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二、CDIO理念下的安全工程教學改革

（一）基于CDIO理念的課程體系建設

課程體系與專業培養模式息息相關，構建合理的課程體系是培養安全工程高素質人才的關鍵。在此，我院擬結合安全工程專業的自身特點，以學生個性化發展為核心，以未來職業規劃為導向，基于CDIO理念構建相應的課程體系，形成一、二、三級課程群。安全工程專業的課程體系見圖2。其中，一級項目為安全工程導論課（安全科學發展動態）及畢業論文（設計），學生能夠從中受到構思、設計、實現、運作的系統訓練。二級項目由公共基礎類課程、專業基礎類課程、專業類課程、專業特色課程等組成，專業類課程又可以進一步歸類為安全管理類、安全技術類；各門課程之間相互聯系，針對具體課程開設課程設計；三大實習包括認識實習、生產實習、畢業實習，旨在促進安全理論知識和工程實踐的融會貫通。二級項目主要以專業學習過程中的實踐、創新、綜合能力培養為目標，鼓勵學生參與各類創新創業項目。三級項目在二級項目下進行拓展，為加強核心課程與二級項目而設立的相應課程群，如安全管理類課程包括管理學概論、安全管理與安全法學、安全心理學、保險與安全經濟學等。　CDIO理念下的安全工程課程體系區別于傳統的重理論而輕實踐的教學模式，重在培養學生的創新意識、團隊協作精神和理論聯系實際的綜合能力。通過采取實驗課程的研究性教學、特定專業課程設計的設置、創新創業項目資助來貫穿相應的核心課程，學生可望提高學習的積極性。

（二）實驗課的研究性教學

研究性教學是引導學生從自然、社會和生活中選擇并確定與專業相關的課題開展研究，主動思考，主動實踐，從中吸收知識、運用知識、解決問題，從而提高綜合素質的一種實踐活動。實驗教學作為本科教學的重要組成部分之一，體現出綜合性、直觀性等特點，能夠激發學生的創造性思維，有利于提高學生的實踐能力。將研究性教學理念引入安全工程專業的實驗課程教學中，完全相符CDIO工程教育理念。安全工程專業的研究性實驗教學內容可區分為基礎性、綜合設計性、創新性三大類。基礎性實驗教學主要為強化專業理論理解和培養基本的實驗技能、動手能力；綜合性實驗教學旨在培養學生綜合運用所學理論和專業知識，分析、處理工程和前沿課題中的安全問題；創新性實驗是整個實驗教學的核心，由學生自發組建研究小組，圍繞教師的研究項目或學術前沿課題，通過查閱文獻、搭建實驗平臺、收集數據等，達到良好的實踐效果。因此，CDIO工程教育模式要求高校應加大安全工程專業的綜合設計性和創新性實驗的扶植力度。此外，高校應該大力建設開放性實驗室，向全體本科生開放，為學生參加各類學科競賽、自主實驗、參與創新項目、參與教師科研項目提供平臺。開放性實驗室可成為學生備賽的訓練場，自己動手，積極性增加，也提高了實驗設備的利用率。學生借助該平臺選定實驗課題、選擇儀器設備、擬定實驗方案、處理實驗數據和分析實驗結果。指導老師和實驗室管理人員在實驗室開放、實驗資料、解答實驗問題等方面為學生提供全方位服務，給學生創造一個研究型的學習環境。同時，實驗室還為全校學生創造了一個交友的平臺，許多獲過獎項的學生在這里可以起到很好的示范作用，高年級引導低年級，研究生指導本科生。安全工程專業實驗室必須加大相應的經費投入。各高校可以結合本校特色，設置安全系統工程實驗、安全人機工程實驗、工業通風實驗、礦井通風與除塵實驗、火災爆炸實驗、機械安全實驗、安全檢測實驗、電氣安全實驗、鍋爐與壓力容器實驗、地下工程安全防治實驗、軟件模擬仿真實驗等。

（三）多樣化的實習教學模式

認識實習是讓學生了解安全工程專業的主要知識點及職業特性，為后續的專業學習奠定基礎；通過共建校外產學合作認識實習基地，采取教學參觀與專題講座相結合的實習模式，加深學生對安全工程專業的認識。生產實習是在系統掌握安全工程專業基礎課與專業課程后實施，實習地點盡量滿足多樣化，如港口碼頭、建筑施工現場、火電廠、變電站、化工廠、造船廠、礦山等。畢業實習單位可由學生自主與就業單位取得聯系，或由指導老師推薦。畢業實習的內容可以涉及機械制造、石油化工、礦山、核電、建筑、道路交通、港口、酒店消防、地鐵施工、金融保險、安監部門等多個領域，與地區經濟建設、生產實況、科研現狀緊密結合。依據CDIO教育理念，必須加強校企合作，建立長期穩定的實習基地，以保障各類實習基地的有效性與延續性。

（四）課程設計與畢業設計的多樣性

課程設計主要以專業知識為基礎，是安全工程專業人才培養的重要實踐環節，有助于學生深入理解和靈活應用所學的專業知識，并且可以進一步提高學生的綜合應用能力與團隊協作能力。當前課程設計普遍存在一些不足之處，如課程設計題目偏少、時間安排不充足、教師重視程度不夠、考核方式不科學等，這是高校需要共同解決的一個問題。畢業設計是安全工程本科教學計劃的重要組成部分，其目的在于培養學生具有系統運用所學理論知識和技能分析和解決實際安全問題的能力，能夠從事安全技術與管理、安全科學研究及安全工程師的工作。安全工程專業畢業論文（設計）的選題應該緊扣學生的畢業實習單位，以便讓學生更早融入工程實踐中，適應新的社會環境。學生也可以根據未來的就業方向及科研興趣進行畢業設計題目的選擇，按照“導師—學生”雙向選擇的原則確定指導教師。保證畢業論文（設計）的選題盡量滿足工程設計需要，與實習項目相吻合。畢業設計題目類型多樣化，可涉及核電項目、建筑施工、公路隧道、煤礦水害、船舶重工、消防滅火、石油化工、銀行保險、礦山等多個行業的安全問題。

（五）科研訓練項目的設立

安全工程作為具有高度社會責任感的特色專業，要求畢業生在工作中要有較高的創新性思維和動手能力。開展科研訓練是遵循CDIO工程教育理念的重要手段之一，有利于創建良好的創新型學習環境。為提高本科生的科研能力、創新能力和實踐動手能力，了解安全學科發展的前沿和動態，可以組織和實施校級本科生科研訓練計劃項目。同時，專業教師還應該鼓勵學生積極申請國家級、省級大學生創新創業項目；學生也可以直接參與專業教師的在研課題。福州大學安全工程專業本科生近年獲批的立項課題涉及企業安全文化體系構建、煤礦水害防治、建筑施工用電風險管理、學生公寓人機不安全因素辨識、校園安全風險分析、大學生職業安全健康素質調研、手機人機界面設計、建筑工程安全培訓模式構建、防火涂料研制等。學生通過參與各類科研訓練，由此貫穿項目構思、設計、實施、運行的全過程，不僅拓寬了安全工程領域的科學知識，而且有助于培養自身的工程設計能力和團隊協作能力。

（六）教學團隊的建設

為更好地貫徹CDIO工程教育理念，必須建立一支優秀的教學團隊。當前從事安全工程專業教育的多數教師是在本科畢業后直接深造而走上教學崗位的，生產現場的實踐經驗比較缺乏。各個高校可以有計劃地安排青年專業教師深入工礦企業一線掛職鍛煉，并建立相應的獎勵制度；或主動聘請在各類企業中專門從事安全管理與安全技術的優秀工程科技人員到高校任教，彌補專職師資隊伍工程經驗不足的缺陷。安全工程專業教師要有終身學習的能力，不斷提高自身的工程實踐能力，以便及時將企業最新的技術進展反饋給本專業的學生。改革安全工程專業教師的考核方式，不能僅以論文為指標，還需注重教師的教學能力、工程實踐能力、團隊協作能力、人際交往能力和終身學習能力的綜合評價。實行本科生導師制。每個專業教師負責若干名學生的學業輔導，定期與學生進行直接交流，加強學生在職業道德、誠信和職業素質等方面的指引。

