駱 淼，潘和平，馬火林

中國地質(zhì)大學(武漢）地球物理與空間信息學院，湖北 武漢 430074

基于專業(yè)需求的“地球物理測井”課程設計

駱 淼，潘和平，馬火林

中國地質(zhì)大學(武漢）地球物理與空間信息學院，湖北 武漢 430074

地球物理測井探測方法多樣，能夠提供十分豐富的巖石物理、化學、井身幾何參數(shù)等資料，被廣泛應用于油氣資源和固體礦產(chǎn)。所以地球物理學、石油工程、資源勘查、煤及煤層氣工程、海洋地質(zhì)與資源等專業(yè)的培養(yǎng)方案中都包含有“地球物理測井”課程。由于測井涉及方法太多，不可能在有限的課時中全部予以講解，所以我們必須根據(jù)各個專業(yè)本身的特點，設計相應的教學內(nèi)容和教學方法，以便提高教學效率，獲得更好的教學效果。

地球物理測井；教學方法；課程設計

“地球物理測井”是利用探測器深入地下測量巖層物理化學性質(zhì)的一種地球物理方法。它能夠近距離測量井下地層的物理性質(zhì)，進而提供地下巖層的原位信息。就像是醫(yī)學上使用的“內(nèi)窺鏡”一樣，可以進入到地球內(nèi)部進行相對直接的深測和取樣，使我們對無法看到的地質(zhì)情況做出更準確的認識和評價。地球物理測井理論與應用是涉及物理、地質(zhì)、巖石物理、電子與信號處理等學科的一個交叉學科。測井方法幾乎涵蓋所有地表地球物理方法，如:放射性、聲波、重力、磁法、電法、電磁法、核磁共振等，還包括地表地球物理沒有的方法，如:中子孔隙度、伽馬-伽馬、聲成像、電成像、元素測井等。所以“地球物理測井”課程涉及物理理論很多很雜(核物理、聲學、電學），如果每種方法及其應用都要詳細講解的話，需要的課時數(shù)將會很多，但是由于本科生專業(yè)課的課時數(shù)很難增加，所以必須根據(jù)各專業(yè)對測井知識的需要，有選擇地講解對他們最為有用的測井理論和方法。

地球物理測井的應用領域十分廣泛，包括石油勘探開發(fā)、固體礦產(chǎn)勘探、煤田勘探與開發(fā)、水文地質(zhì)勘查、工程勘查，固體地球科學探測等，所以需要開設課程的專業(yè)也比較多。目前中國地質(zhì)大學(武漢）需要學習該課程的專業(yè)包括地球物理學、資源勘查工程、煤及煤層氣工程、石油與天然氣工程和海洋地質(zhì)與資源。由于各個專業(yè)本身的特點，其對測井知識需求的重點是不同的，所以有必要根據(jù)各個專業(yè)的特點分別進行課程設計。

一、地球物理學專業(yè)“地球物理測井”課程設計

地球物理學專業(yè)本科生需要掌握扎實的數(shù)理基礎、英語和計算機技能，系統(tǒng)學習地質(zhì)基礎知識和各種地球物理勘探方法(重磁電震測），畢業(yè)后能夠從事固體礦產(chǎn)勘探，油氣勘探，各種工程勘查，環(huán)境監(jiān)測與評價等工作。地球物理專業(yè)分配給該課程的課時數(shù)大約為40學時，但是對于地球物理專業(yè)而言，不但要講解各種測井方法的基本原理，還要講解測井資料的處理解釋方法及其應用，所以有一些目前已經(jīng)很少使用的比較老的測井方法可以只做簡單介紹，重點講解目前工業(yè)界廣泛使用的測井方法。根據(jù)地球物理專業(yè)的特點，需要講解的測井方法應該包括常規(guī)測井(自然電位、自然伽馬、電阻率(梯度電極系、電位電極系、雙感應與八側(cè)向、雙側(cè)向與微球聚焦）、聲波、密度、中子孔隙度，自然伽馬能譜）、成像測井(核磁共振、聲電成像、陣列感應、方位電阻率、偶極橫波等）、工程測井(井徑、井斜、套管接箍、固井質(zhì)量等）和其他測井(重力測井、磁化率測井、磁三分量、井間電磁波等）。另外，測井資料的處理解釋以及測井解釋軟件的操作使用也是需要講解的重要內(nèi)容。面對地球物理專業(yè)的“地球物理測井”課程應該讓學生在理解測井原理方法的基礎上，能夠正確的處理和解釋測井資料，為地質(zhì)研究與礦產(chǎn)資源評價提供重要資料。

