油藏数值模拟课堂教学改革探索

摘  要：油藏数值模拟是一门具有综合性和复杂性的学科，采用数值计算方法，利用计算机软件解决油藏问题，模拟油藏开发的具体效果，从而在油藏开发中获得最优效益。为培养新型创新人才、激发学生自主学习并掌握专业知识应用于实践，针对油藏数值模拟课程的教学方案和教学模式做出一定程度的改变，以实现创新人才的个性化培养。如何充分利用多样的教学模式，改变传统的人才培养模式成为石油工程专业教育的新课题。该文主要从油藏数值模拟课程的教学方法改革展开，研究促进学生自主性、创造性和竞争性的新方法，以此达到培养石油专业应用型人才的目的。

关键词：油藏数值模拟;教学模式;应用型人才;教学改革;项目方案

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）28-0142-04

Abstract： Reservoir Numerical Simulation is a comprehensive and complex subject. It uses numerical calculation methods and computer software to solve reservoir problems and simulate the specific effects of reservoir development， so as to obtain the best benefits in reservoir development. In order to cultivate new innovative talents， motivate students to learn independently， and apply professional knowledge to practice， a certain degree of change has been made to the teaching plan and teaching mode of the reservoir numerical simulation course to realize the personalized training of innovative talents. How to make full use of various teaching modes and change the traditional talent training mode has become a new subject of petroleum engineering professional education. This article mainly starts from the reform of the teaching method of the reservoir numerical simulation course， and studies new methods to promote students' autonomy， creativity and competitiveness， so as to achieve the purpose of cultivating applied talents in petroleum majors.

Keywords： Reservoir Numerical Simulation; teaching mode; applied talents; teaching reform; project plan

油藏数值模拟是利用计算机建立三维地址模型从而模拟实际油田的开发和预测油藏动态的一门技术，早已成为油气田开发中不可或缺的方法，普遍应用于各种油气藏开发过程中。这是一门综合性很强的课程，结合油藏地质和油藏工程原理，以渗流力学、数学物理方程和计算方法为基础，使用计算机应用油藏数学模型，研究地层中各项流体的渗流规律、原油的复杂驱油机理及剩余油分布，进而模拟整个油藏开发工程，在油气田开发过程中进行大规模决策、评价油藏和油藏产能的诊断和提高[1]。由于油藏数值模拟涉及多方面多学科的知识，在教学任务和教学方法上需要进一步地思考和改进，以培养学生的自主学习意识，以及对知识的掌握和应用于实践的能力，从而在时代进步过程中更好地培养创新型实践人才。

一、当前油藏数值模拟课程现状

（一）教学模式单一化，缺乏个性指导

油藏数值模拟课是在学习完油藏工程、采油工程、渗流力学和油层物理等专业课的基础上，对石油工程专业知识的实际应用和升华。但通过研究发现目前国内部分高校习惯将几门课程相独立，学生无法将几门课程的知识相关联并加以运用，这也使整体课程体系不够完善。油藏数值模拟能锻炼学生的思维，增强分析解决问题的能力，对今后勘探开发石油工作有重要的作用。但是部分高校仍然保留传统教学模式，没有将科技和现有教学资源充分利用，从而无法提高学生的创造性。

（二）应用型高校科技创新与社会需求实际脱节

油藏数值模拟是一门需要高专业性、高逻辑性的课程，内容包含了石油专业课知识和数学有关概念，所以比较抽象、难懂。而现在大多教学过程往往只注重理论知识的讲解，忽略了技能的实践，以至于学生无法尽快适应油气藏开发工作。再加上难度较大，学生积极性不高，对课程内容也是一知半解，更别提将理论和实践相结合。油藏数值模拟是油气藏开发过程中必不可少的一部分，精准地掌握课程知识是教师对学生的期望，同时也是教师的任务。但是教学效果往往和预期有所差距，极少数学生可以在教学过程中理解数值模拟理论知识，以及熟练运用软件去解决问题。所以对于实际问题的解决、处理真正需求的时候就会手忙脚乱，不知从何处下手。

（三）课程内容复杂

当前教学体系中，油藏模拟和渗流力学、油藏工程几门课程的独立性较强，以至于油藏课程总体系相对不是很完善。油藏数值模拟课程虽然是选修课程，但却是综合多门学科及连接油藏工程和地质工程的桥梁。目前国内大多数高校的教学模式和传统教学并无太大差别，没有在时代发展中保持同步协调，未充分利用现有的资源进行多样化教学。例如：教学过程中对理论知识的讲解和传授非常重视，但是却忽略了理论与实践相结合，缺乏知识应用和技能实训;针对学生的教学板块缺乏侧重点的区分，没有形成系统的知识体系，最后导致学生真正实践于油藏开发时并不能从容应对所出现的问题。油藏数值模拟是门比较综合和复杂的课程，仅仅通过一个学期四十个课时是不能让学生完全掌握和吸收其中的知识的。如果想在今后实际工作中运用数值模拟解决实际问题，除了需要学生在课堂上跟着老师的思路学习之外，更要在课堂之外发挥自主能动性，积极主动复习课堂知识，攻克难点，多阅读文献，从而理解油藏数值模拟在实践中的应用。

（四）专业基础不牢固

最近几年，响应国家号召，石油专业招收的研究生部分是跨专业过来的，本科阶段没有学习过石油方面相关的知识，缺乏对油藏的基本认识与思考。针对这部分学生，需要老师不能直接频繁地用专业术语及对涉及综合知识的淡化，而是需要主观引导和客观解惑。研究生相对于本科生而言，自学能力和学习意识要强化一些，但是刚步入研究生阶段的学生们，往往需要老师指引方向才能努力向前。因此，在油藏数值模拟课程的教学过程中更需要授课老师的细致引导。

