基于专业需求的“地球物理测井”课程设计

骆 淼，潘和平，马火林

中国地质大学(武汉）地球物理与空间信息学院，湖北 武汉 430074

基于专业需求的“地球物理测井”课程设计

骆 淼，潘和平，马火林

中国地质大学(武汉）地球物理与空间信息学院，湖北 武汉 430074

地球物理测井探测方法多样，能够提供十分丰富的岩石物理、化学、井身几何参数等资料，被广泛应用于油气资源和固体矿产。所以地球物理学、石油工程、资源勘查、煤及煤层气工程、海洋地质与资源等专业的培养方案中都包含有“地球物理测井”课程。由于测井涉及方法太多，不可能在有限的课时中全部予以讲解，所以我们必须根据各个专业本身的特点，设计相应的教学内容和教学方法，以便提高教学效率，获得更好的教学效果。

地球物理测井；教学方法；课程设计

“地球物理测井”是利用探测器深入地下测量岩层物理化学性质的一种地球物理方法。它能够近距离测量井下地层的物理性质，进而提供地下岩层的原位信息。就像是医学上使用的“内窥镜”一样，可以进入到地球内部进行相对直接的深测和取样，使我们对无法看到的地质情况做出更准确的认识和评价。地球物理测井理论与应用是涉及物理、地质、岩石物理、电子与信号处理等学科的一个交叉学科。测井方法几乎涵盖所有地表地球物理方法，如:放射性、声波、重力、磁法、电法、电磁法、核磁共振等，还包括地表地球物理没有的方法，如:中子孔隙度、伽马-伽马、声成像、电成像、元素测井等。所以“地球物理测井”课程涉及物理理论很多很杂(核物理、声学、电学），如果每种方法及其应用都要详细讲解的话，需要的课时数将会很多，但是由于本科生专业课的课时数很难增加，所以必须根据各专业对测井知识的需要，有选择地讲解对他们最为有用的测井理论和方法。

地球物理测井的应用领域十分广泛，包括石油勘探开发、固体矿产勘探、煤田勘探与开发、水文地质勘查、工程勘查，固体地球科学探测等，所以需要开设课程的专业也比较多。目前中国地质大学(武汉）需要学习该课程的专业包括地球物理学、资源勘查工程、煤及煤层气工程、石油与天然气工程和海洋地质与资源。由于各个专业本身的特点，其对测井知识需求的重点是不同的，所以有必要根据各个专业的特点分别进行课程设计。

一、地球物理学专业“地球物理测井”课程设计

地球物理学专业本科生需要掌握扎实的数理基础、英语和计算机技能，系统学习地质基础知识和各种地球物理勘探方法(重磁电震测），毕业后能够从事固体矿产勘探，油气勘探，各种工程勘查，环境监测与评价等工作。地球物理专业分配给该课程的课时数大约为40学时，但是对于地球物理专业而言，不但要讲解各种测井方法的基本原理，还要讲解测井资料的处理解释方法及其应用，所以有一些目前已经很少使用的比较老的测井方法可以只做简单介绍，重点讲解目前工业界广泛使用的测井方法。根据地球物理专业的特点，需要讲解的测井方法应该包括常规测井(自然电位、自然伽马、电阻率(梯度电极系、电位电极系、双感应与八侧向、双侧向与微球聚焦）、声波、密度、中子孔隙度，自然伽马能谱）、成像测井(核磁共振、声电成像、阵列感应、方位电阻率、偶极横波等）、工程测井(井径、井斜、套管接箍、固井质量等）和其他测井(重力测井、磁化率测井、磁三分量、井间电磁波等）。另外，测井资料的处理解释以及测井解释软件的操作使用也是需要讲解的重要内容。面对地球物理专业的“地球物理测井”课程应该让学生在理解测井原理方法的基础上，能够正确的处理和解释测井资料，为地质研究与矿产资源评价提供重要资料。

二、石油工程专业“地球物理测井”课程设计

石油工程专业的本科生需要掌握工科(数理化）基础知识、外语和计算机技能，尤其是石油与天然气工程专业知识，如工程力学、机械设计、石油与天然气地质学、油田化学实验以及与石油与天然气开发有关的测井方法和技术等，从而具备从事油气田开发地质、油气藏工程、采油气工程、油气藏管理、钻井和完井工程等生产科研工作的能力。

