“油气田地下地质学”的建构主义教学方法

孟繁莉，衣 健，孟庆涛，边伟华，柳 蓉

吉林大学 地球科学学院，吉林 长春 130061

在全球减碳的大背景下，煤炭作为一种高污染能源首当其冲。但是，替代化石能源的过程不可能一蹴而就，在未来的几十年里石油和天然气，尤其是天然气在实现双碳目标的过程中担负着承前启后的使命。从另一方面来看，石油和天然气是保障国家安全的战略资源，而我国油气资源对外依存度超过70%。因此，在当前错综复杂的国际国内形势下，继续加大我国油气资源的勘探开发力度，保障能源安全仍将是重大的战略任务。在未来的几十年里，培养油气勘探开发专业技术人才是实现这一战略任务的关键因素。

“油气田地下地质学”是（流体）资源勘查工程专业的核心课程，在整个专业知识体系中发挥着衔接勘探知识与开发知识的桥梁作用，在所有石油类专业课程中占据着举足轻重的位置，是学生面向油气勘探开发企业就业必须掌握的一门极其重要的专业必修课。基于以上定位，本课程主要讲授如何利用地质、地球物理、地球化学、岩心分析测试等各种手段，综合研究地下油藏地质，具有明显的多学科综合研究的属性。

从学科发展历史来看，苏联密尔钦克于1946年编写的《油矿地质学》和美国LeRoy于1949年编写的《地下地质学》标志着本学科的建立。而1975年苏联马克西莫夫编写的《油田开发地质基础》，以及1979、1981和1986年美国吐尔萨大学的Dickey连续三次出版的《石油开发地质学》则系统地建立起本学科的内容体系，包括从钻井地质到强化采油各个阶段的地质研究内容。1953年苏联专家扎巴林斯基将“油矿地质学”课程引入我国石油院校，此后其他高校相继开设此课程[1]。从1977年起，我国各大石油高校及各教学团队陆续编写了一系列的《油气田地下地质学》或《油矿地质学》教材，作者包括李德生、陈立官、陈碧珏等[2]。经过中国石油大学（北京）、中国石油大学（华东）、长江大学、西南石油大学等高校教学团队和吉林大学多位本学科奠基人的不懈努力，该课程的理论课讲授、实习、实践环节得到了多项充实与改进，取得了许多良好的教学成果[3-6]。本教学研究项目团队在学习参考其他院校教学方式的基础上，突出吉林大学特色，增加了自己独有的教学内容和方法，借此文与广大同仁分享，希望得到各位同行的批评与指导。

一、基于建构主义教育观的教学方式探索

笔者基于建构主义和人本主义思想，以学生为中心，培养学生适应变化、自主学习、主动运用知识与方法、充分发挥个人主观能动性的科学素养，具体体现在以下几个方面的探索中。

1.探索课堂与课下相配合的内容结构

“油气田地下地质学”内容体系庞大繁杂，涉及的专业课和基础课众多，是综合性极强的应用型课程。在课时有限的情况下，适量精简课堂讲授学时，整合优化教学资源，让学生自主学习是解决内容多与课时少之间矛盾的主要出路。

在课堂教学中，重点突出单井地质设计、岩心录井、岩屑录井及钻井液录井相关内容。其他内容由学生借助三年级生产实习的油田现场实习、参考教材、互联网资源、视频资料自学。钻井地质部分实践性强，在当前缺乏现场实习条件的情况下，搜集和录制钻井、录井过程影像资料，学生课下观看视频并参考其他教材和网络资源自行探究，遗留问题通过课堂讨论及教学互动解决。

2.建立开放、宽视野的教学内容快速更新模式

教师时刻把握行业脉搏，给学生提供最新的问题切入点，引导学生追索学科进展，师生共同探索，迭代更新教学内容。同时，通过这种方式训练学生自主获取新知识的能力，引导学生不断拓宽学术视野，懂得终身学习的必要性。

3.引导创新型思维和研讨式学习

研讨式教学既可以激发学生探究的兴趣，也可以激发教师的学术灵感，是一个师生共同提高的过程。例如，在教学中通过介绍某个概念的兴起（如储层非均质性）、研究历史、认识沿革，让学生明白要用自己的眼睛去发现真实世界，而不是戴着“有色眼镜”（即原先被灌输的固有观念）去观察世界，让学生相信他们自己也可以创建新的概念和知识领域。国外高校的课堂大多以研讨的形式完成教学任务。研讨式教学可以培养学生发现问题、解决问题、互助合作的能力，提高学生的描述、论证能力和学术沟通技能。在研讨过程中，教师也可以及时了解学生对知识的掌握程度，并通过交流与沟通弥补教学内容的疏漏。

二、跟进科学技术前沿与国际形势演化

在世界科技水平日新月异的当今时代，十几年甚至几年前编写的教材就已经很难跟上技术进步的步伐。我国的技术进步速度也是前所未有的，近几年涌现出来的新理念、新技术几乎是颠覆性的，例如页岩油气的成功开发、2018年渤海千亿方天然气田的发现、新疆大型走滑断裂控制断熔体油藏的发现、空气钻井技术和水平井分段压裂钻井开采技术的运用等等，都给本课程教学带来了巨大的挑战。鉴于教材编写周期长、时效性差的特点，本课题组构建了一套教师与学生共同参与、及时更新教学内容的学习模式，实现了课程内容与时俱进。

