劉 巖，陳恭洋，田永晶，印森林，馮 偉，劉兆良，程樂利，劉善勇，龍 隆

長江大學錄井技術與工程研究院，湖北 荊州

校企共建錄井工程實驗室的探索與思考

劉 巖，陳恭洋＊，田永晶，印森林，馮 偉，劉兆良，程樂利，劉善勇，龍 隆

長江大學錄井技術與工程研究院，湖北 荊州

建設錄井技術與工程專業(yè)發(fā)展相適應的實驗室，不僅是確保教學質(zhì)量、提高科研服務能力的重要條件之一，也是開展錄井技術基礎研究、促進錄井行業(yè)發(fā)展的必要條件，更是整個錄井行業(yè)共同的期盼。從錄井專業(yè)發(fā)展具體情況、實驗室建設的指導思想、規(guī)劃中的實驗室組成與功能、校企合作共建等方面，對錄井技術與工程專業(yè)實驗室建設進行探討。通過校企合作共建實驗室，發(fā)揮高校和企業(yè)各自優(yōu)勢，實現(xiàn)教育與生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，是實驗室建設和發(fā)展的新模式。從校企共建實驗室的管理模式、促進措施等方面進行實踐與思考，通過共建錄井實驗室表明，該措施有利于建立全過程、多層次、內(nèi)容豐富的新穎實踐教學體系，培養(yǎng)學生專業(yè)技能和創(chuàng)新能力，促進錄井技術的進步與錄井行業(yè)的發(fā)展。

實驗室建設，校企共建，錄井技術，創(chuàng)新復合型人才培養(yǎng)

Copyright ? 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

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Received: Aug.15th, 2017; accepted: Sep.13th, 2017; published: Oct.15th, 2017

AbstractBuilding the lab of mud logging technology and engineering was not only an important condition to ensure teaching quality and improve scientific research and service capacity, but also a necessary condition for conducting basic mud logging technology research and promoting the development of mud logging, and also the hope of the whole mud logging industry.This paper introduced the development of mud logging discipline, guiding ideology of the lab construction, planned components and functions of the lab, and the co-construction mode of university and enterprises.As a new mode of lab construction and development, co-construction of lab can give full play to the advantages of the university and enterprise, to realize sustainable development of teaching and production.In terms of management mode and promotion measures, the co-construction of mud logging lab is helpful for building new practical teaching system with a whole process, multiple level and rich content, for cultivating the special skills and innovative capability of students and promoting the advancement of mud logging technology and industry.

KeywordsLab Construction, Co-construction by University and Enterprise, Mud Logging Technology,Cultivation of Innovative and Interdisciplinary Talent

1.引言

錄井被譽為勘探開發(fā)的眼睛、鉆井安全的參謀、信息傳輸?shù)闹袠?，是油氣勘探開發(fā)活動中最基礎的技術之一[1]。經(jīng)過近一個世紀的發(fā)展，錄井技術已從過去的肉眼觀察、手工操作、定性描述，發(fā)展成為采用聲、電、光、核、磁、萃取、熱解等各種物理或化學方法，使用多種儀器設備，集資料采集、傳輸、處理及解釋評價于一體的石油勘探開發(fā)技術[1][2][3]。錄井技術也和石油物探、測井技術一樣，成為石油工業(yè)中一項相對獨立但又不可替代的石油工程技術[4]，涉及石油地質(zhì)學、石油工程學、地球化學、計算機科學、信息工程學等多個學科與領域。錄井學科是由地質(zhì)學、石油工程學、電子與儀器科學、信息科學等學科相互滲透、融合而形成的一門高度交叉學科[5][6]。

