油藏数值模拟仿真实践教学的研究

胡海霞(长江大学工程技术学院，湖北 荆州 434020)

0 引言

油藏数值模拟是随着计算机的出现和发展而兴起的一门新兴学科。它是利用计算机求解油藏数学模型，模拟地下油水流动，给出一定时间油水分布，预测油藏动态。在国内外得到了迅速发展和广泛应用。目前定量描述非均质储层中多相渗流规律的唯一方法就是油藏数值模拟。油藏数值模拟可以解决其他方法无法解决的问题。对于其他方法可以解决的问题，数值模拟方法可以更快、更经济、更方便、更可靠地解决，并提高了其他分析方法的可信度[1]。

1 油藏工程课程教学现状

油藏工程课程是石油工程本科专业的专业必修课，是一门理论与实践结合较强的综合性课程，也是该专业最难的课程之一。主要介绍油田开发方案设计和动态分析方法的综合性石油开发技术学科，使学生能够对油藏开发方案进行设计和评价，并能够应用相关的开发驱替理论和工程方法来预测和分析油藏的开发动态。

传统的教学过程主要是以老师讲授为主，而且教学内容以教材为主。学生自主学习时间较少，接触实际案例的机会更少，导致部分学生对知识的理解不透彻，上课提不起兴趣，期末挂科率较高，已经不能适应新工科发展的需要。因此，为了尽快适应激烈的竞争环境，更好完成本课程的培养目标，提高教学效率和质量，有必要积极探索“以学生为中心”的教学内容和教学方法，及时引入更多的现场案例、项目、虚拟仿真实践等进行强化训练，培养高质量复合型人才。

2 油藏数值模拟实践教学内容及教学方式探索

油藏数值模拟技术其实就是将仿真模拟技术应用于油藏实际开发中，是通过数值模拟软件CMG、Eclipse 等将油气田真实情况反应在计算机上面。将油气田直观地展现在学生面前，能有一个定性与定量的认识，让学生获得对研究对象的感性和理性的认识。油藏数值模拟仿真实践教学既要兼顾基本理论知识，又不能与实际应用脱节，这就需要有合理的教学内容和教学方式[2]。

2.1 教学内容上与油藏工程课程基本教学内容相结合

作为实践实训课程，在教学过程中，应结合学生基础，选择合适的内容进行实践教学，将课本理论知识和电脑模拟实际操作过程融合在一起，将所学知识在数值模拟的过程中得以应用，在应用中提高学生学习兴趣和对理论知识的理解。

将油藏数值模拟实践的教学内容分解为几步走，根据各知识点之间的逻辑关系，从基础知识点入手。鉴于学生对软件的陌生，可以先从机理模型练习开始，由浅入深，激发学生的学习兴趣和热情。机理模型部分，不仅可以让学生轻松了解软件的模块、参数，并且可以模拟基本理论知识。比如：油藏非均质性；油藏的压力、温度系统；驱动类型；储量评价；基本面积注水井网等。这些特征都可以在三维模型图、二维曲线图上显示，让学生拥有直观的认识。学生熟悉了软件，巩固了基本知识之后，便可以开始项目式教学。使学生不仅能够掌握基本理论知识，而且也为培养本专业学生解决工程问题的能力奠定了基础。

2.2 教学方式上探索项目式教学方式

对独立院校石油工程专业的“人才培养方案”均包括“综合应用所学知识分析和解决石油工程实际问题”。在教学实践过程中，通过给定某油藏的一些基础数据和开发数据，要求学生完成相关内容的设计，编制相关的图件，培养学生能够熟练运用专业知识解决实际油藏开发中的问题的能力。