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一.課題研究的目的

本工程為2萬噸級液化泊位沉箱碼頭，地處某沿海地區。通過搜集相關資料，同時運用相關知識，對碼頭結構做出科學的設計，并且對碼頭進行合理的平面布置。

二.課題依據

根據工程實際，本設計擬采用重力式沉箱碼頭結構，碼頭規模為2萬噸級，功能為液體石油化工品碼頭。

此設計的依據：

(1)所學教材：水力學，水利工程制圖，水工鋼筋混凝土結構學，工程力學，結構力學，土力學，地基基礎，港口水工建筑物，港口規劃與布置等;

(2)圖集：港建標準圖集等;

(3)國家現行有關規范和標準：中華人民共和國行業標準.海港總平面設計規范，中華人民共和國行業標準.海港水文規范，中華人民共和國行業標準.港口工程荷載規范，中華人民共和國行業標準.重力式碼頭設計與施工規范，中華人民共和國行業標準.防波堤設計與施工規范、港口與航道土木工程師實務手冊，中華人民共和國行業標準.港口工程地基規范等;

(4)其他：中國海洋大學勘察設計開發院.萊州港擴建二期工程海洋環境影響報告書等。

三.意義

隨著經濟個球化的發展，運輸事業發展迅猛，運輸力一式也日漸多樣化，但是水上運輸做為承擔著大數量、長距離的運輸，以其成本低廉、安個可靠，仍是在干線運輸中起主導作用的運輸形式。碼頭做為其航運的起始點，其靠泊能力必須與運輸市場需求相適應，因此近年來國內各港口的筑港事業也在不斷擴大。

隨著我國經濟的高速發展，海上油品運輸市場日益繁榮，油品運輸船舶大型化己經成為降低運輸成本的卞流發展趨勢。由于港口碼頭建設周期長、審批手續繁雜等原因，港口碼頭的建設速度不能完全滿足國內船舶運輸大型化的發展速度，一些在用老舊碼頭而臨被海運市場淘汰的局而。對于港航專業的學生，掌握好學校所學的知識，同時對于實際工程加深認識，對于我們今后的工作是十分有利的，我們將更從容的去面對今后的工作。

通過畢業設計這一重要的教學環節，可以培養港口航道與海岸工程專業本科畢業生正確的理論聯系實際的工作作風，嚴肅認真的科學態度。 畢業設計要求我們在指導老師的指導下，獨立系統的完成一項工程設計，解決與之有關的所有問題，熟悉相關設計規范、手冊、標準圖以及工程實踐中常用的方法，具有實踐性、綜合性強的顯著特點。因此畢業設計對于培養學生初步的科學研究能力，提高其綜合運用所學知識分析問題、解決問題能力有著重要意義。

四.國內外研究動態

重力式碼頭作為我國重要碼頭結構之一，在碼頭工程施工中已被廣泛應用。重力式碼頭在實際應用過程中，不僅具有抗凍、抗病和堅固耐久特性，同時對船舶荷載和地面荷載也有一定承受能力。重力式碼頭憑借其獨特優勢，在一定程度上能更好的提高港口競爭力，滿足大型船舶需求。然而，在用重力式碼頭結構進行施工的時候，也會出現一些間題。在這種情況下，有必要采取相應措施以更好的對重力式沉箱碼頭施工質量進行控制。隨著經濟和科學技術不斷的發展，重力式碼頭施工質量將會得到有效控制，更好的促進港口發展。

另外，重力式碼頭雖然具有結構簡單，耐久性好，適應荷載變化及施工方便等優點，在工程上得到廣泛的采用，但由于它是依靠結構自身重量來獲得穩定，因此比較沉重，對地基條件要求較高，在實踐中，由于地質條件的估計不足，或者施工中對地基及基礎的處理不善，而造成碼頭的位移和沉降量過大，甚至發生結構整體失穩滑坡，導致碼頭破壞的例子也時而出現.因此地基的處理就成為在軟基上建造重力式碼頭的關鍵.

最近幾年，隨著起重安裝設備的不斷提升，特別是大型半潛駁在沉箱浮運安裝中的應用，沉箱結構越來越大，由幾年前500t控制到目前超過3000t。根據我們了解，國內大型沉箱以前通常用于重力墩式結構，在連片式深水泊位的應用主要在這幾年才開始采用。重力墩式結構后方沒有填土，沒有水平土壓力的作用，基床應力的問題并不明顯。而碼頭前沿水深不大的情況下，有填土土壓力的重力式沉箱結構的安全指標取決于抗滑、抗傾和基床應力，然而，減小結構自重會降低抗滑、抗傾的穩定系數，通常不考慮通過減小結構自重的辦法來降低基床應力。

五.研究的基本內容

1.確定碼頭的平面尺寸、碼頭結構型式及構件的主要尺寸;

2.環境條件收集與選定;

3.碼頭主要構件的內力計算;

4.碼頭結構穩定性驗算，基床承載力驗算;

5.選擇碼頭附屬設備，主要為系船柱和護航。

六.成果形式

1.要求完成的圖紙、規格及說明書

(1)計算書要求：結構計算書一份;

(2)碼頭、結構施工圖。

2.主要內容包括;

(1)碼頭設計總說明;

(2)碼頭平面、立面和剖面圖;

(3)結構設計總說明;

(4)結構布置圖和配筋圖;

七、參考文獻

1.中華人民共和國行業標準.海港總平面設計規范(JTJ211-99).北京：人民交通出版社，1999

2.中華人民共和國行業標準.海港水文規范(JTJ213-98).北京：人民交通出版社，1998

3.中華人民共和國行業標準.港口工程荷載規范(JTJ215-98).北京：人民交通出版社，1998

4.中華人民共和國行業標準.重力式碼頭設計與施工規范(JTJ290-98).北京：人民交通出版社，1998

5.中華人民共和國行業標準.港口工程地基規范(JTJ250-98).北京：人民交通出版社，1998

6.中華人民共和國行業標準.防波堤設計與施工規范(JTJ2981-98).北京：人民交通出版社，1998

7.港口與航道土木工程師實務手冊(編寫組)編.港口與航道土木工程師實務手冊.北京：機械工業出版社，2006.5

8.馬云球.港口水工建筑物.北京：人民交通出版社，2000.8

9.洪承禮.港口規劃與布置.北京：人民交通出版社，1999.10

10.董勝,孔令雙.海洋工程環境概論.青島：中國海洋大學出版社，2005.3

八.研究工作進度

20XX.12.2120XX.01.10 完成荷載作用的分類計算;

20XX.01.1120XX.01.20 完成畢業論文中期檢查;

20XX.01.2120XX.02.10 完成碼頭的穩定性驗算;

20XX.02.1120XX.02.28 完成結構內力及承載力基床，地基計算;

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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）32-0054-02

化工分離過程是化學工程與工藝專業的學生一門重要的專業課，是理論性和應用性較強的課程，具有鮮明的工程特點。伴隨著化學工業及其相關領域的技術進步，新的分離方法、技術不斷產生，化工分離技術在石油化工、資源環境、能源、材料、生物醫藥等諸多領域持續發揮著重要作用，是化學工業實現清潔工藝的重要手段。在“卓越計劃”的背景下，以強化學生的工程實踐應用能力與創新能力為目標，培養寬口徑、厚基礎、復合型的化工高級人才，必須根據該課程的特點和時代的要求，構建新的人才培養模式，改革課程教學內容與教學方法[1]。目前，化工專業人才培養方案總體上還是傾向于理論型模式，專業課程教學內容缺少整合性和工程性[2]，化工分離過程課程同樣存在教學內容老化、教學體系不完善、工程訓練與生產現場脫離嚴重、教學主體的新生代教師對工程教育思想缺乏系統的研究和足夠的重視等問題。因此，筆者在化工分離過程的教學中，以大工程觀和集成式的課程改革和“卓越計劃”的精神為指導，在教學內容、教學方法、教學與實踐相結合等方面做了一些嘗試工作，取得了較好的效果。

一、精心設計教學方案、優化教學內容

分離工程主要從分離過程的共性出發，討論化工分離過程的基本概論、本質及其變化規律。從教學內容而言，分離工程是一個學術內容十分豐富的領域，既包括傳統分離過程基本理論原理方法的學習，同時各種新型分離技術的不斷涌現，要求跟上時代和技術發展的步伐，教學內容必須與時俱進，及時更新與補充教學內容，擴展課程教學環節。