测井被称为十大石油科技之一，在油气勘探开发中有着很重要的作用。没有测井技术，就无法准确判定油气藏位置和储量，就无法进行工程定位和实施后续作业。可以说测井本身就是一种对未知地质条件的探索和描述方法，对钻探井工程质量的判定和评价方法，是提高采油效率不可或缺的方法。

根据石油工程专业的这种特点，我们认为应该侧重讲解与石油勘探开发有关的测井方法及其应用。目前，该专业分配给测井课的课时大概只有28个学时，所以我们必须舍弃一些不重要的内容，以自然电位、自然伽马、井径、井斜、电阻率(双感应与八侧向、双侧向与微球聚焦）、声波、密度、中子孔隙度，自然伽马能谱，核磁共振和声电成像等测井方法的讲解为主。这些方法在石油勘探开发中极为常用。测井资料的解释(储层参数计算与储量估计）对于油气勘探开发来说是极为重要的，所以储层的测井评价也是讲解的重点。另外，钻孔几何参数，固井质量检查，套管质量检查等测井方法也是油气井工程十分关心的问题，也需要给予适当讲解。

三、资源勘查工程专业“地球物理测井”课程设计

资源勘查工程专业的本科生需要掌握工科基础、外语、计算机技能，系统的矿产资源勘查基础理论，地球化学、地球物理等现代勘查方法，和矿产资源勘查和综合评价的基本技能和方法，从而能够从事地质调查，矿产资源勘查评价、开发、利用和自然环境保护的能力。

从资源勘查工程专业的培养目标，我们可以发现该专业可能涉及的领域比较宽泛，不但包括固体矿产资源的勘察，也涉及油气资源勘查、煤矿勘查、水资源勘查等。所以我们需要给该专业的学生要讲解尽可能多的测井方法(石油测井、固体矿测井、水文工程测井等）以及这些方法的应用。目前由于该专业分配给测井课程的课时数大约只有28个学时，我们必须尽量减少基本原理的讲解，而重点讲解测井资料解释和应用(适当增加实例分析）。

四、煤及煤层气工程专业“地球物理测井”课程设计

煤及煤层气工程专业的本科需要掌握数理化等工科基础知识，系统学习煤及煤层气资源勘查和开发工程的基础理论知识，掌握与煤及煤层气地质学研究及资源勘查和综合评价有关的基本技能与方法，从而能够从事煤及煤层气勘探与开发、煤综合利用与环境保护、煤层瓦斯治理与煤矿安全、资源勘查与综合评价等工作。该专业也需要测井的基本知识，因为测井在煤及煤层气勘探开发中也有很重要的作用。目前该专业分配给测井的课时数大概为20学时，所以我们必须重点讲解与煤及煤层气勘探开发密切相关的测井方法及其应用，而尽量压缩测井原理的讲解。与煤及煤层气勘探开发相关的测井方法包括自然电位、自然伽马、井径、电阻率(梯度电极系、电位电极系、双侧向与微球聚焦）、声波、密度、中子孔隙度和声电成像测井。煤田测井解释主要包括煤层划分、岩性判断、矿物成分、水分与固定碳含量、煤质评价等。煤层气测井解释主要包括盖层评价、孔隙度、渗透率与含气量估计等。所以我们在简单讲解测井理论方法的基础上，要重点讲解煤及煤层气的测井响应特征以及如何利用测井数据进行煤及煤层气评价。

五、海洋地质与资源专业“地球物理测井”课程设计

海洋地质与资源专业的学生需要掌握数理化等基础科学知识，系统学习海洋科学和资源勘查的基础理论和基本知识，掌握与海洋地学研究及资源勘查和综合评价有关的基本技能与方法，学习有关海洋工程、环境、灾害以及与人类可持续发展等方面的知识，从而能够从事海洋地质、海洋矿物资源和海域环境勘查、评价、开发与管理工作。