本校油藏数值模拟实践实训课程时间是5周，周学时20。时间集中且较为充裕。将学生分为不同的小组。每个小组需要完成前期资料整理，数据处理，模型建立，方案设计，开发指标预测。教师制定任务表，每位小组成员的任务分配由小组成员自己商定，教师定期检查进度，小组最后形成报告，报告要求有理有据，有图件、数据说明。实践课程最后安排小组代表面向全班同学汇报该组推荐的最优方案，由学生自己评选出最佳方案小组，教师给予点评并适当给出奖励。教学过程中，由于学生初次接触实际油田开发，不论是从软件的角度还是理论知识，问题几乎每时每刻都会产生。在解决问题的过程中，因为小组较多，教师不可能给每个小组解决每个问题。所以教师提供了几种解决问题的方法：自己尝试解决软件问题，网上搜索同类问题，专业论坛搜索、期刊文献搜索等一切学生可以想到的办法。这样的过程培养了学生发现问题，解决问题的能力。这样一种项目式教学方式，不仅培养了学生解决问题的能力，并且对学生心理上遇到问题不要退缩，坚持尝试着去解决，最后终于成功所带来的喜悦会对他们产生深远的影响。在后续调查学生意见反馈的过程中，让笔者感触颇深[3]。

如图1所示，是学生在笔者给出的地质模型的基础上，根据自己的开发方案，设计出的井网。并模拟出20年之后的采出程度，含水率等开发指标。在这个实际油藏开发方案的设计中，学生会掌握大部分油藏工程理论知识，比如：储量计算、油藏非均质评价、开发层系划分、面积注水井网以及合理的配产等基本知识点。并且会涵盖对学生而言陌生的实际地质资料、实际开发生产数据、基本生产指标等数据。从图1可以看出，学生的方案并不完美，但能在项目式实践过程中，对自己所学知识进行应用，理论与实际相结合，对学生来说是一种实际应用能力的培养。

图1 实例反九点井网分布图

另外，实践教学过程中观察学生学习情况，及时与学生交流学习难度、接受程度等，根据具体情况调整教学内容和方式。

3 教学反馈总结

通过对本校2015级、2016级、2017级石油工程本科专业进行油藏数值模拟仿真实践教学后，部分学生反馈总结如下：

(1)在实践学习的过程中，学生们遇到了很多的问题，但经过反复思考和不断检查，终于找到了原因，也暴露了前期学生在某些知识方面的欠缺。实践才是硬道理。通过自己上手制定开发方案，使学生所学的知识不再只是纸上谈兵。

(2)学生在数值模拟实践学习过程中，不断发现错误，不断纠正，不断理解，最后终于圆满完成。让学生们感到在今后的学习或工作过程中，一定要不懈努力，不厌其烦地找出问题，逐个解决。只有这样坚持不懈，才能成功。如果轻易放弃，将永远无法收获成功的快乐。

(3)学生在回顾模拟实践课程过程中，感慨颇多。认为从理论到实践，整个过程是苦多于甜，困难重重，可喜的是最终都得到了解决，并且学到很多很多的东西。不仅可以巩固以前学过的知识，而且学到了很多书本上没有的知识。通过数值模拟实践课程，让学生领悟到，只有理论知识是远远不够的。只有将理论知识与实践相结合，才能提高学生的实践能力和独立思考能力。

(4)学生表示，仿真实践课程也让他们明白了思路即出路。有不懂不明白的地方要及时请教老师或者网上查询，专业论坛、期刊文献等都是可以解决问题的途径。只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

4 结语

应用型人才培养模式改革是民办高校教学改革的核心。油藏数值模拟是油藏工程与计算机程序相结合，预测各种生产条件下油藏动态的有效工具。它已成为油田开发方案的编制和确定、油田开发过程中生产措施的调整和优化、提高油藏采收率不可或缺的主要研究手段。油藏数值模拟仿真实践教学与油藏工程课程体系衔接，增强理论与实际工程的联系，提高了学生学习的兴趣，促进了教学质量和教学效率的提高。同时，油藏数值模拟软件的学习是专业发展的需要，是以市场需求为导向，以职业岗位为基点，将理论课程体系与职业技能课程体系相结合，将教学重点从传授知识为主转向培养学生的学习兴趣和能力为主，以实现课程教学改革的实践转型。