1.合理組織教學課堂。要使課堂教學更具有現實性和新意，充分調動學生的求知欲望，優化教學內容至關重要。在教學過程中，避免課程的割裂與重復，對課程內容進行組織、設計、重塑與整合。教師按學科發展，從基礎、原理、特性到應用及發展的順序進行講授內容的安排和多媒體課件的制作；按照問題、案例和原理相結合的方式組織教學內容；結合化工企業項目的實際和教師工程實踐、科學研究以及學生實習，介紹常見分離技術。

2.積極整合教學內容。教師注意課程與專業基礎課如物理化學、化工熱力學、化工原理等的銜接和關聯；在教學實踐中對本課程與“化工熱力學”、“化工原理”、“物理化學”等專業基礎課程中有關內容進行有機銜接與融合，讓學生很自然地完成基礎理論到專業知識的過渡與應用；增加新型化工分離技術，如超離子液體技術、膜分離技術、雙水相技術等；把企業典型工程案例引入課程教學中，使課堂教學更具有現實性和新意。基本分離方法與化工原理的融合在化工生產中涉及的分離對象幾乎都是多組分體系，而目前一般高等院校化工原理教學中因學時有限，大多側重于雙組分的分離問題。這就要求在進行分離過程的教學時要做好與化工原理教學的融合問題。如對化工原理教材中已涉及到的基本原理，教師對雙組分精餾、吸附和結晶等不做專門介紹，重點講解多組分體系的工程計算問題，將有關的基礎及計算機應用在耦合與集成過程設計中體現出來；減少與化工原理內容的重復，培養學生利用化工單元操作的基本原理解決實際復雜體系分離問題的能力。

3.有效延伸課程環節。化工分離工程本身具有較強的工程背景的同時還兼有較強的理論性。在“以教師為中心、以課堂為中心、以教材為中心”的傳統教學模式中，化工分離工程的教學使學生認為化工分離工程是“一大堆的方程、繁多的數據和大量的計算和循環迭代[3]。為了促進學生對課程的學習，將課堂教學延伸至課外，如實習過程中、課程設計中及其他的化工實踐如創新實驗、化工競賽等過程中，布置作業、小組討論及綜合設計等，加深學生對已學的化工分離技術原理的理解，學會進行分離方法的選擇優化，以及新型分離技術的拓展。

4.強調選擇優秀教材。要在有限的教學時限中，達到良好的教學效果，如何選擇教材和教學內容對提高本課程的教學效果就顯得十分重要[4]。劉家琪主編的面向21世紀的教材《分離過程》，該教材在內容和體系上體現了創新精神，注重拓寬基礎，強調能力培養，并在教學內容上作了重新安排；按教學規律的發展，從基礎、原理、特性到應用及發展的順序分章節；主要章節（如多組分精餾和特殊精餾）中逐一介紹各種精餾方法的特性和應用；選擇典型的分離方法展開講授化學工程的研究方法及其進展。這樣安的排結合了兩種教材編排方式的優點，思路簡潔清楚，學生易于接受，教學效果良好[5]。

二、采取研究性教學模式，改革教學方法

在講授理論知識的同時，教師要引導學生從社會生活中選擇并確定研究專題，主動地投入到課程學習中去，應用所學知識解決實際問題；并在學習討論中獲取知識、發展技能、培養能力，強調學習者的主動探究和親身體驗[6]。這樣，改變過去由老師單一講解的方式，可讓學生有問題隨時提出、分析和討論。本人在教學過程中以研究性教學[7]為指導思想，采取多樣化的教學方式，初顯成效。

1.討論式教學，調動學生的積極性。為加強化工分離工程與化工原理等基礎課的銜接與融合，課前通過小班討論課，復習回顧掌握已學基礎課程的相關內容，并與該課程的內容進行對比分析概括和總結。例如，在講多組分精餾過程時，教師在介紹完兩個極限條件及進料位置的選取之后，讓學生討論簡捷的計算方法的步驟和應用，并與二組分精餾進行對比分析，既加深了學生對所學知識的理解和鞏固，又加強了學生知識體系的完整性。教學中，結合一些實例，讓學生參與討論，鞏固學生對基本概念和原理的理解，開闊學生視野，擴散學生學習思維，讓學生感受到該課程對生產實際的指導作用，培養學生的實際應用能力。例如，在特殊精餾教學中引入當地某藥企乙腈廢水的后處理技術，并結合企業生產情況，考慮能耗和溶劑的實際應用情況進行綜合分析討論。

2.虛擬式仿真，提升學生解決問題能力。以成熟的流程模擬軟件為主線引導學生學習實踐。在教學中，引入成熟的化工流程模擬軟件的應用部分內容，有助于學生越過煩瑣復雜的技術細節，用分離工程的思維方法解決實際問題。讓學生學會利用成熟的軟件解決工業生產中的實際問題，從而提高學生解決實際問題的能力。如學生在對某藥企乙腈廢水的后處理工藝經過討論優化，然后通過流程模擬軟件如Aspenplus等進行模擬優化，實現現代計算機模擬與實踐教學的結合。

3.導向型討論，引導學生自主學習。近十余年來，新型化工分離技術發展迅速，不少技術如各類膜分離技術、超臨界萃取技術及新型吸附技術已趨成熟，其應用的體系也已經向醫藥、食品、生化、環境等領域擴展。但由于新型分離技術涉及面廣泛，學生基礎及興趣不一，教學中不能面面俱到。本人在教學中開展導向性的討論，采取教師引導，學生自學討論的方法將學生領到學科的最前沿，通過典型研究成果的介紹，讓學生掌握相關技術的基礎和方法，學會分析創新思路，培養學生創新和應變能力，以適應人才市場的需求。例如，在教學中引導學生開展天然產物分離專題的研究和討論。在討論教學中，筆者從天然產物的新型分離方法、特定天然產物的分離研究進展等方面立題，鼓勵學生選擇自己感興趣的專題如醫藥、香精香料等的分離研究進展，撰寫小論文進行交流。這樣，學生不僅學會了利用圖書館及網絡資源查找與所選專題相關的文獻資料，并且通過文獻整理、綜合、歸納和專題論文的撰寫，有助于學生拓寬知識面、了解學科發展前沿，學會解決實際問題。

三、理論與實踐教學有機結合

卓越工程師培養與傳統人才培養模式的顯著區別之一就是強調實踐。所謂“授之以魚，不如授之以漁”，實踐不僅能使學生增長經驗，把學到的知識與工程實踐和社會需求對接，而且能夠觸動學生心靈，使其產生開拓創新的激情與靈感。經過實踐歷練的學生可以把僵化的書本知識內化成為活的創新能力。在教學中，將教材與實際工業生產相結合，豐富了課堂教學內容，加深了學生對所學的化工分離工程知識的理解，提高了學習的積極性，激發了他們的求知欲和探索精神，有利于培養學生創新思維方法和能力[8]。

1.強調課堂教學理論聯系實際。學生學習該課程之前經歷了認識實習和生產實習，對化工企業中分離過程的工藝過程及應用已有一些了解，但缺乏利用理論知識分析問題的能力，在課程教學中注重舉例，對實習中接觸到的分離過程結合分離原理進行詳細分析。如在多組分精餾的課堂教學中，結合實習車間橡膠生產溶劑回收工段的理論與工藝進行講解，既直觀，又切合實際；讓學生在理解分離方法、分離原理的同時，還學會從經濟、能源及生產實際的角度考慮分離工藝的優化。

2.有效延伸課程實踐環節。把工程現場轉化為實習、實訓基地，在知識傳授與實踐歷練的交融中進行。一方面，利用所建立的產學研聯合培養平臺，讓學生通過參與課外實踐項目，或參與到教師的科研項目中去，通過工程實踐來加深對分離方法原理的理解和認識。另一方面，在認識實習和生產實習中，教師通過布置分析討論題、撰寫小討論文等方式，讓學生學會分析討論選擇生產實際中的分離技術，對實習中接觸到的分離過程結合分離原理進行詳細分析，對課堂教學有很大幫助。反過來，課堂教學也加深了學生對實際過程的認識，并能舉一反三。

