擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法教學(xué)石油工程論文

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一、擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法

所謂擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法，就是在教學(xué)中，將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)向所在專業(yè)的其他專業(yè)課的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，這種擴(kuò)展可能是同向?qū)Ρ?，也可能是反向?qū)Ρ?，從而讓學(xué)生在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中，將各門專業(yè)課之間的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)有效地串聯(lián)起來(lái)，形成對(duì)這個(gè)專業(yè)方向更加全面的認(rèn)識(shí)。擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法有如下幾個(gè)重要特點(diǎn)。

1.擴(kuò)展是所在專業(yè)方向內(nèi)的定向擴(kuò)展

相對(duì)于聯(lián)想教學(xué)法，擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法的最大區(qū)別是：該方法強(qiáng)調(diào)所授知識(shí)點(diǎn)是在學(xué)生所學(xué)專業(yè)方向內(nèi)的擴(kuò)展教學(xué)，而非全面的或者生活化場(chǎng)景的擴(kuò)展對(duì)比。聯(lián)想教學(xué)法關(guān)注的是某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解，因此，常常會(huì)用生活中特別容易理解的物品或者現(xiàn)象來(lái)與所授知識(shí)點(diǎn)建立一種聯(lián)系，可能是形態(tài)上的相似，或者發(fā)音上的相仿，從而加深學(xué)生的理解和記憶。這種聯(lián)想往往是在很大范圍內(nèi)的聯(lián)想，多數(shù)都脫離所在的專業(yè)背景。擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法更注重的是專業(yè)內(nèi)部專業(yè)課之間的聯(lián)系，其可供聯(lián)想的范圍有限，且強(qiáng)調(diào)是整體的認(rèn)識(shí)和理解。

2.對(duì)比有平行對(duì)比、同向?qū)Ρ群头聪驅(qū)Ρ?/p>

所謂平行對(duì)比，就是對(duì)比的知識(shí)點(diǎn)之間是平行的，比如講述深度的時(shí)候，選擇海拔、高度等來(lái)進(jìn)行對(duì)比，就屬于平行對(duì)比。同向?qū)Ρ?，即一個(gè)現(xiàn)象本質(zhì)上是一致的，但在不同的學(xué)科中，其作用是不一樣的。反向?qū)Ρ龋粗R(shí)點(diǎn)之間是一個(gè)反向關(guān)系，比如一個(gè)闡述流體的流出機(jī)制，一個(gè)闡述流體的流入機(jī)制，但二者之間本質(zhì)上是相通的。

3.強(qiáng)調(diào)各門專業(yè)課之間的關(guān)系

由于教學(xué)中的擴(kuò)展是限定在學(xué)生所在專業(yè)的定向擴(kuò)展。因此，需要教師對(duì)各個(gè)專業(yè)課都能有較好的認(rèn)識(shí)，以便實(shí)現(xiàn)科學(xué)的教學(xué)。擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法提供了一個(gè)手段，就是將各門專業(yè)課之間的聯(lián)系挖掘出來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和融會(huì)貫通的能力。

4.形成對(duì)所學(xué)專業(yè)的整體全面認(rèn)知

擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法的目的是讓學(xué)生在一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)下，形成對(duì)所學(xué)專業(yè)的全面認(rèn)識(shí)。因此，該方法的落腳點(diǎn)并不在某個(gè)概念的闡述，而在整體的認(rèn)知。基于這種認(rèn)知，讓學(xué)生更能發(fā)現(xiàn)在某門專業(yè)課的缺陷和不足，同時(shí)也為其后續(xù)攻讀研究生或者就業(yè)選擇更細(xì)的專業(yè)方法提供一個(gè)全局認(rèn)識(shí)。

二、擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法在石油工程中的應(yīng)用

1.平行對(duì)比的應(yīng)用

筆者在教授“鉆井與完井工程”課程時(shí)發(fā)現(xiàn)，關(guān)于深度的概念極度容易混淆。在這門專業(yè)課中，深度是指從轉(zhuǎn)臺(tái)面開(kāi)始計(jì)量的井眼軌跡的長(zhǎng)度，實(shí)際上也是鉆井中所有下井的鉆柱的長(zhǎng)度之和。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，深度的起始點(diǎn)不是地面，而是轉(zhuǎn)臺(tái)面。因此補(bǔ)心距（地面與轉(zhuǎn)臺(tái)面的高度）的大小將直接影響深度的大小。擴(kuò)展一：在采油工程中，我們說(shuō)的射孔的深度；在測(cè)井中，所說(shuō)的儲(chǔ)層的深度都是鉆井與完井工程中所說(shuō)的深度，即基于轉(zhuǎn)臺(tái)面的井眼軌跡的長(zhǎng)度，這個(gè)深度作為這口井的重要標(biāo)示，伴隨這口井一生。深度將永遠(yuǎn)是一個(gè)大于零的正值。擴(kuò)展二：由于深度是一個(gè)相對(duì)量，在工程中廣泛應(yīng)用。但在地質(zhì)中，用得相對(duì)較少。對(duì)地質(zhì)工程師來(lái)說(shuō)，他們不關(guān)注相對(duì)的位置，他們關(guān)注的是儲(chǔ)層的絕對(duì)位置，即儲(chǔ)層位置在大地坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，x，y和z。此處的z指的是海拔，它是指地面某個(gè)地點(diǎn)或者地理事物高出或者低于海平面的垂直距離，是海拔高度的簡(jiǎn)稱。這個(gè)z值可能是正值也可能是負(fù)值。它表征的是一個(gè)絕對(duì)位置，不會(huì)因不同的鉆井設(shè)備或者井眼軌跡而發(fā)生變化。建立聯(lián)系：用一個(gè)圖形來(lái)說(shuō)明，深度與海拔的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)目標(biāo)靶點(diǎn)確定后，地質(zhì)工程師給出其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，鉆井工程師需要根據(jù)地面條件及地下條件設(shè)計(jì)相應(yīng)的井眼軌跡，以期實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確中靶。到達(dá)這個(gè)目標(biāo)點(diǎn)（絕對(duì)位置，海拔概念）的軌跡千差萬(wàn)別（相對(duì)長(zhǎng)度，深度概念），對(duì)應(yīng)的深度也可能有巨大的差異。通過(guò)闡述、對(duì)比聯(lián)系讓學(xué)生加深對(duì)這兩個(gè)概念的認(rèn)識(shí)，掌握其用法和區(qū)別。