二、石油工程專業(yè)“地球物理測井”課程設計

石油工程專業(yè)的本科生需要掌握工科(數(shù)理化）基礎知識、外語和計算機技能，尤其是石油與天然氣工程專業(yè)知識，如工程力學、機械設計、石油與天然氣地質(zhì)學、油田化學實驗以及與石油與天然氣開發(fā)有關的測井方法和技術(shù)等，從而具備從事油氣田開發(fā)地質(zhì)、油氣藏工程、采油氣工程、油氣藏管理、鉆井和完井工程等生產(chǎn)科研工作的能力。

測井被稱為十大石油科技之一，在油氣勘探開發(fā)中有著很重要的作用。沒有測井技術(shù)，就無法準確判定油氣藏位置和儲量，就無法進行工程定位和實施后續(xù)作業(yè)。可以說測井本身就是一種對未知地質(zhì)條件的探索和描述方法，對鉆探井工程質(zhì)量的判定和評價方法，是提高采油效率不可或缺的方法。

根據(jù)石油工程專業(yè)的這種特點，我們認為應該側(cè)重講解與石油勘探開發(fā)有關的測井方法及其應用。目前，該專業(yè)分配給測井課的課時大概只有28個學時，所以我們必須舍棄一些不重要的內(nèi)容，以自然電位、自然伽馬、井徑、井斜、電阻率(雙感應與八側(cè)向、雙側(cè)向與微球聚焦）、聲波、密度、中子孔隙度，自然伽馬能譜，核磁共振和聲電成像等測井方法的講解為主。這些方法在石油勘探開發(fā)中極為常用。測井資料的解釋(儲層參數(shù)計算與儲量估計）對于油氣勘探開發(fā)來說是極為重要的，所以儲層的測井評價也是講解的重點。另外，鉆孔幾何參數(shù)，固井質(zhì)量檢查，套管質(zhì)量檢查等測井方法也是油氣井工程十分關心的問題，也需要給予適當講解。

三、資源勘查工程專業(yè)“地球物理測井”課程設計

資源勘查工程專業(yè)的本科生需要掌握工科基礎、外語、計算機技能，系統(tǒng)的礦產(chǎn)資源勘查基礎理論，地球化學、地球物理等現(xiàn)代勘查方法，和礦產(chǎn)資源勘查和綜合評價的基本技能和方法，從而能夠從事地質(zhì)調(diào)查，礦產(chǎn)資源勘查評價、開發(fā)、利用和自然環(huán)境保護的能力。

從資源勘查工程專業(yè)的培養(yǎng)目標，我們可以發(fā)現(xiàn)該專業(yè)可能涉及的領域比較寬泛，不但包括固體礦產(chǎn)資源的勘察，也涉及油氣資源勘查、煤礦勘查、水資源勘查等。所以我們需要給該專業(yè)的學生要講解盡可能多的測井方法(石油測井、固體礦測井、水文工程測井等）以及這些方法的應用。目前由于該專業(yè)分配給測井課程的課時數(shù)大約只有28個學時，我們必須盡量減少基本原理的講解，而重點講解測井資料解釋和應用(適當增加實例分析）。