3.聘請企業專家參與教學。“卓越工程師教育培養計劃”的師資隊伍是關鍵，通過“走出去、引進來”的模式，加強課程教學教師工程教學能力的提升。除了聘請優秀的企業專家參與教學任務外，任課教師還需通過承擔或參與企目項目的改造或研發、指導生產實習和畢業實習、指導各類化工創新競賽等實踐教學活動增強自身的工程能力，把工業實際生產的案例同教材中的理論知識聯系起來，避免了空洞說教，使課堂教學更具有現實性和生動性。

四、注重教學過程管理，改革考核評價體系

考試是教學過程中的不可缺少的重要環節，涉及到對學生學習效果的綜合評判。在課程教學考核評價過程中，主要引導學生從注重“學習成績”向注重“學習成效”轉變，從“注重考試結果”向注重“學習過程”轉變。課程考核形式采用期末考試、平時學習與專題討論結合起來的評判方式，改變過去一份期末考試卷一錘定音方式。成績由平時成績（包括平時討論情況和作業情況）、實踐成績（實習中作業完成情況、小論文寫作與講解）、考試等部分構成。

平時成績主要包含課堂討論思維能力、回答問題情況、作業完成情況、學習態度等，小論文主要針對課堂理論知識引導學生系統歸納、掌握某一方面知識，通過論文的完成加深了學生對課堂理論知識系統理解，同時鍛煉了學生撰寫論文能力。考試的內容分三個層次：識記、理解、應用，涵蓋了學科相關的基礎知識、基本原理、以及運用所學知識解決問題的綜合試題。

參考文獻：

[1]張安富，劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究，2010，（4）.

[2]徐毅鵬，20世紀末麻省理工學院工程教育轉型探微[J].杭州電子科技大學學報（社會科學版），2011，（6）.

[3]馬新起，周彩榮，劉麗華，等.分離工程課程教學改革與創新的思考[J].中外醫療，2007，（1）.

[4]萬春杰，張珩，宋航，姚日生，王凱.基于卓越計劃的制藥工程專業工程實踐能力的實踐教學改革[J].化工高等教育，2013，（2）.

[5]呂華，劉玉民，席國喜.化工分離工程教學改革與探討[J].廣州化工，2010，（3）.

[6]龍躍君.高校研究性教學的價值反思與內涵解讀[J].中國大學教學，2006，（6）.

[7]趙輝，陳宏剛，丁傳芹.論研究性教學在化工分離工程教學中的應用[J].中國石油大學學報（社會科學版），2009，（7）.

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中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2011）35－0090－02

一、引言

我國傳統的通識教育過于強調基礎科學理論，弱化專業內容和工程實踐，企業普遍反映畢業生缺乏創新精神和創新能力。而西方國家針對這一問題開展了大量的研究實踐，成果豐富，其中尤以工程教育模式更為突出。它是以工程項目為載體，以從科研到運行為生命周期，讓學生主動參與實踐，以課程之間有機聯系的方式學習工程。“做中學”是工程教育改革的戰略之一，中國教育部于2008年開始組織課題組進行試點。

《功能材料》是一門既有一定的理論基礎知識，又與實際應用密切相關的多學科交叉的課程。以教師講解為主的傳統教學方式無法充分調動學生的參與積極性，解決實際問題的能力得不到體現。本文就是根據這一實際需要，適應北京石油化工學院（以下簡稱“我院”）素質教育，滿足培養綜合性、創新性、應用型人才的要求，就工程教育模式下《功能材料》課程在教學方法、教學手段等方面的教學實踐進行探究。

二、工程教育模式應用到《功能材料》課程的依據

將工程教育模式應用到《功能材料》課程，符合高等院校工程教育培養的目標要求。工程教育模式突破了傳統教學模式，通過選取項目創設情景，協作學生學習開展教學，通過完成項目達到意義建構，通過解決問題實現學生對知識的掌握，充分體現我院以研究型和應用型人培養為目標的教育特點。

功能材料作為能源、計算機、通訊、電子等現代科學技術研究的基礎，近年來已成為材料科學領域中的研究熱點之一。種類繁多、功能各異的新型功能材料正在眾多不同領域對科技的進步、社會的發展產生了越來越大的影響。目前根據我院2009版新大綱要求，《功能材料》課程涉及面廣、頭緒多、內容繁雜、系統性不強，而且課程的理論教學時數相對較少。如果還像以前一樣照本宣科，在課堂上根本不能吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，教學效果不理想。而且，事實也證明，按照傳統方式培養出來的畢業生在今后的工作中的應用能力也比較差，不能達到用人單位對人才的要求標準。

三、工程教育模式應用于《功能材料》教學的實踐

以真實項目為載體開展項目式教學，能使學生親身經歷產品構思、設計、實現、運作的項目開發生命周期，在與課程緊密聯系的項目實踐中積極主動地學習專業知識，提高學生對理論知識的應用能力和實踐動手能力，增強學生的成就感，充分挖掘學生的創造潛能。

1.構思

根據課程教學內容選取研究項目。課程研究項目是《功能材料》課程學習的一個重要組成部分。通過實施課程研究項目，學生可以深入掌握課程的理論知識體系，提高綜合應用已有知識解決問題的能力，更好地培養材料科學與工程專業學生的專業技術能力和綜合素質。

2.課程研究項目設計

為了實現項目教學目標，我院設計了《功能材料》課程研究項目指導書，主要內容包括：①項目的題目；②項目組成員；③項目的研究背景及意義；④項目擬開展的主要研究內容；⑤擬采用的主要研究方法或研究工具等；⑥項目主要的日程安排或時間節點；⑦主要參考文獻。讓學生在完成研究項目指導計劃書的過程中掌握項目所包含的理論知識，真正實現“做中學”。

3.任務實現

教師經過簡單的理論介紹和導入之后，帶領學生實施項目，鼓勵學生自己選取感興趣的項目。把學生分成小組（每組最多3個學生），每一小組選出一個組長，全面負責該組的任務。所有環節任務的實現都靠小組成員的共同努力。

研究項目選取的難易程度，研究內容的多少，都會影響到每組的最終成績。每個小組要在項目報告中標明每個人在總體工作中的貢獻和工作比例，或者每個人負責的內容。

4.成果展示

所有的項目都要按照規定的時間對教師和全體學生進行演示匯報。演示匯報的主要目的是讓教師和其他學生了解各組的工作和研究成果。小組的學生都要在臺前匯報，匯報前由教師指定主匯報人。每個項目演示匯報時間不超過10分鐘，另外有5分鐘的提問時間。每個組必須嚴格控制演示時間，超過時間1分鐘以上要扣分。

不同項目的設定有利于滿足不同層次學習者的學習需求，便于開展個性化、差異化教學。通過個體和合作的形式進行項目學習和實訓，學生不僅能培養自主學習的能力，而且能培養合作、溝通和組織能力。項目完成后的及時反饋，又有利于學生間經驗的分享。該模式構建出一個開放性、研究性的學習環境，充分體現了以學生為中心、以學生的全面發展為中心的教育思想。

四、在工程教育模式下教師的角色

將工程教育模式應用到“功能材料”課程，有利于教師教學科研水平的提高。要將工程教育模式應用到課程教學，教師必須結合院校教學實際，以及本校學生的知識層次、結構能力，合理制定教學大綱，優選教學內容，加強教材建設，不斷改進教學方法、教學手段，理論結合實踐，設計工程項目，體現以能力培養為主的原則。這個過程本身就是一個學習知識、提高理論層次和教學水平的過程，也是工程教育的具體體現。這個過程有利于進行多種資源的有效整合，不僅要求教師具有良好的專業設計經驗和教學組織能力，而且利于發揮學生的主體地位和教師的主導地位，培養學生的綜合應用能力，能極大地提高教師的業務能力和教學科研水平。

五、結語

《功能材料》課程結合工程教育理念的教學模式，加強學生對課程內容本質性理解，促使學生結合課程主動考慮并構思滿足要求的設計，設計的任務緊扣《功能材料》課程的核心內容，并具有豐富的題材和多樣的結果。注重培養學生的自學能力、團隊協作能力以及系統調控能力。使學生養成主動查找書籍資料的良好習慣，讓學生學會關注科技發展，極大地提高學生的系統調控能力。