對于工科而言，一流的學科發(fā)展離不開一流的實驗室技術支撐[7][8][9]，在“錄井技術與工程”專業(yè)設立論證之時，與會的各位專家也都提出了錄井專業(yè)同時要配套建立起一個綜合的錄井實驗室，并同意對實驗室建設提供支持[7][8][9][10]。2014年10月2日，我校杰出校友，國內(nèi)錄井設備制造公司的龍頭企業(yè)——上海神開石油化工裝備股份有限公司董事長顧正先生，向?qū)W校捐贈1000萬元人民幣，用于支持學校的發(fā)展，并特意提出共同建立神開錄井實驗室的愿望。中石油西部鉆探工程有限公司、中法地質(zhì)錄井服務公司、上?？朴褪蛢x器制造有限公司、中石油長城鉆探工程有限公司、中石化勝利地質(zhì)錄井公司、中石油渤海鉆探第一錄井公司等國內(nèi)幾大錄井公司先后以校企合作方式向?qū)W校提供6臺教學用綜合錄井儀，總價值近1200萬元人民幣。上述充分說明了建設好一流的錄井實驗室是錄井行業(yè)共同的期望。

因此，筆者從錄井專業(yè)發(fā)展具體情況、實驗室建設的指導思想、規(guī)劃中的實驗室組成與功能、校企合作共建等方面，對錄井技術與工程專業(yè)實驗室建設進行探討。

2.錄井實驗室發(fā)展概況

2011年9月，長江大學率先設置了“錄井技術與工程”專業(yè)，并在2009、2010級理工科學生中進行選拔，組建了“錄井技術與工程”教學實驗班，填補了國內(nèi)在該專業(yè)設置方面的空白。截至2017年，長江大學錄井技術與工程專業(yè)仍是國內(nèi)唯一一個錄井本科專業(yè)方向。經(jīng)過幾年的努力辦學，錄井專業(yè)已先后完成從09級到13級共5屆總計249名本科畢業(yè)生的培養(yǎng)，目前仍有14～17級學生在校學習。

錄井實驗室是伴隨著錄井技術與工程本科專業(yè)的發(fā)展而逐步建設起來的。依托錄井本科專業(yè)建設計劃，學校先后投入241萬余元，購置了包括巖礦標本、油氣顯示評價儀、油氣組分評價儀、輕烴組分分析儀、碳酸鹽巖分析儀、泥巖密度測定儀、熒光分析儀、三維石油熒光分析儀、核磁共振鉆井液油水分析儀、快速氫焰色譜儀、數(shù)據(jù)遠傳系統(tǒng)、一整套綜合錄井儀各類傳感器及相關設備、CMS系統(tǒng)應用軟件系統(tǒng)等97臺/套設備(表1)。

Table 1.List of self-purchased mud logging equipment by Yangtze University表1.長江大學自行購置相關錄井設備清單

為了支持學校錄井專業(yè)的發(fā)展，中石油西部鉆探工程有限公司、中法地質(zhì)錄井服務公司、上?？朴褪蛢x器制造有限公司、中石油長城鉆探工程有限公司、中石化勝利地質(zhì)錄井公司、中石油渤海鉆探第一錄井公司等國內(nèi)幾大錄井公司先后以校企合作方式向?qū)W校提供6臺教學用綜合錄井儀，總價值逾1200萬元人民幣(表2、圖1)。實驗室現(xiàn)擁有包括SW-5、ALS-2、WellStar、GW-MLE、Explorer、DML共6種綜合錄井儀，加上神開的一套室內(nèi)綜合錄井系統(tǒng)，共計7種型號綜合錄井設備。

Figure 1.The ceremony of receiving of synthetic mud logging tool圖1.綜合錄井儀及接收儀式現(xiàn)場

Table 2.The list of available mud logging tools in the mud logging lab表2.錄井實驗室現(xiàn)有綜合錄井儀清單

除此之外，錄井研究院師生為配合錄井專業(yè)教學與科研工作的開展，先后自籌經(jīng)費近 50萬元購買/研制包括高性能偏光顯微鏡、鉆切磨巖石制片一體機、球磨粉碎機、烘箱、馬弗爐、恒溫水浴、抽提儀、柱層析、抽真空飽和裝置、巖心含氣量解析儀、殘余氣含量分析儀、高溫高壓成烴成巖模擬儀、密度天平等各類成套設備或相關配套設備20余臺套。目前，正在進行泥漿循環(huán)系統(tǒng)、巖屑自動收集與掃描分析系統(tǒng)等多個錄井相關設備的研制工作。

