石油工程相關課程銜接關系分析及其應用

黃世軍 趙鳳蘭

[摘 要] 基于“油層物理”課程專業基礎性強、基本概念和公式抽象繁雜、涉及學科領域多等特點，通過系統梳理“油層物理”先修課程中涉及的物理、化學、物理化學、數學以及石油地質等相關知識點，結合“滲流力學”“油藏工程”“油藏數值模擬”及“提高原油采收率”等后續專業課程對油層物理知識點的基礎需求，進一步優化了“油層物理”課程的教學方式和重難點分析，形成的“油層物理”課程銜接關系分析結果可為該課程教學過程中的學時分配和重難點教學方法提供重要的參考依據，進一步激發學生學習興趣，提升課程的教學效果，夯實學生的專業基礎，進而實現石油工程專業的教育培養目標，并可用于“油層物理”及相關課程教學大綱的優化，同時可為石油工程專業國家一流專業的建設和本博一體化培養方案的優化提供參考。

[關鍵詞] 油層物理;先修課程;專業課程;課程銜接關系

[基金項目] 2020—2022年中國石油大學（北京）本科教育教學改革項目“基于OBE的石油工程專業一流專業建設”;2020年中國石油大學（北京）“高等滲流力學”研究生精品示范培育課程建設（yjs2020002）

[作者簡介] 黃世軍（1974—），男，河南新鄭人，博士，中國石油大學（北京）石油工程學院教授，主要從事滲流力學和油氣田開發相關的理論及教學研究;趙鳳蘭（1973—），女，山東商河人，博士，中國石油大學（北京）石油工程學院副研究員，主要從事油田化學與提高采收率相關的理論及教學研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2022）12-0129-04[收稿日期] 2021-06-13

課程銜接是課程設置、專業改革和課程建設的重點內容和重要依據，基礎課、專業基礎課、專業課的良好銜接，有利于提升學生學習理論知識的效果和掌握實踐技能的效率[1，2]。大多情況下教學大綱的制定由相應的課程負責人完成，而教學內容的選擇特別是重難點內容講解基本由主講教師掌控，因此尺度的把握不盡統一，導致某些知識點的銜接不夠理想，一定程度上影響了主講教師的教學進度和計劃，以及學生的學習興趣和效率[3，4]。

“油層物理”是石油工程專業必修的專業基礎課，具有重要的承上啟下的作用，且交叉性強，課程中首次出現的基本概念多而抽象，加之課程課時與其內容量和重要性匹配性不夠，使得課程學習難度增加，降低了學生的學習興趣和效率，從而影響了后續課程的教學效果和進度[5-7]。在目前本博一體化的背景下，培養計劃的制定和課程內容的設置對課程銜接提出了新的要求。因此，為了更好地達到石油工程專業的培養目標，進一步提高學生的專業素養和水平，以“油層物理”課程為例，進行相關課程銜接關系的系統梳理和分析是非常重要和必要的[8，9]。

一、“油層物理”課程特點分析

1.石油工程專業基礎課，具有重要的承上啟下作用。“油層物理”課程是石油工程專業大學二年級開設的專業基礎課程，教學內容涉及油氣等流體的高壓物性、儲層巖石和多孔介質的物理特性，以及油氣水等多相流體的滲流機理等，均為石油工程相關研究和應用的重要理論基礎。重要知識點會用到先修課程如“大學物理”“大學化學”“高等數學”“石油地質學”等基礎課程中很多的概念和理論等方面的知識點，同時課程中的重要概念和理論的掌握程度對于后續的專業和專業基礎課程如“流體力學”“滲流力學”“油藏工程”“油藏數值模擬”“提高原油采收率”等課程的學習至關重要。如天然氣的高壓物性及油氣相平衡以及儲層巖石中的界面現象和潤濕性等均與物理化學中氣體狀態方程及界面分子吸附等相關知識直接關聯;而課程中的達西定律、相對滲透率曲線等重要知識點作為“滲流力學”“油藏工程”和“提高原油采收率”等課程的前提和基礎，因此其重要性不言而喻。

2.課程實踐性強，重要的理論需要實驗操作，對學生動手能力要求高。“油層物理”是建立在實驗基礎上，理論與實踐并重的課程，進行實驗有助于更直觀、更牢固地掌握相關的理論知識。目前大部分院校仍然存在實驗設備臺套數不多、實驗設備老化、實驗場地有限等問題，學生實驗課前預習不足，實際實驗分組人數多、分工不明確，以及相關人員思想認識不足，特別是目前學生的實際動手能力欠缺，使得實驗深化課程理論認識的作用沒有得到充分發揮。

