油田应用化学课程课堂教学技巧浅析

周成裕 范雨竹 暴丹 张鹏

摘要：油田应用化学包含钻井化学，采油化学以及集输化学这三个大类。每一个大类里面又含有不同的小类知识点。这些知识点的教学目标、教学特点以及相对应的教学技巧各有不同，主要包括分析知识点的联系和穿插，设计知识点和生活的关联，扩展学生感兴趣的内容以及将理论和工程实际相结合。

关键词：油田应用化学;教学技巧;钻井化学;采油化学;集输化学

Abstract：Applied chemistry of oilfield includes three major categories：drilling chemistry，oil production chemistry，gathering and transportation chemistry. Each major category contains different knowledge points of subcategories. The teaching objectives，teaching characteristics，and corresponding teaching skills of these knowledge points are different. They mainly include analyzing the connection and interleaving of knowledge points，designing the connection between knowledge points and life，expanding the content that students are interested，and integrating theory with engineering practice.

Keywords：Applied chemistry of oilfield;Teaching methods;drilling chemistry;oil production chemistry;gathering and transportation chemistry

前言

《油田应用化学》是我校特色专业-应用化学专业油田化学方向开设的一门64学时的专业方向限选课。课程主要介绍用化学的方法解决在钻井、采油以及油气集输等方面存在的主要问题。课程要求学生掌握油田应用化学的基本知识、基本原理和实验技能。通过本课程的系统学习，培养学生把化学剂结构、性能、作用机理、地层地质条件及工作液施工参数诸方面结合起来，培养学生综合分析问题并解决实际问题的能力，提高学生对某一领域的兴趣。随着油气资源的不断开发，如何确保复杂地质条件下的钻探成功率、如何提高油气采收率、如何有效保护资源和环境等，是当前面临的主要技术难题。而油田化学方法在解决以上难题中的作用及其有效性越来越突出，越来越受到高度重视，故如何让油田应用化学方向的学生学好该门课程显得日益重要。

油田应用化学是化学与石油工程交叉形成的科学，主要探索工程技术问题的化学本质，研制化学添加剂和工作液配方，探讨化学协同作用机理以及制订油田化学应用技术措施。具体内容包含钻井化學，采油化学以及集输化学。这三部分的内容涉及不同的章节，针对的条件不同，所以教学过程中的授课技巧和教学特点也是有所不同，以下将对其一一阐述。

一、钻井化学部分

钻井化学这部分主要研究钻（完）井和水泥浆体系的性能及其控制与调整。包括添加剂的作用机理、合成、筛选、改进和应用。这部分内容涉及的钻（完）井液的知识难度相对较小，学生在之前已经修读了钻井液工艺学、表面活性剂等课程，本课程中的钻（完）井液化学重点是介绍工程实际问题的解决方法，比如复杂情况下的钻井液技术、保护油气层的钻井液技术等，教师将最新的研究进展和具体的研究项目相结合，这样学生可以在回顾已经知识，运用相关理论知识，对出现的具体工程问题能进行自己的理解和分析，继而提出解决问题的方法，为即将走上工作岗位可以提供一个很好的锻炼。对于固井涉及的水泥浆化学虽然之前没有涉及，但是和钻井液化学一样都是井筒工作液，同时，由于钻井和完井是同时进行的，在工程实际中，两种体系需要兼顾彼此的性质。所以在讲解这部分内容时，不能分开单独讲，而是需要在中间穿插。比如隔离液，虽然这部分内容出现在了水泥浆体系中，大部分考虑的也是和水泥浆的配伍性，但是实际上，钻井液的性能和它也是息息相关的，所以这种“穿插式”的讲解能让学生更加容易理解和分析。

二、采油化学部分

采油化学部分主要研究油层改造和油水井化学改造问题。包括改造方案、添加剂的作用机理、合成、筛选、改进和应用。涉及采油过程中的众多化学问题。主要分油层化学改造用剂和油水井化学改造用剂。油层化学改造主要就是指提高采收率，所以这一部分内容可以结合学过的石油与天然气地质基础，要求学生掌握强化采油基本原理、采收率与影响采收率的因素，聚合物水溶液的性质及聚合物溶液在孔隙介质中的流动特征，驱油用表面活性剂的结构要求及其类型等，尤其对于剩余油、残余油、波及系数和洗油效率等概念性的知识可以用生活中打扫房间的形式加以说明，这样学生能够更加容易理解，并且也能乐意去找各种不同的方法，而对于其中的机理，则可以用学过的基本知识去解释。如增加洗油效率为何可以用表面活性剂，这个原理就如同洗衣服用洗衣粉是一个道理，对于亲水油层，体系将自发增加水固界面，减少油固界面，水自发地将油排开，提高了洗油效率，原油采收率高。此外，由于这部分知识可以以肉眼可见的形式展现出来，故可以采取到实验室观测和实验视频相结合的形式加以讲解。