研究生教学中，更需注重将理论知识应用于实践，但是目前并没有一套完整系统的教学体系将综合性理论知识和产业实践相结合。事实上，不仅仅是跨专业研究生，还有一些对基本专业知识掌握薄弱的同学来说，直接进入油藏数值模拟的学习中也会很茫然。如果学生从一开始就对理论知识缺乏求知欲，或者短暂地学会课本知识而不能在实验中得到自我认识和思考，毕业之后也很难从事石油开发。

（五）开发环境复杂

石油作为最主要的能源，人们的需求日益增加，各国之间对于石油的生产、竞争也更加激烈。从二十世纪九十年代开始，我国石油开采量不断增加，但我国石油资源多分布在东西部地区，并且西部地区大多分布在山地、沼泽等恶劣环境中，这无疑给开采行动制造了许多难题。在新疆准噶尔盆地存在我国陆地的重要油气富集地，蕴含巨大的油气潜力，但是在开发中却面临着地质条件复杂、工程难度大和成本太高等挑战。目前的学科特点和培养方案很难满足现在的石油发展需求，目前石油工程专业知识已不能满足实际复杂的油气生产需要，因此需要对教学方法和培养方案进行改革。由于近年能源开发取得重大突破，油气勘探步伐不断加快，更好、更快地培养石油工程专业人才显得至关重要。特别是我国一些重要油气富集地所蕴含的致密油气潜力巨大，但开发中面临着许多挑战。以目前的学科特点和培养方案很难满足现在的石油发展需求，因此需要改革教学方法和培养方案。

二、项目实施

为全面贯彻全国教育大会、新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，落实《中国石油大学（北京）克拉玛依校区关于落实立德树人根本任务和“高层次、应用型、国际化”人才培养目标的意见》要求，推进教育教学改革研究，提升人才培养质量，以及解决现阶段出现的种种问题，开展油藏数值模拟课程教学方法改革的需求十分迫切。“石油工程专业人才培养方案”指出，本专业的人才培养目标是掌握本专业所必须的工程科学基础理论和专业知识，油藏数值模拟对于石油工程专业学生从事石油行业有重要作用[2]。为了顺应时代的变化，各大高校都在努力培养高质量人才，为了适应新形势的变化，我们也应该顺应新的要求，进一步提升培养规格，完善培养方案。在油藏数值模拟方面，本校也应该加强学科特色，突出专业特点，逐步把特色变为学校优势。另外随着油气资源品质的劣质化和老油田开发进入中后期， 国内也急需破解这些难题的新理念、新技术和新实践。

（一）改革目的

本文主要是研究让石油工程专业学生基本掌握油藏数值模拟技术和方法，培养学生用智能方法解决油藏问题，在当前课程体系中，油藏模拟和渗流力学、油藏工程课程相互独立，造成油藏课程总体不完善，所以如何建立清晰的培养目标来构建明确的教学标准、推动油藏模拟课程与油藏工程和渗流力学课程的相互渗透是本次教学方法改革的核心所在。

随着近年来科技和经济的发展，应用型创新人才炙手可热。要培养出油藏数值模拟方面的创新人才就要老师们将最新最好的技术倾囊相授，只有掌握了新的热点、新的信息，才能逐渐成长为创新型人才。这也是这次教学方法改革的目的所在。

（二）项目改革内容

首先，针对油藏数值模拟课程的理论教学内容不是单一的固定课本教学，并且会针对班级同学学习情况适当地加入一些油藏工程和地质工程的内容。该项目旨在推动油藏模拟课程与油藏工程和渗流力学的相互渗透，从而对油气藏有全面的认识。其次在实践方面，通过项目带动，改善用于支撑应用型办学的条件，极大地丰富了高校实践教学资源，转型试点高校和项目单位成为承担省级项目的主力。在课程体系实习中，当前实践课程包括地质认识实习、生产实习和毕业实习。这些实习虽然可以满足基本专业培养需要，但是对人才培养的提升还不够。这些实习的方式和内容相对陈旧，并没有和现代化需要相结合。为了保障一体化项目能够深入开展实施并取得理想的结果，一体化团队需要高效和技术性较强的工作平台。需要思考的是如何培养学生处理复杂油气藏的能力，推进油藏模拟课程建设，努力争取建成一批引领产业发展的高水平本科专业、服务区域和支撑产业转型升级的应用型专业。尤其针对新疆油区，要培养学生面对复杂油藏时具备数值模拟的能力，在工程地质一体化的基础上能够把握油藏模拟的关键。

（三）项目实施方案

1. 现代化教学

传统教学方式中，授课知识全部来自于老师在课堂上的讲述，一般来说一门课程四十个学时就要讲授完成。事实上，对于油藏数值模拟这门课程来说，四十个学时无法讲解完全部知识点，也无法保证学生能够吸收并应用到实际采油中。由于数值模拟课程的综合性和复杂性，教师们应先制定完善且合理的教学方案和教学体系，需要有侧重性地讲解知识并随着学生理解情况适时补充及安排实验。随着科技的进步，网络教学的出现可以让学生实现自我学习和补充。实施线上线下双教学的模式，学生课堂上没有理解或者忘记的知识可以课下打开老师的教学视频反复观看、充分理解。这种教学方式充分利用了网络平台的优势，让教学资源可以被更广泛接收。这样不仅对老师的授课内容进行了记录，而且大大提高了同学们的学习主动性，能够充分发挥同学们的主观能动性。