石油高校勘查技術(shù)與工程非地震勘探類課程設(shè)置研究

一、勘查專業(yè)非地震勘探課程設(shè)置背景
　　 勘查技術(shù)與工程專業(yè)旨在培養(yǎng)具有扎實的數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、信息科學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)知識，重點掌握地震法、電與電磁法、重力法、磁法、測井、化探、遙感地質(zhì)等方面的專業(yè)知識，能夠根據(jù)不同勘查目的的需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、室內(nèi)處理、地質(zhì)解釋及信息服務(wù)，能在工程建設(shè)、資源和能源勘探、環(huán)境評價以及地質(zhì)減災(zāi)防災(zāi)等領(lǐng)域從事相關(guān)勘查工程技術(shù)方法和設(shè)備的研發(fā)、信息服務(wù)、管理及教學(xué)的高級勘查工程技術(shù)人才[1]。目前全國有40余家高校設(shè)有該專業(yè)，包括中國地質(zhì)大學(xué)、中國石油大學(xué)、吉林大學(xué)、中國海洋大學(xué)等。
　　 由該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)可以看出，勘查專業(yè)在基礎(chǔ)課設(shè)置上，重視數(shù)學(xué)、物理、地質(zhì)和計算機(jī)等方面的課程。在專業(yè)課設(shè)置上，根據(jù)各自學(xué)校的特色，分別重視地震、重磁電、測井、化探和遙感等方面的課程。如一般的地質(zhì)或理工類院校設(shè)置的勘查技術(shù)與工程專業(yè)，地震與重磁電類課程設(shè)置的課時量相對均衡，主要是側(cè)重研究地球物理勘探在水文地質(zhì)、金屬和非金屬礦勘探、工程地質(zhì)等方面的應(yīng)用;而對石油高校而言，根據(jù)培養(yǎng)方向可以分為地球物理勘探和地球物理測井兩個方向。我們所探討的非地震勘探類課程設(shè)置，是針對地球物理勘探這個培養(yǎng)方向進(jìn)行討論的。
　　 地球物理勘探簡稱物探，該方法通過研究和觀測各種地球物理場的變化來探測地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等。由于組成地殼的巖石及介質(zhì)在密度、彈性、導(dǎo)電性、磁性、放射性以及導(dǎo)熱性等方面存在一定的差異，而這些差異會引起相應(yīng)的地球物理場的局部變化。通過測量這些物理場的分布和變化特征，結(jié)合已知地質(zhì)資料進(jìn)行分析研究，就可以推斷地質(zhì)性質(zhì)和產(chǎn)狀。地球物理勘探的主要手段有四種，即基于密度差異的重力勘探、基于磁性差異的磁法勘探、基于電性差異的電法勘探和基于波阻抗差異的地震勘探技術(shù)。重力勘探通過觀測不同巖石引起的重力差異來了解地下地層的巖性和起伏狀態(tài)，應(yīng)用重力勘探可以確定沉積盆地的大致范圍;磁法勘探通過觀測不同巖石的磁性差異了解地下的巖石情況，應(yīng)用磁法勘探可以確定地下磁性地質(zhì)體的范圍，確定其性質(zhì);電法勘探通過觀測不同巖石的導(dǎo)電性差異了解地下巖石情況，在石油勘探中，應(yīng)用電法勘探可以確定與油氣有關(guān)的沉積巖的位置。其中重磁電三種勘探手段被統(tǒng)稱為非地震勘探。在儀器和技術(shù)水平不高的時代，非地震勘探技術(shù)的主要應(yīng)用是對區(qū)域進(jìn)行普查，其勘探周期短，具有一定的精度，是新區(qū)勘探時的一種快捷經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法。但對于我國的油氣勘探而言，一些大的構(gòu)造基本都已勘探完畢，現(xiàn)在一般是在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域，或精細(xì)構(gòu)造區(qū)找油氣;相對而言，非地震技術(shù)得到的結(jié)果分辨率較低，無法滿足高精度油氣勘探的需求，因此原來油氣勘探首選的手段仍是地震勘探。
　　 自20世紀(jì)90年代以來，由于計算機(jī)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的進(jìn)步，非地震勘探技術(shù)發(fā)展迅速，其應(yīng)用從油氣田的普查逐步擴(kuò)大到詳查和精細(xì)測量。而由于其成本低、效率高，在油氣田勘探中發(fā)揮著越來越不可替代的作用。目前非地震勘探除了進(jìn)行區(qū)域普查之外，還可以對無法進(jìn)行地震勘探的復(fù)雜地表區(qū)域、地震勘探效果差的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域進(jìn)行勘探，起到了一定的鑲補(bǔ)和替代作用，在開發(fā)過程中，還可以對儲層油氣藏開發(fā)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。非地震勘探的技術(shù)很多，可以在不同的地質(zhì)條件下應(yīng)用，隨著技術(shù)水平的進(jìn)步，非地震技術(shù)也在逐步完善發(fā)展，和地震勘探一起推動油氣勘探開發(fā)行業(yè)的進(jìn)步。