經(jīng)過5年的發(fā)展與建設，錄井工程實驗室已經(jīng)初步取得了一些成績，并已經(jīng)形成了幾個特色研究方向。目前，錄井實驗室承擔了“地球科學概論”、“油氣地球化學”、“錄井方法與技術”、“錄井儀器原理”、“錄井資料綜合解釋”等近10門課程的部分或全部實驗教學任務，部分承擔了石油軟件班、資源勘查工程卓越工程師班等其他相關專業(yè)的實驗教學任務。同時，錄井實驗室已成功為5屆本科畢業(yè)生提供了基本的畢業(yè)論文實驗條件。

由于長江大學錄井工作的獨創(chuàng)性，可以說，錄井實驗室是長江大學最具有潛力辦成省部級以上重點實驗室的特色實驗室。如果發(fā)展得當，得益于其行業(yè)的獨特地位，具有申報國家重點實驗室的潛力及優(yōu)勢。

3.錄井實驗室建設指導思想

錄井實驗室應該是以構建錄井教學、基礎理論研究、生產(chǎn)應用研究、錄井裝備研發(fā)、錄井信息平臺開發(fā)為一體的綜合實驗平臺[10]。因此，在錄井實驗室建設時需要充分考慮各方因素統(tǒng)一規(guī)劃，筆者經(jīng)過深入思考認為錄井實驗室建設需要從以下幾點進行考慮。

3.1. 實驗室建設應與學科和專業(yè)的發(fā)展相統(tǒng)一

受傳統(tǒng)歷史觀念的影響，現(xiàn)行實驗室體制大多依課程設置，功能單一、布局分散、規(guī)模較小，對人才的培養(yǎng)無法滿足企業(yè)發(fā)展需求[10][11]。錄井實驗室處于初始建設階段，因此，要摒除以往實驗室建設體制的弊端，以系統(tǒng)化建設的思想做好實驗室的規(guī)劃設計。依據(jù)“強實踐、厚基礎、重能力、高素質(zhì)”的基本原則，加強基礎實驗室的建設，突破課程設置，以學科及專業(yè)的發(fā)展需求建設實驗室，是新形勢下實驗室建設的基本方向和目標[12]。鑒于此，實驗室系統(tǒng)化建設要循教育改革的規(guī)律，緊跟學科、專業(yè)調(diào)整的步伐，以此為契機，積極推進實驗室的體制改革，形成結構科學、層次合理、功能健全、規(guī)模適當、運行良好的實驗室新體系。

3.2. 與新形勢下人才培養(yǎng)的模式相統(tǒng)一

實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才是新形勢下人才培養(yǎng)的基本模式，而實施素質(zhì)教育的重點則是“創(chuàng)新精神和實踐能力”的培養(yǎng)[13]。為了適應人才培養(yǎng)模式改革的整體需要和目標，在實驗室建設和實驗教學改革中，應著眼于學生的發(fā)展，注重對學生學習能力的培養(yǎng)和科學素質(zhì)、思想意識的塑造[13][14][15][16]，使他們在了解基本工具使用的基礎上，掌握繼續(xù)學習的技能；在實驗課程設置上應注重個性、加強彈性，對學生正當?shù)呐d趣和愛好給予必要的引導和支持，對有特殊才能的學生應給予鼓勵，要從傳授己有知識為中心的傳統(tǒng)教育方式向著重培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的現(xiàn)代教育方式轉(zhuǎn)變；注重實踐、實習基地以及開放性實驗室的建設，使實驗室真正成為鞏固學生理論知識、提高綜合運用能力、培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)造能力的重要陣地。

3.3. 統(tǒng)籌規(guī)劃、預留發(fā)展空間

基于錄井專業(yè)的學科交叉特色，實驗室統(tǒng)一命名為錄井工程實驗室。針對實驗室建設中容易存在設置不規(guī)范、場地分散化的特點，專門組織相關人員進行多次論證，并對中石油西部鉆探工程有限公司等一些錄井公司，長江大學武漢校區(qū)、中國地質(zhì)大學(武漢)、江漢油田、中國石油大學(北京)、中石油勘探院、中石油勘探院廊坊分院、中石化勘探開發(fā)研究院無錫分院、中國科學院廣州地球化學研究所、核工業(yè)部地質(zhì)所、中石化勝利油田地質(zhì)院等單位的主要地質(zhì)實驗室進行參觀考察，充分調(diào)研。在此基礎上反復論證、研討，最終提出了系統(tǒng)化統(tǒng)籌建設錄井實驗室的總體思路，并根據(jù)實驗室的總體發(fā)展規(guī)劃，預留實驗空間，為實驗室未來長遠發(fā)展奠定基礎。