3.課程中涉及的重要參數作為油田開發的基礎數據廣泛應用于全過程，實用性強。油層物理中特有的重要參數和概念以及計算公式和方法等，均在油氣田開發的整個過程中應用，如油氣體積系數、孔隙度、飽和度等均為油氣藏儲量計算的基礎數據，滲透率、相對滲透率、泡點壓力等則直接用于油田不同階段的產量預測和評估等，而課程涉及的主要分析方法如PVT實驗、毛管壓力和相對滲透率曲線確定方法等均是油氣田開發評估的基礎實驗方法，因此對于石油工程專業畢業生的油田現場工作指導意義非常重大。

二、“油層物理”課程重難點分析及課程銜接中存在的主要問題

“油層物理”課程的教學目標是使學生通過課程的系統學習掌握油氣藏開發工程所涉及的巖石和流體的物理化學現象、物理過程以及物理量之間的關系，為學習后續課程和相關課程打下基礎。主要教學內容包括三部分，分別是油氣藏流體（油、氣、水）的物理化學性質（包括儲層流體高壓物理、相態和氣液相平衡等）、油氣藏儲層巖石的物理性質（包括孔隙度、滲透率、飽和度和壓縮性等），以及多孔介質中多相滲流的機理及其在石油工程中的作用（包括界面現象、潤濕性、毛管力、相對滲透率等），在此基礎上了解和分析本學科領域的研究和應用現狀及發展趨勢。

“油層物理”課程的重點內容是講授基本理論、基本知識、基本概念和基本技能，使學生重點掌握基本物理參數的概念、物理現象和過程的影響因素和工程應用，以及物理參數的測定原理和方法等。“油層物理”作為專業基礎課，具有重要的承上啟下作用，因此課程中的重點內容，特別是基本理論，是物理、化學、力學等基本知識和理論的延伸和擴展，如油氣藏烴類的相態特征和氣液相平衡的相關理論和方法，是大學化學和物理化學的相關知識點在石油工程中的應用。7892C066-5701-4AAD-972E-E5F082A261B7

課程突出的難點是理論知識點多、概念抽象、公式繁雜、參數和符號等多且易混淆。對于石油工程專業的學生而言，“油層物理”是他們學習的第一門真正意義的石油工程專業基礎課程，由于首次接觸，因此會感覺基本概念非常多且關聯性小，比較抽象，如油氣水的地層體積系數/收縮系數/收縮率、壓縮系數、溶解度和溶解系數、溶解氣油比，以及巖石比面、孔隙度、孔隙結構、滲透率、流體飽和度等;同時對應大量的參數和符號，除了常用的p、T和V外，如Bo、Bg、Co、Cg、Swi、Sg、So、K、Φ、σ、μ、θ等，理解和記憶非常困難，且容易混淆。

課程學習中存在的主要問題是學生對基礎知識的理解不夠深刻，記憶不牢固，不能舉一反三，靈活應用，從而造成基礎課程與專業基礎課程以及專業課程乃至工程實際應用的脫節。另外，對課程內容的接替性與應用性重視不夠，使得部分知識點銜接不好，多門課程甚至核心課程存在一定的重復內容，造成教學資源與教學時間的浪費，更為重要的是增加了學生負擔，降低了學生學習興趣和效率。

基于“油層物理”課程的基礎性、重要性、實操性而學時有限（總48學時，包含實驗課10學時，實際理論課38學時）的實際，需要優化教學內容和方法，加強課程銜接等理論研究和分析，以保證教學效果。

三、基于銜接關系分析的課程教學對策及應用

1.與基礎課程的銜接有助理解和應用。因地制宜引導學生利用之前學到的數學、物理、化學等基礎知識，結合油藏流體的特點進行引申和類比，一方面可讓學生感覺到熟練掌握基礎課程知識點的重要性，降低課程知識點的學習難度;另一方面可以針對性地提高自主分析和應用能力，從而增強學生的自信心和成就感，學以致用，有助于提高專業認可度。