四、煤及煤層氣工程專業(yè)“地球物理測井”課程設計

煤及煤層氣工程專業(yè)的本科需要掌握數(shù)理化等工科基礎知識，系統(tǒng)學習煤及煤層氣資源勘查和開發(fā)工程的基礎理論知識，掌握與煤及煤層氣地質(zhì)學研究及資源勘查和綜合評價有關的基本技能與方法，從而能夠從事煤及煤層氣勘探與開發(fā)、煤綜合利用與環(huán)境保護、煤層瓦斯治理與煤礦安全、資源勘查與綜合評價等工作。該專業(yè)也需要測井的基本知識，因為測井在煤及煤層氣勘探開發(fā)中也有很重要的作用。目前該專業(yè)分配給測井的課時數(shù)大概為20學時，所以我們必須重點講解與煤及煤層氣勘探開發(fā)密切相關的測井方法及其應用，而盡量壓縮測井原理的講解。與煤及煤層氣勘探開發(fā)相關的測井方法包括自然電位、自然伽馬、井徑、電阻率(梯度電極系、電位電極系、雙側(cè)向與微球聚焦）、聲波、密度、中子孔隙度和聲電成像測井。煤田測井解釋主要包括煤層劃分、巖性判斷、礦物成分、水分與固定碳含量、煤質(zhì)評價等。煤層氣測井解釋主要包括蓋層評價、孔隙度、滲透率與含氣量估計等。所以我們在簡單講解測井理論方法的基礎上，要重點講解煤及煤層氣的測井響應特征以及如何利用測井數(shù)據(jù)進行煤及煤層氣評價。

五、海洋地質(zhì)與資源專業(yè)“地球物理測井”課程設計

海洋地質(zhì)與資源專業(yè)的學生需要掌握數(shù)理化等基礎科學知識，系統(tǒng)學習海洋科學和資源勘查的基礎理論和基本知識，掌握與海洋地學研究及資源勘查和綜合評價有關的基本技能與方法，學習有關海洋工程、環(huán)境、災害以及與人類可持續(xù)發(fā)展等方面的知識，從而能夠從事海洋地質(zhì)、海洋礦物資源和海域環(huán)境勘查、評價、開發(fā)與管理工作。

地球物理測井是海底鉆探中必不可少的探測方法，在大洋科學鉆探和深海油氣勘探開發(fā)中具有很重要的作用。海洋地質(zhì)資源勘查與評價中會用到很多測井資料，所以針對該專業(yè)的“地球物理測井”課程應該側(cè)重于各種測井資料的解釋與應用，例如如何利用測井資料識別巖性、構(gòu)造、沉積相和沉積環(huán)境，如何利用測井資料評價海洋礦產(chǎn)資源和油氣資源的儲量。

六、課程內(nèi)容設置改革

目前，中國地質(zhì)大學(武漢）大多數(shù)專業(yè)分配給“地球物理測井”的課時都顯得不足。根據(jù)各個專業(yè)的特點，我們對這幾個專業(yè)課程重點內(nèi)容和次要內(nèi)容的分配以及所需要學時和學時的分配情況提出一些修改建議(表1）。

工程測井包括井徑、井斜。常規(guī)測井包括自然電位、自然伽馬、雙側(cè)向、雙感應、微球形聚焦、微側(cè)向、密度、中子孔隙度、聲波時差，自然伽馬能譜。成像測井包括聲成像、電成像，核磁共振，元素測井，陣列感應，方位電阻率、偶極橫波測井等。生產(chǎn)測井包括井下流量測井，流體密度及持水率測量，壓力測井，產(chǎn)出剖面測井，注入剖面測井，套管井地層參數(shù)測井，套管工程檢測測井等。

七、課程組織形式改革

“地球物理測井”課程既包括嚴格的數(shù)學物理理論，也包括很多實踐中總結(jié)出來的經(jīng)驗關系，而且測井方法的應用領域也十分廣泛。所以課堂上需要充分利用黑板、多媒體(幻燈片、動畫、視頻）、掛圖(生產(chǎn)單位常用圖件）等媒介和實驗向?qū)W生盡可能生動、形象的展示測井方法原理及其應用。