3.4. 積極探索產(chǎn)–學–研的實驗室建設、管理模式

就目前國內(nèi)外實驗室運行狀況來看，產(chǎn)–學–研相結合的實驗室是運行最為成功的模式[17][18][19]。因此，長江大學錄井實驗室建設也準備探索采用“產(chǎn)–學–研”相結合的方式進行，由高校和企業(yè)共同參與規(guī)劃、建設與管理。具體來講，就是明確合作雙方的責、權、利，成果歸屬等，協(xié)調(diào)實驗室的實驗教學、研究、生產(chǎn)經(jīng)營的順利開展；教學服務體系由校內(nèi)教學人員和企業(yè)兼職教師組成，負責校內(nèi)學生教學和企業(yè)人員培訓；科研服務體系由高校教師和企業(yè)科研技術人員組成，共同開展學生實驗項目的開設，科研計劃的落實和開展，生產(chǎn)功能的順利進行；保障體系負責對產(chǎn)–學–研的運作進行監(jiān)督管理，指導合作雙方遵守法律法規(guī)和國家政策，按照規(guī)章開展活動。

3.5. 按需求按層次，分步實施

根據(jù)上述思路，按照教學、科研、系統(tǒng)開發(fā)3大類別，依層次、分步驟、分階段建設實施。即，按基礎教學實驗室，再到學科綜合實驗室，緊接著是產(chǎn)–學–研綜合開發(fā)實驗室，最后是省部級重點實驗室乃至國家重點實驗室的順序來分步實施。

4.錄井實驗室組成與功能

依據(jù)上述思想，根據(jù)現(xiàn)有規(guī)劃，共分為7大實驗分室，具體包括：巖性錄井分室、流體檢測與快速評價分室、錄井模擬實驗平臺系統(tǒng)實驗分室、儀器原理與新工具開發(fā)實驗分室、錄井資料解釋與評價實驗分室、軟件開發(fā)實驗分室、遠程錄井與云錄井實驗分室。

4.1. 巖性錄井分室

該分室包括標準地質(zhì)標本、巖心/巖屑樣品、顯微鏡及各類分析測試設備，完成巖心/巖屑的物化性質(zhì)分析，用于巖性識別，建立巖性地層剖面。開展PDC等新條件下巖性識別的基礎研究，如XRD/XRF巖性鑒定、伽馬掃描、巖屑自動化采集、巖心/巖屑圖象分析等工作。

4.2. 流體檢測與快速評價分室

從技術層面上來看，流體檢測技術手段極為豐富[20]，但大多實效性差，距甲方要求存在很大差距，在現(xiàn)場應用效果并不理想。而在現(xiàn)場使用的技術多為單技術手段，缺乏多手段的對比。該實驗室在保證檢測質(zhì)量的同時，不僅能提供流體的快速準確檢測分析(最快可達30 s)，還可采用多技術聯(lián)合，對各類技術進行對比分析，得到可靠的綜合檢測分析結果。

該分室包括各類氣相色譜儀、質(zhì)譜儀、光譜儀、核磁共振譜儀、離子色譜儀等分析測試設備，完成油、氣、水性質(zhì)分析與評價工作，有效識別評價油、氣、水層。著重開展的基礎研究工作包括氣測校正、拉曼光譜錄井、輕烴錄井、同位素質(zhì)譜錄井、地層水錄井、泥漿核磁共振錄井等方面的基礎研究。