　　 二、非地震勘探課程設(shè)置現(xiàn)狀及相關(guān)分析
　　 （一）國內(nèi)非石油高校勘查專業(yè)非地震勘探課程設(shè)置
　　 國內(nèi)與勘查專業(yè)相關(guān)的非石油高校，在本文中是指學(xué)校的名稱中從未出現(xiàn)過“石油”二字的院校，如吉林大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)等。這類高校在勘查專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方面，更注重地球物理勘探方法的全面培養(yǎng)，即重力、磁法、電法、地震方面的課程均有開設(shè)，包括方法原理、數(shù)據(jù)的處理和解釋、方法的前沿等，且各方法開設(shè)的學(xué)分和課時相差不大。如中國地質(zhì)大學(xué)的勘查技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方案中，重磁電（甚至包括地?zé)幔┓矫娴恼n程設(shè)置有14門（包括選修課），共計22學(xué)分[2]，課程設(shè)置相對一般石油高校而言要豐富。究其原因，一方面，此類院校科研和就業(yè)單位領(lǐng)域較廣，除油氣勘探領(lǐng)域外，在礦產(chǎn)資源勘探與開發(fā)、城市地下空間探測及水文、電力、交通等方面均有涉及;另一方面，此類院校的師資相對石油高校而言更加豐富，做非地震勘探方向研究和教學(xué)的教師較多，因此可以開設(shè)更多、更豐富的非地震勘探類課程，如除了重磁電勘探方法的原理之外，還可以開設(shè)重磁勘探新方法新技術(shù)、大地電磁測深、瞬變電磁和探地雷達(dá)等方法具體深入介紹的課程。相對而言，石油高校教師更多的是在地震勘探方面展開相關(guān)的研究工作，從事非地震勘探方面研究和教學(xué)的教師較少。 　　 （二）石油高?？辈閷I(yè)非地震勘探課程設(shè)置
　　 石油高校是指學(xué)校名稱中出現(xiàn)過“石油”二字的院校，如現(xiàn)在的長江大學(xué)（江漢石油學(xué)院）、東北石油大學(xué)、中國石油大學(xué)等。本文以中國石油大學(xué)（北京）2019級勘查技術(shù)與工程地球物理勘探方向的培養(yǎng)方案為例，介紹勘查專業(yè)非地震勘探課程設(shè)置相關(guān)情況。
　　 在勘查專業(yè)的基礎(chǔ)課程中，數(shù)學(xué)類課程如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等（包括必修和選修課程），共計33.5學(xué)分，占所修學(xué)分總比重比例為33.5%;物理類課程如大學(xué)物理、電磁場論等課程，共計18.5學(xué)分，占所修學(xué)分比重為11.2%;計算機(jī)類課程如C語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、機(jī)器學(xué)習(xí)等，共計19.5學(xué)分，占所修學(xué)分比重為11.8%。在專業(yè)課課程設(shè)置方面，地質(zhì)與地球物理類課程共計83.5學(xué)分，占所修學(xué)分總比重為50.6%。
　　 由于非地震勘探在油氣勘探過程中應(yīng)用較少，在專業(yè)課程設(shè)置上，地震類的課程仍占有非常大的比重。其中地震相關(guān)的課程有17門，包括彈性波動力學(xué)、地震勘探原理、地震數(shù)據(jù)的處理與解釋等，共計31學(xué)分，占專業(yè)課課程的比重為37.1%。而非地震勘探課程，由于其包括了重磁電三種方法，在課程設(shè)置上，將重力和磁法勘探合并為重磁勘探原理一門課程（2學(xué)分32學(xué)時），將電法單獨設(shè)置為電法勘探原理（2學(xué)分32學(xué)時），另外設(shè)置一門數(shù)據(jù)處理和解釋的課程重磁電數(shù)據(jù)處理與解釋（3學(xué)分48學(xué)時）;在課程實習(xí)上，設(shè)置有重磁電綜合實驗與野外實習(xí)課程（2學(xué)分），增加學(xué)生對方法原理與野外數(shù)據(jù)采集的相關(guān)認(rèn)知;專業(yè)選修課中，并未開設(shè)非地震類相關(guān)的課程?？傮w來看，非地震類課程占專業(yè)課程的比例為10.8%，遠(yuǎn)低于地震類課程的比例。
　　 在師資方面，目前中國石油大學(xué)（北京）專門從事非地震研究與應(yīng)用的僅有1人，從事非地震勘探相關(guān)教學(xué)的教師有2人。因此非地震勘探課程的教學(xué)在師資方面十分欠缺，這也是勘查專業(yè)地球物理勘探方向只有地震方向的選修課，而沒有非地震選修課程的原因之一。在實習(xí)設(shè)備方面，中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)有彈簧重力儀1臺，質(zhì)子旋進(jìn)式磁力儀2臺，高密度電法儀1套，探地雷達(dá)儀器1套;借助學(xué)校新進(jìn)教師必須參加至少2周實習(xí)的要求，非地震方向?qū)嵙?xí)教師隊伍配置較為齊全，但帶隊教師在相關(guān)基礎(chǔ)知識方面仍需加強(qiáng)。在野外實習(xí)方面，由于設(shè)備臺套數(shù)不多，更多的是讓學(xué)生對儀器進(jìn)行了解和認(rèn)知。近兩年來，通過增加實習(xí)時間、學(xué)生分組等措施一定程度上解決了上述問題。但在實際數(shù)據(jù)采集時，由于地下介質(zhì)情況未知，采集得到的數(shù)據(jù)沒有太大的現(xiàn)實意義。