油水井化学改造涉及的内容就相对比较多，但是这些内容都是有彼此联系的。酸化的目的是为了能够将不必要的杂质去除掉，给压裂做好的铺垫，所以这两块知识点可以融会贯通的讲解，并且部分的酸液体系和压裂液的添加剂有很多类似的化学剂，比如稠化剂、交联剂、助排剂、黏土稳定剂等等，所以一旦讲到这些知识点的时候需要着重讲解两者的区别，这样就更有利于学生对这些内容的理解和运用。对于酸化和压裂而言，其目的就是给油气提供一条很好的导流带，所以可以用汽车在公路上的行进作为例子，宽的公路汽车开快，而道路窄的地方汽车就会开始拥堵。在油水井化学改造中，调剖堵水也是一个非常重要的内容，对于这个知识，需要给学生讲明白，实际上对于化学而言，调堵是一个意思，只是一个针对生产井一个针对注水井。比如针对生产井的堵水，为什么这么做，其实道理很简单，就是由于油层的非均质性及开采方式不当，使注入水及边水沿高渗透层及高渗透区不均匀推进，在纵向上形成单层突进，在横向上形成舌进，使油井过早水淹。堵水就是在化学堵水中将化学剂注入到油井高渗透出水层段，降低近井地带的水相渗透率，减少油井出水，增加原油产量的一整套技术。另外，注水井的调剖技术可以和提高采收率相结合的讲解，因为这个调剖的目的就是提高二次采油的采收率。

三、集输化学部分

集输化学主要研究设备和管道的腐蚀与防护、原油的破乳与乳化、原油的降粘与降阻输送等问题。涉及原油集输和预处理中的众多化学问题。腐蚀部分相对简单，因为学生都学过物理化学、无机化学等基础课，主要介绍化学腐蚀和电化学腐蚀，所以基本进入狀态很快，在了解了腐蚀的基本原理之后，再讲解设备、管道的腐蚀和防护技术，同时结合实际工程问题（比如在酸性气体存在下的环控保护液对套管的腐蚀和防腐情况），这样可以较好地加深学生的理解。对于原油的破乳与乳化问题，主要是关于表面活性剂的问题，由于已经修过相关课程，所以这一点学生应该很容易记忆，而对于乳状液的形成的三个条件，则需要强行记忆，这三个条件单一的去记容易忘，可以结合学生日常感兴趣的话题去记就很容易记（如男女学生之间谈恋爱的问题），第一个条件需要两相（男生和女生），第二个条件需要乳化剂（男女生引起兴趣的介质，如兴趣、性格等），第三个条件就是需要搅拌，增加能量（男女生之间需要通过相互关心，写句暖心的话，送个贴心的小礼物等），这样也许过了很久学生依然可以记住乳化剂形成的三个条件。原油的降粘与降阻输送整个内容需要讲解的不是太多，学生主要以掌握基本概念为主。但是为了加深学生对这一块内容的理解，可以用例如辽河油田的油雕作为高凝点油的实例，用相关的图片加以展示说明。此外，由于对于黏度较高的油大部分含有蜡，所以可以将清防蜡的知识在这个内容中穿插讲解，这样能让学生更容易理解和记忆。对于降阻的这部分知识点，只有简单的减阻率的计算，这样比较抽象，可以在课后到实验室结合实验室的摩阻降低测定仪，让学生有个感官的认识，充分理解降阻的含义。

四、结论

通过课程的学习，使学生掌握油田化学品的现状和发展趋势，熟悉一些主要油田化学品的生产工艺，了解其基本原理，掌握一定的油气田开采方面的专业知识，提高学生解决实际问题的能力，能够根据生产实际的需要，根据同类化学剂的作用原理，进行分子设研制开发新型的油田化学剂，为今后从事相应的工作奠定一定的理论基础。

参考文献

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[2]刘静，胡媛媛.大学课堂教学交互方法研究[J].科教文汇（上旬刊）.2020，（04）：44-45.

[3]张鹏，李婷，贾振福，等. 集输化学课程课堂教学技巧浅析[J].科技信息.2017（21）：5

基金项目：本文系重庆市高等教育教学改革研究项目“新工科背景下的“探究式+传帮带”导师制模式培养学生创新能力的探索与实践”（项目编号213339）和重庆科技学院教学改革研究项目（项目编号202029）的研究成果。

作者简介：周成裕（1983-），男，汉族，浙江宁波人，博士研究生学历，重庆科技学院化学化工学院，副教授，主要从事油气田化学品合成及化学增产措施研究。