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[中圖分類號]G40―057

[文獻標識碼]A

[論文編號]1009―8097(2009)13―0032―03

引言

現代社會，全球信息化的風起云涌席卷著世界的每一個角落。隨著計算機、數字技術及網絡技術在信息領域的廣泛應用，各利，文獻信息的電子化、數字化給傳統的信息管理帶來了巨大的影響，信息檢索技術在現代社會尤其是教育領域得到飛速發展與廣泛應用。

一　基本概念

1　信息

信息就是經過加工后的數據，它對接受者的決策或行為有現實或潛在的價值。通俗地講，信息就是有用的消息。廣義地說，信息就是消息。

2　信息檢索

信息檢索是目前熱門的一個領域，其歷史由來已久。早期，在圖書館領域。就有文獻檢索，后來，隨著計算機的出現，信息技術的飛速發展，便出現了現在的信息檢索。信息檢索(Information Retrieval，IR)就是對信息項進行表示、存貯、組織和存取的一種技術。現代信息檢索是指信息用戶在存在信息需求時的主觀能動性，表現在信息檢索能力上，信息意識強，信息獲取的能力就強。

3　信息檢索技術

信息檢索技術是指利用現代信息檢索系統，如聯機數據庫、光盤數據庫或網絡數據庫檢索有關信息而采用的相關技術，主要有布爾檢索、詞位檢索、截詞檢索和限制檢索。信息檢索技術能根據用戶的查詢返回合適的信息，它在一定程度上解決了信息過載的問題。

二　信息檢索技術的發展

人類對信息進行有意識的組織活動早在4000年前就開始了，其方式就是圖書目錄的編制，使特定的信息能夠以結構化的形式表現出來。后來發展的索引(Index)則更進一步加速了信息的快速存取，人們通過索引可以從一個概念或一組詞出發，找到其他與之相關聯的信息。索引作為信息組織的手段之一，多年來都是以手工方式產生的，一般是南編制人員憑借其知識和經驗進行設計而形成的結構性的分類，這樣產生的索引為人們的信息檢索提供了方便，但也難免有分類上的局限性。另外，大型索引很難憑人力編制。隨著計算機技術的發展，大型索引的編制成為可能，索引技術的發展也為快速的信息檢索提供了前提條件。

目前，信息檢索已經發展到網絡化和智能化的階段。信息檢索的對象從相對封閉、穩定一致、由獨立數據庫集中管理的信息內容擴展到開放、動態、更新快、分布廣泛、管理松散的Web內容；信息檢索的用戶也由原來的情報專業人員擴展到包括商務人員、管理人員、教師學生、各專業人士等在內的普通大眾，他們對信息檢索從結果到方式提出了更高、更多樣化的要求。適應網絡化、智能化以及個性化的需要是目前信息檢索技術發展的新趨勢。互聯網規模的急劇增大以及存儲系統規模的日益增加推動了現有信息檢索技術的發展。

以下是當今比較熱門的幾種信息檢索技術：

1　智能檢索或知識檢索

傳統的全文檢索技術基于關鍵詞匹配進行檢索，往往存在查不全、查不準、檢索質量不高的現象，特別是在網絡信息時代，利用關鍵詞匹配很難滿足人們的檢索要求。智能檢索利用分詞詞典、同義詞典，同音詞典等改善檢索效果，比如用戶查詢“計算機”，則與“電腦”相關的信息也能檢索出來；進一步還可在知識層面或者概念層面上輔助查詢，通過主題詞典、上下位詞典、相關同級詞典，形成一個知識體系或概念網絡，給予用戶智能知識提示，最終幫助用戶獲得最佳的檢索效果。另外，智能檢索還包括歧義信息和檢索處理。

2　知識挖掘

目前主要指文本挖掘技術的發展，目的是幫助人們更好的發現、組織、表示信息、提取知識，以滿足信息檢索的高層次需要。知識挖掘包括摘要、分類(聚類)和相似性檢索等方面。

自動摘要就是利用計算機自動地從原始文獻中提取文摘。在信息檢索中，自動摘要有助于用戶快速評價檢索結果的相關程度；在信息服務中，自動摘要有助于多種形式的內容分發，如發往PDA、手機等。相似性檢索技術基于文檔內容特征檢索與其相似或相關的文檔，是實現用戶個性化相關反饋的基礎，也可用于去重分析。自動分類可基于統計或規則，經過機器學習形成預定義分類樹，再根據文檔的內容特征將其歸類：自動聚類則是根據文檔內容的相關程度進行分組歸并。

3　異構信息整合檢索和全息檢索

在信息檢索分布化和網絡化的趨勢下，信息檢索系統的開放性和集成性要求越來越高，需要能夠檢索和整合不同來源和結構的信息。這是異構信息檢索技術發展的基點，包括支持各種格式化文件，如TEXT、HTML、XML、RTF、MS Office、PDF、PS2／PS、MARC、IS02709等處理和檢索，支持多語種信息的檢索，支持結構化數據、半結構化數據及非結構化數據的統一處理和關系數據庫檢索的無縫集成以及其他開放檢索接口的集成等。所謂“全息檢索”就是支持一切格式和方式的檢索，從目前實踐來講，發展到異構信息整合檢索的層面，基于自然語言理解的人機交互以及多媒體信息檢索整合等方面尚有待取得進一步突破。

另外，從工程實踐角度，綜合采用內存和外部存儲的多級緩存、分布式群集和負載均衡技術也是信息檢索技術發展的重要方面。

三　信息檢索技術的發展對現代教育的影響

1　信息檢索是培養學生自主學習的有效方法

信息技術的快速發展，知識更新的速度加快。引發了教與學的重大變革，利用信息檢索技術促進知識更新、提高自學能力、培養學生創新精神已成為當今教與學中重要的一環。自主性學習是伴隨著信息技術與網絡的發展而形成的嶄新的學習方式，是建立在信息檢索技術應用基礎之上的一種探究式學習方式，強調讓學生掌握認知的手段和方法，變“以教”為主為“以學”為主。自主性學習是信息時代的必然產物，信息檢索是連接學習者與網上豐富資源的橋梁，學習者通過與信息資源的交互作用，獲取了所需的信息。更新了知識，滿足了個性發展需求，

激發了學習的主動性和積極性。因此說，信息檢索是漫漫網海中的方向盤，是解決信息爆炸、自主學習、更新知識的有效手段。培養學生的信息檢索能力是提高學生自主學習能力的有效方法。

2　信息檢索是培養學生創新精神的有效途徑

創新教育已成為世界上許多國家教育改革的焦點和核心，其實質是為了培養具有創造性思維、創造性人格和創造性技能的創新人才。創新人才最重要的特征不是掌握很多已有知識，而是具有獲取新知識、學習新知識、運用新知識的能力。因此，在我們的學校教育中，如何培養學生的學習技

能，使其學會如何去組織知識，尋找、利用信息，具備不斷學習、接受新知識新信息的能力，是當今創新教育的重點。據統計，一項技術的創新，竟有90％綜合了前人的成果，只有10％才是自己的成果。由此可見，信息獲取與利用的能力及效率將直接影響到創新工作的開展，而創新的效果又取決于各人信息能力的高低，奔涌不息的信息流是人們創新的源泉，信息檢索是知識更新的主要途徑，繼續教育的重要手段。通過信息檢索可以不斷獲取新知識，發現新見解、新概念、新方法、新思路等，提高我們的創新能力。

3　信息檢索已成為現代教育技術的重要組成部分

教學過程實質上是信息的選擇、存儲、傳輸、轉換、分配的過程，而教師在授課之前就開始了信息的檢索、收集、篩選、轉換行為。特別是在現代教學過程中，教學信息不再是從教師到學生的單向流動過程，而變成一個師生之間能夠實現信息互動的雙向反饋的過程，這就要求教師必須掌握最新教學信息，因此，教師必須掌握信息檢索技術以獲取信息，以便于有效地利用信息，優化教學效果，提高教學質量。現代教學資源隨著網絡的發展與日劇增，網上教程、網上論壇、學術成果、課程資料及各種政策法規、教育管理信息等日新月異，呈現出全球化、海量化、多元化、內容豐富分散、變化頻繁等特點。掌握了信息檢索的方法便可以無師自通，找到一條吸收和利用大量新知識的捷徑，把大家引導到更廣闊的知識領域中去，對未知世界進行探索。因此，信息檢索技術已成為現代教育技術中不可缺少的一部分，并已在現代教育中發揮重要作用。