石油工程、資源勘查工程、煤及煤層氣工程、海洋地質(zhì)與資源等專業(yè)都把測井方法作為一種工具。所以解讀常見測井圖件，挖掘測井資料中的地質(zhì)信息是這些專業(yè)必須掌握的重要內(nèi)容。

地球物理專業(yè)注重方法原理的理解，所以在教學中適當增加理論計算(如:幾何因子理論正演地層電阻率曲線），測井儀器結(jié)構(gòu)與工作原理，測井過程演示(動畫）等內(nèi)容。這樣有助于學生掌握測井方法原理。適當增加上機實習學時，讓學生接觸目前較為常用的測井解釋軟件，熟悉測井資料處理解釋流程。

在課堂上加強互動，讓學生積極參與到討論中，打破課堂沉寂的氣氛。在教學中加強對學過內(nèi)容的使用和復習，幫助學生重復記憶，獲得更好的教學效果。

重視學生平時課堂表現(xiàn)以及作業(yè)的考核，通過課堂內(nèi)布置小作業(yè)的方法，監(jiān)督學生的出勤和對知識掌握情況，以便及時調(diào)整教學進度和教學方法。通過課后的大作業(yè)培養(yǎng)學生對理論知識靈活運用的能力(如計算泥質(zhì)含量、孔隙度、飽和度、滲透率等）。避免采用期末考試成績作為學生學習成績的唯一標尺，適當增加平時成績的比重(平時成績大約占50%），更加全面和公平地評價學生的學習情況。

八、結(jié)束語

隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和發(fā)展，學生所要掌握的測井技術(shù)知識日益增多，但是老師授課的時間很難增加，所以我們的課程必須有的放矢，根據(jù)不同專業(yè)的需求合理安排教學內(nèi)容。對于地球物理專業(yè)的學生，首先要讓他們明白測量原理，其次是資料的處理和解釋，最后才是資料的應用；而對于石油工程、資源勘查、煤及煤層氣工程、海洋地質(zhì)與資源等專業(yè)的學生，最重要的則是測井資料的解釋和應用，而測井原理則不是重點內(nèi)容。準確把握了各專業(yè)對測井知識的需求之后，我們就能提高教學效率，取得更好的教學效果。同時，通過不斷革新授課方式，充分調(diào)動學生的積極性，讓學生對課程更有興趣，讓課堂氣氛更活躍，從而提高學生的動手和創(chuàng)新能力。

表1 各專業(yè)“地球物理測井”課程設置情況

[1] 潘和平，馬火林，蔡柏林，等.地球物理測井與井中物探[M].北京:科學出版社，2009.

[2] 尉中良，鄒長春.地球物理測井[M].北京:地質(zhì)出版社，2005

[3] 侯俊勝.油儲地球物理教學內(nèi)容與體會[J].中國地質(zhì)教育，2000，(3):30-32.

[4] 潘和平，馬火林，祁明松.井中物探教學內(nèi)容探討與改革[J].中國地質(zhì)教育，2009，(2):83-87

[5] 譚茂金.基于交叉學科的地球物理測井研究生教學探索[J].中國地質(zhì)教育，2010，(2):9-13.

Course Design of Well Logging Based on the Requirement of Different Majors

LUO Miao, PAN He-ping, MA Huo-lin
China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

Geophysical well logging includes lots of surveying method, which can provide very rich petrophysics, chemistry and borehole geometry data, and is widely used in the exploration of oil, gas, solid minerals and engineering survey.At present, well logging course is included in the education scheme of geophysics, petroleum engineering, marine geology, mineral exploration and coal and coal-bed methane exploration.Well logging involves lots of method, so it is impossible to teach all the well logging method and techniques in a short time.We have set appropriate teaching content and teaching method according the characteristics of different majors.In this way, we may improve the teaching efficiency and obtain a better teaching effect.

geophysical well logging; teaching method; course design

G642

A

1006-9372 (2011）02-0065-04

2011-03-14。

駱 淼，男，講師，主要從事地球物理測井的教學和科研工作。