4.3. 錄井模擬實驗平臺系統(tǒng)實驗分室

基于實驗室現(xiàn)有的7種不同型號綜合錄井儀，該分室擬建設泥漿循環(huán)模擬系統(tǒng)，模擬地下泥漿循環(huán)，通過模擬溫度、壓力、注入油氣、不同鉆井液體系等各種條件，開展不同錄井儀之間的對比，為還原地下油氣含量真實值及不同類型綜合錄井儀之間的校正與對比提供基礎依據(jù)。

該分室建設擬分成兩步走，第一步先利用長江大學錄井實驗室新場地建設機會，自行研制一套地面模擬泥漿循環(huán)系統(tǒng)，首先開展泥漿循環(huán)模擬方面的基礎研究。該工作借鑒了Weatherford泥漿試驗平臺及渤海鉆探室內(nèi)錄井仿真系統(tǒng)(圖2、圖3)，目前正在緊鑼密鼓的進行。第二步，待條件成熟，以長江大學東校區(qū)南擴為契機，選擇陵66水平井井場為核心區(qū)域，完成實鉆井的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，最終建成錄井模擬實驗平臺，來開展各類研究工作。該試驗平臺可模擬完整的鉆井泥漿循環(huán)，信息采集、處理、遠程傳輸及監(jiān)控等過程。采用真實鉆井平臺與真實鉆井，可提供真實的地質(zhì)環(huán)境，供各類錄井儀器實際測試與實驗，檢驗設備的穩(wěn)定性與可靠性。

Figure 2.The Weatherford mud test platform圖2.Weatherford泥漿試驗平臺

Figure 3.The mud logging simulation system in Bohai Drilling Lab圖3.渤海鉆探室內(nèi)錄井仿真系統(tǒng)

4.4. 錄井儀器與新工具開發(fā)實驗分室

該分室除滿足常規(guī)錄井儀器原理教學任務之外，還針對現(xiàn)場急需，適時開展一些新型錄井設備的研發(fā)工作，如隨鉆錄井儀器的研發(fā)等。目前，正在研發(fā)的巖屑自動清洗與圖像采集系統(tǒng)，從設計功能上來講，需要達到巖屑的自動清洗與濕/干巖屑的白光和熒光拍照，并可擴展自然伽馬掃描、XRF元素分析等其他相關分析，來提高地質(zhì)錄井的自動化水平，建立精細的各項參數(shù)地層剖面，與測井信息進行比對。

4.5. 錄井資料解釋與評價實驗分室

該分室主要負責對錄井資料影響因素進行分析，并進行標準化處理。錄井資料在數(shù)字化處理之后，通過優(yōu)選各項有效評價參數(shù)，建立解釋評價參數(shù)剖面，開展采用多項錄井技術的綜合解釋評價，相互驗證結論的準確性，從而提高錄井解釋符合率。充分利用地震、測井和現(xiàn)場錄井資料，及時完善地質(zhì)認識，做到地質(zhì)評價更及時、更準確，更具有參考價值。

4.6. 軟件開發(fā)實驗分室

該分室主要用于開發(fā)各類錄井應用、解釋軟件系統(tǒng)，并負責自研設備中的自動化控制部分PLC編程。未來的目標是開發(fā)一套完整的錄井信息采集與解釋評價平臺軟件。目前，該分室已經(jīng)完成地層壓力預測、壓裂選層評價共2套軟件系統(tǒng)的編制。

4.7. 遠程錄井與云錄井實驗分室

該實驗室可實現(xiàn)遠程錄井的教學和科研工作，同時利用云技術，開展云錄井技術相關研究與應用。

5.校企共建錄井實驗室的探索與思考

5.1. 校企合作共建實驗室現(xiàn)狀與存在問題剖析

錄井專業(yè)的建設與企業(yè)的大力支持分不開，前期為支持錄井專業(yè)的建設與發(fā)展，各錄井企業(yè)給予了大力的支持，為各項工作的順利開展提供了基礎條件保證。然而，當前實驗室的發(fā)展仍面臨著諸多困難和問題，主要體現(xiàn)在3個方面。

1)場地零散，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃

目前，錄井實驗室多數(shù)設備尚臨時存放于一些庫房中，因無合適的專門場地，難以有效開展相關實驗工作。實驗教學仍以驗證性和演示性居多，設計性和綜合性實驗相對較少，不利于創(chuàng)新性油氣田勘探人才的培養(yǎng)。