四　信息檢索技術的發展對高校圖書館工作開展的影響

計算機集成化檢索軟件的投入使用，使圖書館的采訪、編目、流通、典藏、書目檢索等全部流程實現了計算機管理，使圖書館的各項業務工作更加規范化、標準化，工作效率大大提高，讀者利用圖書館也更加方便、快捷。現在，圖書館在軟硬件設施上為現代化信息咨詢服務提供了保障一各種光盤數據庫、涉及各個領域的中英文網絡專業數據庫、縮微膠片等多種媒體信息資源的提供，較好地滿足了不同層次讀者的信息需求。信息檢索技術的發展及大型多功能電子閱覽室的建成和投入使用，又為廣大讀者提供了一個可以自主利用現代信息技術，享受圖書館信息服務的現代化閱覽環境。

但是，信息檢索以及信息資源利用的效果好壞，不僅取決于檢索與利用者的檢索知識和信息能力，而且取決于他的專業水平以及語言利用能力。但是，好多讀者都不善于利用檢索工具。因此，如何幫助讀者提高檢索、獲取、利用有用信息的能力，尤其是強化讀者對現代即時性動態信息獲取的科學方法的培養，已成為現代圖書館信息服務工作的一項重要職能。

五　信息檢索的發展對科研的推動作用

信息檢索是科學研究的重要環節，科技工作者在科學研究中，從選題、立項、試驗、撰寫研究報告、研究成果鑒定到申報獎項，每一環節都離不開信息檢索。據統計，科研人員在整個研究過程中，查閱文獻信息的時間要占全部科研時間的40％左右，只有大量搜集、整理、分析與利用信息，才能弄清楚古今中外進行過哪些研究、運用什么理論、采用何種方法、取得什么成果、達到何種水平、哪些研究領域還沒有涉及、哪些研究項目具有可行性、重要性和發展前景。掌握了這些信息，首先，可以了解國內外科技發展水平與動向，利用已有的科研成果，避免重復他人的勞動，把自己的研究工作建立在一個較高的起點上；其次，通過信息這一智慧的火種，可以使科研人員開闊視野、發展思路、啟迪創造力、開拓更新的、更高層次的、更廣闊的研究領域；再次，掌握信息檢索技術與方法，可以大大提高信息檢索效率，為科研工作贏得大量寶貴時問，縮短科研周期，加速科研進程，創造出更多的商附加值的技術成果。

總之，在知識經濟時代，信息檢索對科學研究工作的重要作用日趨明顯。

六　總結

信息檢索技術的發展對現代教育的各個方面如自主學習、創新教育、教育技術、圖書館工作以及教育科研都起到了巨大的推動作用。隨著Internet的迅速普及，檢索方式必然向著網絡檢索的方向繼續縱深發展，多種技術的整合和檢索手段的智能化將使網絡變得更加豐富多彩，信息用戶范圍將得到空前擴大。

不僅在教育界，信息檢索技術在現代社會發展其他領域的應用都將是新世紀人類進步與發展的一個亮點。

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關鍵詞：蘇20區塊；單井產能；風險

蘇里格氣田是西氣東輸二線的氣源地，在我國天然氣管網中發揮著重要的應急調峰作用。但不容忽視的是蘇里格氣田所在的鄂爾多斯盆蘇地油氣藏屬于典型的低滲透油氣藏。氣藏的低滲透性質以及本身的展布局限、連通性差，導致單井控制儲量低、單井產能低，影響它的開發經濟效益。因此，本文以蘇20區塊為例研究低滲透油氣田經濟合理開發的風險。

蘇20區塊位于蘇里格氣田的中西部，地質探明儲量700.73*108m3。工區地形相對平坦，在西南和西北部有低幅度隆起的地貌。

蘇20區塊的單井日產量較低，平均為1.12*104m3/d，單井平均累計產氣量為11.11*108m3。和前期預估開發方案的8*108m3年產量相比，目前區塊采氣量僅為每年6.68*108m3。

1 蘇里格氣田20區塊經濟有效開發風險識別

蘇20區塊的開發經濟效益的衡量指標采用單井產能評價（不考慮成本是因為區塊已經選用了PDC快速鉆井技術降低成本，同時下文有關合理井網密度的測算方法選擇經濟極限法涉及到了單井投資）。有關資料 根據氣井儲層特點和開發生產動態結果，將蘇20區塊的開發井141口分為三類水平：I類井26口，壓裂注水后處于穩產期的單井日產量4 *104m3；II類井44口壓裂注水后處于穩產期的單井日產量（2～3）*104m3 ；III類單井115口，壓裂注水后處于穩產期的單井日產量2×104m3 。

根據低滲透油氣資源勘探開發中存在的普遍風險，結合蘇20區塊自身勘探開發的情況，現將風險識別如下：

1.1蘇20區塊成藏、構造特點與前期評價解釋精度

蘇20區塊是選用了高精度全數字二維地震技術，相比以前的二維老資料處理精度要好得多。資料有效地定性識別了層段特征，同時也預測了含氣儲層特征。使得I類井和II類井的開發比例有所提高。因此地震資料解釋精度的風險與下文氣層分布特征和儲層物性的風險合并探討。

1.2蘇20區塊單井氣層厚度分布

蘇20區塊的I類井氣層累計有效厚度大于8m；II類井氣層累計有效厚度大于（5，8）m；III類井氣層累計有效厚度小于3m。

氣層展布非均質性分布的風險識別可以分為兩部分，包括宏觀非均質展布和微觀非均質展布。宏觀非均質展布對于一個區塊來說，不是影響產能的主要因素，不再贅言。儲層的微觀均質展布有不同的考核標準，本文選用有效砂體的巖性粒徑分布作為指標，

經測井資料顯示：蘇20區塊I類井儲層粗粒級砂體分布較多：II類中粗粒級砂體分布較多；III類井細粒級、粉砂級分布較多。

通常，巖石粒徑也是影響儲層物性的一個重要參數，一般情況下，巖石粒徑的大小影響孔隙喉道的大小。為避免相關性，與儲層物性合并討論。

1.3 蘇20區塊的單井氣層物性

（1）孔隙度差異較大：I類井>12.0%，II類井（9%，12%）， III類井（5%，9%）；

（2） 滲透率差異也較大：I類井>1.0μm2，II類井（0.3，1.0）μm2，III類井

（3）含氣（水）飽和度差異不太大：I類井>70%，II類井（60%，70%），III類

井（50%，60%）。

1.4 蘇20區塊的井網井距設計

低滲透油氣藏，其特殊的地質特征帶來了儲量控制的難度，而儲量控制程度是由單井控制儲量累積的。因此單井控制儲量是影響油氣田有效開發的關鍵因素。二者有如下關系式

（1.1）

設單井最小控制面積為Smin，單井累計采氣量為Gpc。蘇里格氣田采收率參考胡文瑞《低滲透油氣田概論》取20% 。儲量豐度用RA表示。

將儲量豐度常數代入公式（1.1）并變為字母表達式，得到

（1.2）

變換得到 （1.3）

由此可見井網井距的設計變化對單井產能的風險影響值是20%RA。

合理的井網密度確定目前所依據的方法不只一種。基于研究氣田開發經濟效益的風險，本文選用盈虧平衡分析法或稱為經濟極限法。

有如下關系式：單井收入=單井投資

其中單井收入=單井銷售收入-單井成本與費用-銷售稅金=單井累計產量*天然氣商品率*天然氣價格-單井累計產量 *單位體積天然氣成本與費用-銷售稅金

單井投資包括鉆井投資、壓裂費用、固井費用、完井費用和地面工程投資等，銷售稅金包括增值稅、城市維護建設稅、教育費及附加、資源稅、企業所得稅等。

由上述關系式整理得到下式：

單井收入用R表示（元），單井累計產量用Gpc 表示（m3），天然氣商品率用f表示，氣價用P表示（元/m3）單位天然氣體積成本與費用用Cuv表示（元/m3），銷售稅金用ST表示（元/m3）；單井累計產量用Gpd表示（m3），得到 （1.4）