2.同向?qū)Ρ鹊膽?yīng)用

“鉆井與完井工程”課程中講授壓力控制一章時(shí)，會(huì)講到發(fā)生溢流進(jìn)行關(guān)井作業(yè)后氣侵及其對(duì)鉆井的影響。其中會(huì)講到一個(gè)圖，即關(guān)井后由于地層流體不斷進(jìn)入井筒，井筒中壓力分布不斷發(fā)生變化，表現(xiàn)在地面的立管壓力和套管壓力逐漸升高，且變化的程度不一樣。對(duì)于高滲連通性好的儲(chǔ)層，壓力上升的速度較快。因此，可以采用氣侵關(guān)井后立管壓力和套管壓力變化曲線粗略判斷井控的難易程度，地層壓力大小和地層滲透率大小。同向?qū)Ρ龋涸凇霸嚲治觥睂I(yè)課程中，會(huì)講到壓力恢復(fù)試井。即油井生產(chǎn)一段時(shí)間后，突然關(guān)井，采用壓力計(jì)測(cè)量井底壓力的變化情況。進(jìn)而繪制壓力曲線，采用試井分析的方法求取地層壓力、儲(chǔ)層參數(shù)、表皮系數(shù)等參數(shù)。試井中，關(guān)井后有一段井筒儲(chǔ)集效應(yīng)，即地層流體還會(huì)繼續(xù)進(jìn)入到井筒。其流動(dòng)的原理與鉆井中因?yàn)闅馇侄P(guān)井的原理是一致的。建立聯(lián)系：展示兩張圖，一是“鉆井與完井工程”中的壓力變化曲線，二是“試井分析”中的一條典型的壓力恢復(fù)曲線。通過(guò)圖形闡述其相同之處，結(jié)合試井中能計(jì)算的參數(shù)，反過(guò)來(lái)講述鉆井中壓力變化所包含的意義。

3.反向?qū)Ρ鹊膽?yīng)用

在“鉆井與完井工程”這門專業(yè)課程中，會(huì)反復(fù)講授一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：壓力及其應(yīng)用。鉆井中，為了實(shí)現(xiàn)安全鉆井，往往采取衡或者過(guò)平衡鉆井，即保證鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力大于地層壓力。在這種情況下，鉆井液將會(huì)在壓差的作用下進(jìn)入到地層，從而形成對(duì)儲(chǔ)層的傷害。壓差越大，儲(chǔ)層越疏松，濾失進(jìn)入地層的鉆井液越多，同時(shí)鉆井液自身的性能也會(huì)影響濾失量的大小。反向擴(kuò)展對(duì)比：鉆井過(guò)程中鉆井液向地層濾失，與采油過(guò)程中，地層中的原油向井筒流動(dòng)具有相似性（“采油工程”課程的內(nèi)容），只是流體流動(dòng)的方向不一致，但其流動(dòng)的機(jī)理是一致的。而在“滲流力學(xué)”一門專業(yè)課講授過(guò)一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，徑向流動(dòng)產(chǎn)能方程（“滲流力學(xué)”課程的內(nèi)容）。建立聯(lián)系：在黑板上手寫徑向流動(dòng)產(chǎn)能方程，讓學(xué)生回顧其推導(dǎo)過(guò)程。從方程中，解釋影響產(chǎn)能的正向因素：儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)層滲透率、生產(chǎn)壓差。影響產(chǎn)能的負(fù)向因素：流體粘度、儲(chǔ)層傷害及泄流面積。同樣的類比也可用于鉆井中的泥漿濾失，其濾失量的影響因素與生產(chǎn)中徑向流動(dòng)的影響因素是類似的。通過(guò)回顧一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，建立起兩門學(xué)科的聯(lián)系，同時(shí)加深對(duì)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。

三、結(jié)論和認(rèn)識(shí)

基于多年的專業(yè)課教學(xué)，提出了一種針對(duì)石油工程專業(yè)課的教學(xué)方法—擴(kuò)展對(duì)比教學(xué)法。該方法重點(diǎn)在于建立一種專業(yè)課間的關(guān)聯(lián)，通過(guò)對(duì)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的定向擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的有效串聯(lián)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)的同時(shí)，逐漸樹(shù)立對(duì)所學(xué)專業(yè)的整體全局認(rèn)識(shí)，做到融會(huì)貫通，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

作者：羅萬(wàn)靜 單位：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院