石油地质学实验教学的建设与改革

李潍莲 李平平 孙明亮 柳广弟 陈冬霞

[摘 要] “石油地质学”作为资源勘查工程专业的核心课程，在能源地质类高校广泛开设。该课程理论性和实践性都很强，但各高校该课程的实验教学均严重缺乏。针对这一不足，中国石油大学（北京）石油地质教学团队在资源勘查工程专业工程教育专业认证和油气勘探与开发国家级实验教学示范中心建设的共同推动和促进下，通过新建石油地质教学实验室，完善了课程的实验教学体系;利用自主设计研制的实验设备，开创性地新增油气成藏模拟特色实验内容;针对不同类型的实验，改革实验教学模式。实验教学实践提高了课程的创新性和挑战度，培养了大学生的综合实践能力及创新能力。

[关键词] 实验教学;建设与改革;创新能力;石油地质学

[基金项目] 2016年度教育部中央级普通高校改善基本办学条件专项资金项目“中国石油大学（北京）资源勘查专业实验室改扩建”（105246000000160044）;2017年度中国石油大学（北京）校级教改项目“‘石油地质学实验课程建设”（2017）

[作者简介] 李潍莲（1969—），女，山东潍坊人，博士，中国石油大学（北京）地球科学学院副教授，主要从事油气藏形成与分布研究;李平平（1980—），男（土家族），湖南慈利人，博士，中国石油大学（北京）地球科学学院副教授，主要从事油气成藏机理研究;孙明亮（1978—），男，山东青岛人，博士，中国石油大学（北京）地球科学学院讲师，主要从事油气地质勘探与资源评价研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）38-0034-04   [收稿日期] 2021-04-21

实验教学是高等学校教学体系的重要组成部分，是培养创新型人才不可或缺的途径，在培养学生实践能力、分析解决实际问题能力以及严谨的科学态度方面，具有其他教学环节无法替代的作用[1-4]。“石油地质学”是中国石油大学（北京）资源勘查工程专业的核心专业课，也是国家级精品课程，具有理论性和实践性强的特点[5，6]。但长期以来，由于实验室面积较小及实验设备缺乏，只能开设2个观察和演示实验，实验教学严重不足。国内其他高校“石油地质学”实验教学也存在类似的问题[6，7]。中国石油大学（北京）资源勘查工程专业2014年虽通过工程教育专业认证，但突出石油地质特色的实验欠缺，成为认证中的一个弱项。认证报告指出：“中国石油大学（北京）本科资源勘查工程专业实验教学需要进一步提升，迫切需要加强油气地质专业领域的实验教学平台的建设”。工程教育专业认证是一种在国际上被广泛采纳的保障高等工程教育质量的重要手段[8]，受到各高校的普遍重视。为确保学校资源勘查工程专业2017年工程教育专业认证复核认证顺利达标，进一步完善学校油气勘探与开发国家级实验教学示范中心建设，学校批复了实验室建设面积，并向教育部申请实验室建设专项经费，新建石油地质教学实验室。

学校石油地质学教学团队以该实验室建设为契机，精心设计实验教学内容，研制实验教学设备，改革实验教学模式。通过四年的教学实践，学校形成了较完备的课程实验教学体系，提高了课程的创新性和挑战度，有效地激发了学生的创造性思维，培养了学生的综合实践能力，从而取得了很好的教学效果。本教学改革对国内兄弟院校“石油地质学”课程的教学具有一定的借鉴指导作用。

一、制定实验室建设方案，完善课程实验教学体系

新建一个实验室，整体方案的设计和制定尤为关键。石油地质教学实验室的建设有北京市优秀教学团队——石油地质学教学团队的支撑，团队有10多位教师，大家群策群力。通过对国内外相关课程实验教学的调研[6]，以及对中国地质大学、成都理工大学、西南石油大学、中国石油大学（华东）等相关院校实验室的实地调研，针对“石油地质学”教学内容和特点，教学团队经过多次研讨，设计了详细的实验内容，并安排熟悉该课程的主讲教师具体负责实验室建设。根据实验内容，购买及研制一系列相关实验仪器设备，完成实验室基础装修及水电改造，编写实验指导书，开展实验教学实践。

实验室建成前，我们只能开设原油、烃源岩、储集岩样品观察与描述实验和烃源岩部分有机地化指标萃取过程演示实验。实验室建成后，增加到10个实验，整体涵盖石油地质学的教学重点和难点问题。实验包括：（1）原油样品的观察及原油主要物理性质的测定实验;（2）烃源岩样品观察及有机组分的显微镜下观察与鉴定实验;（3）烃源岩可溶有机质提取及有机地化指标求取演示实验;（4）储集岩样品观察及储集岩孔隙度、渗透率测定实验;（5）储层流体包裹体的观察与鉴定实验;（6）达西定律演示实验;（7）测压面观测实验;（8）系列背斜圈闭聚气过程动态模拟实验;（9）石油运移过程中动力、阻力分析实验;（10）油气运聚二维物理模拟实验。实验类型也更为多样化，原先仅有观察、演示型实验，现增设分析测试型、验证型、设计研究型实验。每种实验设备有6～10台，每次实验一个自然班，3～5人组成一个实验小组，从而保证每位学生都能够亲自动手进行实验操作。

新编的实验指导书中除了明确每个实验的实验目的、实验原理、实验操作步骤、实验注意事项外，还设计相应的实验分析思考题。如比较不同温度下同一原油样品密度、黏度值的差异，讨论温度对原油样品密度、黏度的影响;观察和鉴别烃源岩样本中干酪根的显微组分特征，分析其生物来源，判断其生烃潜力;分析水动力强弱对背斜圈闭聚气特征的影响;观察石油在不同粗细粒径石英砂中的运移特点，分析浮力、毛细管力在石油二次运移过程中的作用。由此促使学生带着问题、带着思考完成实验，深化学生对课堂所学理论的理解，提高学生分析问题的能力，从而达到课堂教学和实验教学相互促进的目的。

二、自主研制实验设备，新增特色实验内容

油气运移、聚集成藏的动态过程发生在地下深处，看不见、摸不着，内容非常抽象，但又是石油地质学的核心内容。如何通過实验使学生形象、直观地观察到这些过程，加深对理论的理解非常关键。但相关实验鲜有开设，也没有现成的实验设备可借鉴。为此，我们自主设计研制了三种实验设备，其中两种已获得实用新型专利的授权，两项发明专利的申请均已进入发明专利申请公布及进入实质审查阶段。研制的设备及创新性增加的油气成藏物理模拟特色实验内容，在2017年工程教育专业认证复核认证、教育部对我校的本科教学评估，以及与中国地质大学、吉林大学、东北石油大学等同行教师的交流中，赢得了专家的高度评价和认可。