令（1.2）=（1.4），

得到 （1.5）

由（1.3）和（1.5）可以看出單井產能和經濟極限井網密度與儲量豐度、天然氣商品率、天然氣價格、單位體積天然氣生產成本與費用、銷售稅金有關。

1.5 蘇里格20區塊開發施工技術

上文中提到低滲透油氣田開發施工技術對油氣藏產量影響較大的有壓裂技術和注水技術，蘇20區塊提高產量的具體壓裂開發技術方案有兩種選擇，分別是水平井裸眼分段壓裂改造技術和水平井尾管固井射孔技術。

注水是提升單井產能的有效方式。結合現有資料本文對壓裂后的注水開發效果選用生產動態曲線作為評價指標。

1.6 其他

投資經濟環境主要涉及財稅合同和天然氣氣價。財稅合同在開發評價前期是既定的，天然氣氣價在下文作為井網密度的影響因素合并討論。

裂縫在單井中的數目不清，大小不同，方向不定。在區塊開發過程中還可能有人工裂縫壓裂出現。

2 蘇里格氣田20區塊經濟有效開發風險估計

2.1 不確定型風險的判別估計

不確定型風險主要是指非連續變量取

值的風險指標，在識別過程中已對非連續性變量的風險指標――單井產能分類，本文通過實際參數的具體值和按分類標準劃分的單井類別之間的差異作為誤差來估計風險因素的大小。

首先將上述蘇20區塊經濟有效開發所識別的風險中分類研究的指標參數按已有的分類標準匯集成表：

表2.1蘇20區塊經濟有效開發風險研究部分指標列表

Table 2.1 Sulige 20 block economic and effective development risk research partial indexes Listing

注：單井日產量用Gpd（d/m3）表示，孔隙度用K（%）表示，滲透率用PT（md）表示，氣層累計有效厚度用ACT（m）表示，含氣飽和度用GS（%）表示。

單井的分類，是綜合了上述所有指標來劃分的，不一定每一個指標都滿足，同時還要結合產能即單井日產量綜合考慮。

另外上述理想情況的前提是建立在這個區塊的構造沒有明顯的斷層和隔層，選用一套開發體系。蘇20區塊地質構造特點來看，基本滿足這一假設。

下面采用數理統計的方法估計對蘇20區塊經濟有效開發風險有影響的上述識別指標設置的是否合理。這里已知單井的分類，因此選用判別分析法對上述風險影響因子的影響程度估計。

本文選用SPSS軟件（注：SPSS默認的顯著性水平是0.05。）對上述數據作判別分析，表中GROUP作為因變量（范圍1-3），K、PT、ACT、GS作為自變量。

從三類評價井中各選出4口井在盒八段主力氣層層位上的具體參數作為樣本來分析風險識別的合理性。

表2.2 蘇20區塊單井經濟有效開發風險判別分析樣本

Table 2.2 Sulige20 block economic and effective

development risk in single well discriminant

（1） 逐步判別

為了排除自變量較多時可能存在多重共線性或非線性相關關系，首先選用逐步判

別的方法篩選自變量，分析指標貢獻的大小。

統計量選用，服從Wilks分布5（5，12-3，3-1）

① 第一次自變量逐步判別

I 自變量判別過程，通過SPSS軟件得到不進入判別模型的變量表選擇由Wilks' Lambda統計量最小的ACT變量（0.232）進入模型，且由變量進入或移除模型的變量表（略）確定此統計量的F值的顯著性水平

逐步分析過程表明和儲層物性的三個變量相比，氣層有效厚度是最有效的風險影響因子。具體影響程度為0.619。而儲層物性的三個變量和氣層有效厚度不能構成多元線性關系，需要單獨討論

② 第二次逐步判別――孔、滲、飽的判別回歸

I 三變量相關性分析，通過判別函數參數表得到K和PT強相關，二者和GS有較好的、獨立性，而且通過變量進入或移除模型表得到GS變量統計量的F值0.333

IV 結論

儲層物性的三個變量中含氣飽和度對蘇20區塊經濟有效開發的風險影響程度為0.198，它是次影響因子。另外兩個變量PT和GS不能進入風險判別方程，需要繼續討論。

（2）孔、滲、飽之間相關關系討論

GS和PT之間的關系分析

由判別分析可知含氣飽和度是影響區塊開發風險的主要因素。同時由三者相關系數矩陣也可以看出，滲透率和孔隙度強相關，而滲透率較之孔隙度，和含氣飽和度具有很好的獨立性。這里采用主成分的思想：將已進入風險判別方程的含氣飽和度作為一個既定指標，另外兩個不能進入方程的滲透率和孔隙度作為一個未知指標組，典型性相關分析未知指標組和既定指標。

首先分析PT和GS之間的關系，本文采用SPSS曲線估計的方法。GS做因變量，PT做自變量。對所有可能的函數關系都做試驗，得到圖2.1和表2.3：

圖2.1 GS和PT的模型估計

Fig. 2.1 GS and PT model estimation

表2.3 模型摘要和參數估計

Table 2.3 Model Summary and Parameter Estimate

（2）PT和K之間的關系

同理結合圖表（略）可知PT和K的相

關關系選用冪函數關系擬合的最好，根據冪

函數特征設PT=Ka等式兩邊同時取Ln（x）的函數，轉化為線性函數關系 Ln PT=a Ln K通過模型方程參數估計表得到回歸方程Ln PT=2.8Ln K-7.303，還原成冪函數得到滲透

率和孔隙度的簡單函數關系

（2.5）

兩邊同時求微分得 （2.6）

（3）巖石粒度與孔隙度的關系研究

通常情況下，巖石粒徑和孔隙度具有相關關系，巖石粒徑越大，孔隙喉道半徑越大，孔隙彎曲度越小。

2.2 確定型風險的敏感性分析

由公式（1.3）可知，井網井距設計的風險對單井產能變化的影響是確定的，等式兩邊同時取微分得到

（2.7）

說明0.2RA是井網密度的變化對蘇20區塊經濟有效開發風險的影響系數。

具體分析井網井距設計變化的影響因素。在同一個區塊中，儲量豐度和天然氣商品率是固定不變的；天然氣價格、單井投資、單位體積天然氣生產成本與費用和銷售稅金的影響是可變的連續數值變量。

“十三五”期間，天然氣商品率框算為0.9 ；由蘇20區塊面積為509km2 ，地質儲量為136.88*108m3 ，（儲量豐度），可知 =1.4*108 m3/km2，（2.8）代入（1.3）得到影響系數為0.28。

下面分析可變的連續數值影響因素：

首先，根據蘇6井區銷售稅金ST取銷售收入R的10% ，又R=0.9*P*Gpc，則ST=0.1*0.9*P*Gpc，代入公式（1.4）和（1.5）可簡化影響因子的個數得到

（2.9）

（2.10）

影響井網密度及單井產能的可變因素轉化為單井投資、單位體積天然氣生產成本與費用和天然氣價格三個連續變量。

單井投資取1000萬元，天然氣生產成本與費用目前取220/1000 元/m3，天然氣價格當前取850/1000 元 。把參數取值代入公式（2.9）和（2.10）得到合理的井網密度 （2.11），代入 （2.12）

公式（2.11）結果與目前蘇20區塊開發方案的井網密度1000m2*600m2=0.6km2相比，說明現有的井網密度比合理的井網密度低，井網井距存在加密的空間很大。

在 盈虧平衡下單井累計產量 （2.13）

其次分析單井投資、單位天然氣體積生產成本與費用、天然氣價格對經濟極限井網

密度和單井產能的影響。由公式（2.9）和公式（2.10）經單因素敏感性分析計算匯總得到表2.4。

敏感性分析表明井網密度和單井產能的變動對天然氣價格的變動的更敏感，是反向相關的曲線。曲線估計法得到井網密度對天然氣價格變化率dp的函數關系。即

兩邊同時取微分得到 （3.14）

上式為天然氣價格的變化率對井網密度設計的具體影響函數。

由圖2.2可以看出井網密度和單井產能對單井投資和單位體積天然氣成本與費用的敏感性相對較弱，是正相關的直線，確定斜率后可以得到：

（3.15）

對上式兩邊同時取微分得到： （3.16）

上式為單井投資變化率和單位體積天然氣成本與費用變化率對井網密度設計的具體影響程度。

2.3 開發技術施工風險的定性估計

（1）壓裂技術風險比較

本文采用比較法研究：從油氣開采完井過程的一系列環節的可行性比較兩者的優劣，綜合技術投入費用和工程施工的不確定性及復雜性來看，水平井尾管套管固井完井風險大。因此應采用水平井裸眼分段壓裂技術進行完井。