2)缺乏先進的專用單項儀器設備

實驗室現(xiàn)有大部分設備是現(xiàn)場現(xiàn)行應用設備，由于錄井工程的特殊性，絕大部分設備是系統(tǒng)設備，需要有井場開工并開啟泥漿循環(huán)才能進行。而對于學校的教學和研究來，更急需一些功能相對單一，可以不依托工程施工，性能更加先進的設備，如高性能色譜、質(zhì)譜、光譜分析儀。

3)缺乏專業(yè)實驗人員

目前實驗室僅有1名兼職實驗員，在承擔教學科研任務的同時，又承擔實驗教學任務。由于實驗任務重、項目多，設備維護工作繁重，完全由實驗員進行實驗教學難以實現(xiàn)。

4)缺乏與合作企業(yè)交流

由于人員限制，前期實驗室工作人員將有限的精力大部分投入到教學與日常工作的梳理上，沒有與合作企業(yè)進行深入交流，對企業(yè)需求了解不夠，沒有很好地發(fā)揮企業(yè)生產(chǎn)促進作用。

5.2. 促進校企合作共建實驗室措施的思考與建議

1)推進實驗室原有規(guī)劃的順利實施

長江大學已專門開辟出一塊場地用以建設錄井工程實驗室，目前已經(jīng)進入工程實施階段，待場地準備完畢，則開始建立與調(diào)試自研泥漿循環(huán)地面模擬系統(tǒng)，模擬地下泥漿循環(huán)過程、信息采集過程、信息處理過程、遠程傳輸與監(jiān)控過程的實驗即可順利開設。

2)購買/引進一批專用實驗設備

購買/引進設備主要包括2個方面：其一是實驗室急缺的相關設備，如XRD分析儀、同位素質(zhì)譜儀、拉曼光譜分析儀、XRF元素分析儀、巖屑圖象分析儀、巖心掃描儀、伽馬分析儀等；另一方面增加一些性能先進的專項分析設備。

3)加快人才引進步伐

目前，長江大學為更好支持錄井專業(yè)建設，批復了錄井研究院的人才引進計劃，今年已經(jīng)有兩位新引進博士到位。

4)加強校企合作交流

通過校企合作共建實驗室，發(fā)揮高校和企業(yè)各自優(yōu)勢，實現(xiàn)教育與生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，采用“走出去，請進來”等多種合作模式，強化校企合作交流，了解企業(yè)所需，促進相關研究工作更好更快地推進，應用到企業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)活動中去，為行業(yè)發(fā)展做出貢獻。

6.結語

在學校和企業(yè)的大力支持下，錄井實驗室建設初具規(guī)模，各項建設工作已經(jīng)逐步進入正軌，開始穩(wěn)步推進，但在運行中仍存在著諸如設備、場地、人員、校企合作深度等方面的問題。在廣大錄井相關企業(yè)和學校的大力支持下，有助于建設高水平、功能完整、體現(xiàn)錄井發(fā)展趨勢的錄井工程實驗室，構建支撐教學與科研的“產(chǎn)–學–研”一體化校企合作示范實驗基地。

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[編輯]鄧磊

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The Exploration and Thinking of Co-construction Logging Engineering Laboratory by University and Enterprises

Yan Liu, Gongyang Chen*, Yongjing Tian, Senlin Yin, Wei Feng, Zhaoliang Liu, Leli Cheng,Shanyong Liu, Long Long
Research Institute of Mud Logging Technology and Engineering, Yangtze University, Jingzhou Hubei

2017年8月15日；錄用日期：2017年9月13日；發(fā)布日期：2017年10月15日

劉巖(1985-)，男，博士，副教授，主要從事油氣成藏與錄井地質(zhì)綜合研究。

*通信作者。

文章引用: 劉巖, 陳恭洋, 田永晶, 印森林, 馮偉, 劉兆良, 程樂利, 劉善勇, 龍隆.校企共建錄井工程實驗室的探索與思考[J].石油天然氣學報, 2017, 39(5): 9-17.

10.12677/jogt.2017.395061