在實際教學過程中，將對應專業概念用到的基礎知識點在課件中明顯位置詳細標出，包括教材對應章節和頁碼，便于學生回憶和對應，從而提高應用能力。而在講解過程中突出二者的區別和聯系，從而加深理解和認識。如第三章中油氣藏烴類的相態和氣液平衡中的油氣藏烴類的相態特征，明確指出其基礎是《現代化學基礎》第七章多相平衡，并從一般物質的規律應用到油氣藏的特定條件下;再如第八章儲層巖石中的界面現象中的界面張力和界面吸附，對應《現代化學基礎》第十三章界面現象和膠體分散系統。一方面使學生更容易理解和接受對應的知識點;另一方面也可適當節約重復講解的時間，提高教學效率[10]。

2.與后續專業課程的銜接有助于突出重點和激發興趣。“油層物理”的重要概念均將直接應用于后續的“滲流力學”“油藏工程”“油藏數值模擬”“提高采收率基礎”等課程學習中，因此務必讓學生對相應的概念和知識點從原理上完全理解到位，做到融會貫通。

在實際教學過程中應著重加大此部分重點內容的講解和練習，如孔隙度、滲透率和飽和度等概念，以及達西公式和相對滲透率曲線等內容，在課時分配時進行傾斜，并特別強調該內容的應用形式舉例，如從驅油效率、波及效率和采收率等概念，擴展介紹提高采收率的主要方法和技術原理，從而引申到后續專業課程“提高石油采收率基礎”，讓學生對專業和課程體系形成一個整體概念，增強對重點和難點知識的理解和應用能力[11]。

3.與石油工程專業英語的銜接有助于克服記憶難點。如前所述，“油層物理”課程中的概念、參數和上下標，大多對應的是英語詞匯的縮寫，因此課程與專業英語學習之間存在較大的關聯性。為了便于學生理解和記憶，特別是區分比較相近的參數，在課件和講解中突出強調參數相應的英文全稱，從而做到舉一反三。如油、氣、水的飽和度Sw、Sg、So，參數S代表Saturation，下標w、g和o分別代表水相（water）、氣相（gas）和油相（oil）。同樣，對于泡點壓力pb和露點壓力pd以及臨界壓力pc等，均明確列出其對應英文單詞bubble-point pressure，dew-point pressure，critical pressure;對于更為復雜的參數Swi、Rsi，Bgi、Sor等雙下標的情況，采用英語含義的initial、residual等狀態詞匯，使學生記憶更加深刻。通過循序漸進地滲透，使學生在學習“石油工程專業英語”課程及實際專業學術文獻閱讀時取得事半功倍的效果[12]。

結語

綜上所述，以與“油層物理”內容銜接相關的先修及后續課程為切入點，可以有的放矢地優化“油層物理”的教學內容和教學方法，既可以優化授課時數而不失完整性和系統性，突出重點，化解難點，同時可以激發學生學習主動性，有效地緩解“油層物理”課程內容多、學時少的困境，提高課程的教學質量及教學效果，助力實現石油工程專業的教育培養目標。在此基礎上可進一步優化“油層物理”及相關課程教學大綱，為石油工程國家一流專業的建設和本博一體化培養方案的優化提供參考。

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Analysis and Application of the Connection Relationship of Petroleum Engineering Related Courses： Taking Reservoir Physics Course as an Example

HUANG Shi-jun， ZHAO Feng-lan

（College of Petroleum Engineering， China University of Petroleum-Beijing， Beijing 102249， China）

Abstract： Based on the characteristics of the course of Reservoir Physics， which has many abstract concepts and formulas， involves the knowledge of multiple fields， the knowledge points of physics， chemistry， physical chemistry， mathematics and petroleum geology involved in the advance course of Reservoir Physics are systematically summarized in this paper. Combined with the basic requirements of the knowledge points of the follow-up professional courses such as Seepage Mechanics， Reservoir Engineering， Numerical Reservoir Simulation， and Increase the Crude Oil Recovery Rate for the course of Reservoir Physics， the teaching mode and the analysis of the key and difficult points of the Reservoir Physics course are further optimized. The analysis results of the Reservoir Physics course can provide an important reference for the class allocation and teaching methods in the teaching process of the course. It can further stimulate students interest in learning， improve the teaching effect of the course， and consolidate the professional foundation of students， so as to achieve the educational training goals of petroleum engineering major. It can also be used to optimize the teaching syllabus of Reservoir Physics and related courses， and provide a reference for the construction of the national first-class major of petroleum engineering and the optimization of the integrated training programs of undergraduate degree education and doctorate education.

Key words： Reservoir Physics; advance course; professional course; connection relationship of the courses7892C066-5701-4AAD-972E-E5F082A261B7