水平井裸眼分段壓裂完井技術相對成熟。根據《朱正喜 李永革對蘇里格氣田水平井裸眼完井分段壓裂技術研究》一文中對其他區塊水平井裸眼分段壓裂工藝實施過程中所遇到的情況總結的風險有：壓裂管柱下入井中由于摩擦阻力導致無法通過的風險、插管回接密封不好帶來的風險、加壓后鉆桿和工具在懸掛封隔器上端的丟手處能否順利丟開的風險、加壓但壓力開啟滑套打不開的風險、注水壓裂反排率較低帶來的風險、注砂壓裂堵塞的風險等。

（2）注水技術風險估計案例研究

現在注水技術已經很成熟，存在的風險隱患很少，在實際施工中可能有油系統的應盤油泵轉動異常；軸瓦冷卻水位和水溫異常，下泄水管暢通無阻；電機啟動后異常等。

但是由于不同的井初始井底壓力和地層壓力是不同的，生產后變化曲線也是不同的。另一方面隨著生產時間的變化，同一口井的井底壓力也是變化的即單井生產動態曲線也是不一樣的。這就是說注水效果影響單井產能的不確定性因素同時包含橫向比較和縱向比較，無法定量衡量。

3 蘇里格氣田20區塊經濟有效開發風險評價

3.1 風險評價框架圖

圖3.2 蘇里格氣田20區塊經濟有效開發風險評價層次結構

Fig.3.2 Sulige 20 block economic and effctive development risk evaluation hierarchical structure

風險第三、四層的風險因素的關系在第3章風險估計部分做了詳細估計，有的成因果關系，有的成相關關系，有的獨立，這兩層不做風險因子權重的判斷。第二層級的風險可以基本看作獨立結構，風險因子權重評價主要針對第二層。

其中探明儲量精度風險不是一個區塊的前期評價實物工作，故不參與兩兩比較。井網井距設計風險對單井產能的影響程度在風險估計中已經計算得出為0.28。因此只需分析另外三個風險影響因子的權重。

油氣地質專家打分結合判斷尺度得到表4.1。本文根據地質勘探風險和開發技術風險在前期評價實物工作量費用上的比重的倒數，作為風險比較的權數。對于氣層分布特征風險和儲層物性風險的權數比在風險估計部分中由判別函數的系數得到氣層分布特征風險對儲層物性的權數大小比是3。技術施工用到了水平井，一般一口水平井需要投資幾千萬，甚至上億。這加大了它在投產施工中出現的風險。

① 判斷矩陣

由上面的判斷尺度表4.1，得到判斷矩陣：

A=

② 特征向量

計算判斷矩陣的特征值和特征向量，首先計算A的各行之和，得到：

然后計算各行的平均值，因為A有三列，所以求平均值時用3除后得到：

最后通過標準化，將各行除以三行之和，得到A的特征向量：

W

① 有效性、一致性檢驗

計算判斷矩陣的特征值。R（A）=1，且存在唯一的特征值 。根據 ，可以得到。又風險因子的個數n=3。

由C.I.=0 CR=0

表明判斷矩陣相容性好，不存在誤差。上述風險因子的權重可以接受。

結論：風險因子所占權重分別是氣層厚度風險，儲層物性風險，施工技術風險

；井網井距設計風險為0.28。

4 蘇里格氣田20區塊經濟有效開發風險監控及管理對策

4.1 風險監控――系統動力學模型

（1）因果關系圖的建立

用Vensim軟件得到的因果關系圖4.1

圖4.1 蘇里格氣田20區塊經濟有效開發風險因果關系

Fig. 4.1 Sulige 20 block economic and effective development risk cause and effect

（2）SD模型的建立

圖4.4是用Vensim軟件得到的風險影響因素內在機制圖

圖4.2 蘇里格氣田20區塊經濟有效開發影響因素內在機制監控

Fig. 4.2 Monitoring on internal mechanism of Sulige 20 block economic and effective development influencing factors

4.2 風險管理對策簡述

風險管理對策又可稱為風險應對。項目風險應對策略按風險應對容易程度（或是策略能夠改變風險后果的程度）依次為減輕風險>預防風險>回避風險>轉移風險>接受風險>儲備風險。

（1）地質勘探風險的減輕

蘇20區塊影響經濟有效開發的風險中關于地質勘探風險的應對策略比較好的是減輕風險。地質勘探風險主要是指探明儲量精度的風險和儲層預測的風險（包括氣層厚度預測和儲層物性預測）。

地質勘探風險的不確定性主要來源于技術的不確定性和儲量評估師的素質。其中技術的不確定性中儲量精度的不確定主要是測井、巖心、試井數據采集、處理和估算的不準確；儲層預測的不確定性主要是地震、地質、測井資料采集預處理和解釋的不準確。

因此首先要在資金許可的范圍內，加大技術力量的前期投入如信息技術的加強和試井數量的小幅度增加等，做到高分辨率數據采集。

其次對資料的解釋處理上尋求最優的方法評定，不要拘泥和局限于一個思路，一個流程。在資料處理、反演過程中要確保高分辨率、高保真處理，選用合理的參數并在地質規律的約束下來建模或反演。另外在處理過程中注意各部分數據的聯系。

最后是要加強對儲量評估師和地震地質資料解釋人員的培訓。這是減輕風險提高儲量精度和儲層預測精度的主要途徑。

（2）開發風險的預防和儲備

蘇20區塊影響經濟有效開發的風險中關于開發技術施工的風險比較好的策略是預防風險和儲備風險。

① 預防風險

針對當前井網井距不合理使得單井控制儲量過小的問題，在風險估計部分，已提出需要加密井網。實際上在開發方案的設計中，不僅需要確定合理的井網密度，還要選用有效的布井方式加密井網，這是開發方案中最重要的環節。要在現有技術和認識水平下通過數學建模優化布井方式，目前已有理論表明采用矩形型布井有助于提高可采儲量和天然氣采收率。因此多設計不同排距和井距的開發方案進行比較，達到對可采儲量的最優控制。

針對開發施工技術中水平井裸眼分段壓裂技術存在的事故風險。朱正喜、李永革在其文中給出了具體的解決辦法：在較長的油管段接扶正器來防止油管柱屈曲導致的故障；在插入管金屬上設計模塊式密封橡膠硫化來防止插管回接密封不好帶來的風險；設計不止一種丟手方式防止丟手丟不開的風險；壓裂液需拌注氮氣并選擇合適的氣嘴來防止注水壓裂液反排率較低帶來的風險；設計壓差滑套輔助壓力閥來防止壓力開啟滑套打不開的風險等。

注水技術很成熟，注水站工作人員提前檢查注水泵設備，開始注水后定期檢查設備等。

② 儲備風險

針對井網密度的影響因素本文是從經濟費用的角度提出的。費用風險的管理辦法主要是儲備，即預算應急費用。預算應急費用包括實施應急費和經濟應急費。

實施應急費用的預算一方面是補償項目WBS不準確或估算人員缺乏經驗和知識導致估價質量不高的風險，另一方面是預估項目施工過程中存在的設備系統或零部件等需要調整變化帶來的風險。針對本文主要是對單位體積天然氣成本與費用和單井投資應急費用的預算。

經濟應急費用是對通貨膨脹和價格波動產生的風險預估的費用。針對本文主要是天然氣價格變動的應急費用預算。

（3）技術轉移風險

為了降低技術風險的不確定性可以選擇和國外技術服務公司合作來分擔風險，如壓裂技術我國就經常與斯倫貝謝公司合作施工。

當以上風險管理的費用超過了風險本身帶來的費用，就選擇接受風險。

5 結論

本文以蘇里格氣田一個區塊的經濟有效開發風險為例研究低滲透油氣田的開發風險，通過多種方法：定量分析主要包括統計方法估計風險函數關系討論和定量敏感性分析估計風險函數關系，同時針對風險影響因素的判別尺度的大小探索性地運用前期評價實物工作量費用的倒數做權數比較兩兩因素，使風險程度認識到最精級別，以便能夠為蘇里格油氣田的經濟有效開發風險規劃和精細管理打下堅實基礎并給出整合的風險評價框架和監控模型，系統化風險管理，最終提出風險管理對策。

參考文獻

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