合型應用人才。

四、實踐效果

作者在2017至2021年4年期間對井控技術教學進行了一系列嘗試性改革，其中引入 “拋題、互動、演示、實例、啟發”相結合的5步教學方法;提出“主要問題、分支問題、即時回答問題、啟發問題、課后思考問題”的井控技術5層遞進問題法;“問答、操作、筆試、發揮”的4重考核方法，同2015-2016年未改革時相比較，畢業的學生普遍受到了油田用人單位的好評，主要原因在于井控培訓是油田單位入崗培訓的第一課，經過作者提出的“拋題、互動、演示、實例、啟發”5步教學法學習的學生，能很快融入油田崗位，并能創新性提出較多改進方法，這種教學方法達到了學以致用的目的。

五、結束語

作者針對井控技術在教材內容、課堂現狀、教學方法以及考核評估環節存在的問題，提出了“拋題、互動、演示、實例、啟發”相結合的5步教學方法，綜合井控技術的難點、實踐性強等特點，對考核提出了“問答、操作、筆試、發揮”的4重考核方法，結合文章提出的教學與考核方法，進行了實際的教學探索。經過4年對學生的培養，油田及學生反映效果良好。

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