地球物理测井是海底钻探中必不可少的探测方法，在大洋科学钻探和深海油气勘探开发中具有很重要的作用。海洋地质资源勘查与评价中会用到很多测井资料，所以针对该专业的“地球物理测井”课程应该侧重于各种测井资料的解释与应用，例如如何利用测井资料识别岩性、构造、沉积相和沉积环境，如何利用测井资料评价海洋矿产资源和油气资源的储量。

六、课程内容设置改革

目前，中国地质大学(武汉）大多数专业分配给“地球物理测井”的课时都显得不足。根据各个专业的特点，我们对这几个专业课程重点内容和次要内容的分配以及所需要学时和学时的分配情况提出一些修改建议(表1）。

工程测井包括井径、井斜。常规测井包括自然电位、自然伽马、双侧向、双感应、微球形聚焦、微侧向、密度、中子孔隙度、声波时差，自然伽马能谱。成像测井包括声成像、电成像，核磁共振，元素测井，阵列感应，方位电阻率、偶极横波测井等。生产测井包括井下流量测井，流体密度及持水率测量，压力测井，产出剖面测井，注入剖面测井，套管井地层参数测井，套管工程检测测井等。

七、课程组织形式改革

“地球物理测井”课程既包括严格的数学物理理论，也包括很多实践中总结出来的经验关系，而且测井方法的应用领域也十分广泛。所以课堂上需要充分利用黑板、多媒体(幻灯片、动画、视频）、挂图(生产单位常用图件）等媒介和实验向学生尽可能生动、形象的展示测井方法原理及其应用。

石油工程、资源勘查工程、煤及煤层气工程、海洋地质与资源等专业都把测井方法作为一种工具。所以解读常见测井图件，挖掘测井资料中的地质信息是这些专业必须掌握的重要内容。

地球物理专业注重方法原理的理解，所以在教学中适当增加理论计算(如:几何因子理论正演地层电阻率曲线），测井仪器结构与工作原理，测井过程演示(动画）等内容。这样有助于学生掌握测井方法原理。适当增加上机实习学时，让学生接触目前较为常用的测井解释软件，熟悉测井资料处理解释流程。

在课堂上加强互动，让学生积极参与到讨论中，打破课堂沉寂的气氛。在教学中加强对学过内容的使用和复习，帮助学生重复记忆，获得更好的教学效果。

重视学生平时课堂表现以及作业的考核，通过课堂内布置小作业的方法，监督学生的出勤和对知识掌握情况，以便及时调整教学进度和教学方法。通过课后的大作业培养学生对理论知识灵活运用的能力(如计算泥质含量、孔隙度、饱和度、渗透率等）。避免采用期末考试成绩作为学生学习成绩的唯一标尺，适当增加平时成绩的比重(平时成绩大约占50%），更加全面和公平地评价学生的学习情况。

八、结束语

随着新技术的不断出现和发展，学生所要掌握的测井技术知识日益增多，但是老师授课的时间很难增加，所以我们的课程必须有的放矢，根据不同专业的需求合理安排教学内容。对于地球物理专业的学生，首先要让他们明白测量原理，其次是资料的处理和解释，最后才是资料的应用；而对于石油工程、资源勘查、煤及煤层气工程、海洋地质与资源等专业的学生，最重要的则是测井资料的解释和应用，而测井原理则不是重点内容。准确把握了各专业对测井知识的需求之后，我们就能提高教学效率，取得更好的教学效果。同时，通过不断革新授课方式，充分调动学生的积极性，让学生对课程更有兴趣，让课堂气氛更活跃，从而提高学生的动手和创新能力。

表1 各专业“地球物理测井”课程设置情况

[1] 潘和平，马火林，蔡柏林，等.地球物理测井与井中物探[M].北京:科学出版社，2009.

[2] 尉中良，邹长春.地球物理测井[M].北京:地质出版社，2005

[3] 侯俊胜.油储地球物理教学内容与体会[J].中国地质教育，2000，(3):30-32.

[4] 潘和平，马火林，祁明松.井中物探教学内容探讨与改革[J].中国地质教育，2009，(2):83-87

[5] 谭茂金.基于交叉学科的地球物理测井研究生教学探索[J].中国地质教育，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。

骆 淼，男，讲师，主要从事地球物理测井的教学和科研工作。