（1）在第一章钻井地质部分增加了页岩气水平井压裂技术相关内容，增补了各种照片、模型图、长井段裸眼多级压裂水平井部署图、哈里伯顿钻井数据可视化材料。连续油管钻井（CTD）是目前先进的钻井技术，代表未来的技术发展方向，让学生了解这些技术是十分必要的。

（2）在第二章油气水层的综合判别及油层评价部分引入了地球轨道参数与米兰科维奇旋回相关内容，实现新的测井曲线与井震结合，增加立体相模式图。米兰科维奇旋回是地层学、气候学领域最重大的一级影响因素，抓住这个纲，旋回性的岩性变化、颗粒粗细变化、孔隙度、渗透性变化就迎刃而解了。天文轨道参数如斜率、岁差、偏心率是导致气候变化的重要因素，教授这些内容能够让学生更加深刻地理解目前全球气候变化的趋势。

（3）在第三章储层特征研究部分加入了新的精美镜下照片和扫描电镜照片，包括扫描电镜下的黏土矿物、自生石英、长石溶解形成粒内孔、砂岩中颗粒表面伊利石包膜（蒙脱石转化）、钾长石溶蚀微孔、鲕粒灰岩溶蚀孔隙等现象。指导学生镜下识别石英次生加大边、白云石交代燧石、长石高岭石化、方解石交代长石和岩屑、蒙脱石伊利石化、白云石胶结物溶孔、长石粒内溶孔、白云石交代鲕粒、鲕粒灰岩的胶结作用及其世代、碳酸盐岩压溶压实和重结晶交代作用、一系列碳酸盐岩储层成岩成藏等微生物参与矿物岩石的风化及成岩。把教师的科研成果及时应用于教学，介绍细菌参与长石、黄铁矿、黏土矿物、大洋黑烟囱硫化物矿物、洋底玄武岩风化等实例，让学生及时了解学科研究前沿。

（4）在第四章油气田地下构造的教学过程中，制作了帮助理解剖面井斜校正的实物教具。新的研究表明，除了在勘探初期的背斜油藏之外，断裂与油气藏形成的关系很密切，95%以上的油气藏分布在断裂带周边30 km以内的范围，距离越远成藏率越低。断距小于区域性盖层的圈闭发育区有利于油气富集。顺向断层上下盘附近聚油性均差，反向断层下盘聚油性好。另外，塔河油田奥陶系断溶体圈闭（图1）是一种近期发现的新型油气藏类型，与断裂构造有关[7]。本课程将上述新发现及时介绍给学生，有助于学生明白勘探科学也在不断发展完善之中，有助于培养学生善于发现的科学洞察力和创新的心智模式。

图1 新疆塔河奥陶系压扭性断控岩溶[7]

（5）在讲授第六章油气资源量与储量计算时，结合世界油气价格在2020年新冠肺炎疫情期间大规模跳水，后来又在地缘政治影响及国际资本操纵下大幅度上涨的事件，给同学们介绍石油工业、石油价格及世界经济形势，引导学生以更加开阔的视野观察问题，让学生懂得其实世界上油价问题只是表象，背后是大国博弈的激化和世界石油体系的“结构性失衡”所致，其核心是对“石油权力”的争夺。石油权力是和国家权力紧密联系在一起的，是国家权力在石油领域的展现。石油除了自身的商品属性，其政治属性、战略属性和金融属性在不同时期、不同国家都不同程度地存在。这就使得石油常常与国家安全、国际金融、地缘政治、国际制裁等搅在一起。通过这些教学内容，将课程思政自然而然地融合到本课程的教学内容之中。同时，提高学生调查思考、面对复杂问题的应变能力和判断能力，开阔了学生视野，有助于培养国际性工程技术人才。这些训练最后体现在作业及考试中。

（6）引导学生对全球变化的思考。结合油价涨跌进一步探讨新能源、非常规能源及其价效。这一部分主要让同学们自主收集资料，独立思考，以加强学生对于全球气候变化的重视，尤其是思考在目前新能源遭遇储能瓶颈时期，石油天然气怎样量产、配置才能更好地、平稳地过渡到低碳社会，而不至于发生能源危机。

三、结语

展望今后的课程教学，最关键的问题仍是加强师资队伍建设。自从20世纪七八十年代长春地质学院（吉林大学）地球科学学院能源系成立以来，在笔者之前，有几位老师主讲过该课程，包括李福迎、王嗣敏、曹成润老师，保证了该课程建设的持续进行。但截至目前，课程团队规模一直没有得到相应的扩展。在当前国家重视本科教学的大背景下，需要进一步整合“油气田开发地质学”“储层沉积学”等课程集群，以“油气田地下地质学”为主要课程，加强油田现场实习，增加油田第一手资料作为作业素材，增加更多的前沿技术讲授，把本课程打造成多位教师共同完成的一门精品课程。