　　 經(jīng)過調(diào)研，其他石油高校，如東北石油大學(xué)，長江大學(xué)等開設(shè)的非地震勘探類課程學(xué)分和學(xué)時和中國石油大學(xué)（北京）大致相當(dāng)，有的甚至要比中國石油大學(xué)（北京）還要少。隨著如今油價的振蕩，石油行業(yè)的不穩(wěn)定性增加，石油行業(yè)在慢慢走向低谷。非地震勘探在城市工程、環(huán)境、水文地質(zhì)等領(lǐng)域的應(yīng)用也受到越來越多的重視;因此，必須要重視非地震地球物理勘探方法的教學(xué)工作，增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知，拓寬學(xué)生的就業(yè)渠道。
　　 三、對石油高校非地震勘探課程設(shè)置的認(rèn)識及建議
　　一方面，與地震勘探相比，非地震勘探成本低、效率高。近些年來，隨著新儀器的開發(fā)與應(yīng)用，非地震勘探技術(shù)得到了快速發(fā)展，非地震勘探的精度有了很大的提高;計算機(jī)硬件的發(fā)展和處理技術(shù)的進(jìn)步，也促進(jìn)了非地震勘探技術(shù)在油氣勘探中的應(yīng)用。另一方面，在國際石油動蕩的大環(huán)境下，石油行業(yè)存在不穩(wěn)定性，而非地震勘探技術(shù)，由于其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可以大大拓寬勘查專業(yè)學(xué)生的就業(yè)渠道，因此非地震勘探課程的教學(xué)與實訓(xùn)應(yīng)受到越來越多的重視。筆者對目前石油高校非地震勘探課程的設(shè)置有如下建議。
　　 （一）加強(qiáng)師資建設(shè)，建立非地震勘探課程師資隊伍，逐步提高教學(xué)水平
　　教學(xué)是學(xué)校的中心工作，教師隊伍是完成教學(xué)工作的基本保證。為更好地進(jìn)行非地震類課程的教學(xué)和實習(xí)工作，需要吸引更多的教師從事非地震勘探方面的研究和教學(xué)。目前中國石油大學(xué)（北京）新進(jìn)教師必須從事至少2周實習(xí)的規(guī)定，一定程度上為吸引教師從事非地震勘探方向的教學(xué)工作奠定了基礎(chǔ);另一方面，高校越來越重視教學(xué)，教學(xué)工作在年底考核、績效評比方面所占的比重越來越高，這些都促使教師更加重視教學(xué)工作。
　　有了一定的師資隊伍，可以進(jìn)一步組建非地震勘探教學(xué)團(tuán)隊，建立團(tuán)隊合作的機(jī)制，探討教學(xué)內(nèi)容和方法，開發(fā)教學(xué)資源，促進(jìn)教學(xué)研討和教學(xué)經(jīng)驗交流，推進(jìn)教學(xué)工作的傳、幫、帶和老中青相結(jié)合，提高教師的教學(xué)水平。
　　 （二）重視教學(xué)過程中的宣傳、實踐等環(huán)節(jié)
　　 教學(xué)過程中，教師要著重闡述非地震類勘探方法在油氣勘探中的不可或缺的作用。如在復(fù)雜地表區(qū)域和地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，地震信號能量弱，成像困難，電磁法可以更好地穿透地表部分，和地震勘探形成很好的互補(bǔ)，類似的鑲補(bǔ)多樣化應(yīng)用，在油氣勘探中成功的案例有很多;在地球物理反演過程中，經(jīng)常用重磁電的大尺度數(shù)據(jù)對地震數(shù)據(jù)的反演進(jìn)行約束，提高反演的準(zhǔn)確度;在油氣田開發(fā)過程中，重力監(jiān)測、電阻率法和充電法、井間電磁法等，都可以對油氣儲集層進(jìn)行高精度的描述和監(jiān)測。非地震類勘探方法除了在油氣勘探中的應(yīng)用之外，在尋找礦產(chǎn)、洞穴及溶洞探測、鐵路施工、地?zé)崽綔y、水文工程地質(zhì)等方面均有廣泛的應(yīng)用。這些講述可以一定程度上拓寬學(xué)生的認(rèn)知，在后期就業(yè)時也可拓展其就業(yè)思路，尋找更多的就業(yè)渠道。
　　 同時，在實習(xí)時應(yīng)盡可能的增加儀器臺套數(shù)，并盡量能使學(xué)生動手操作進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，增加其對儀器的認(rèn)知，重視實習(xí)過程中儀器操作的考核。在數(shù)據(jù)采集時，可以通過對已知地下地質(zhì)體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方式，使得數(shù)據(jù)采集變得有意義;促進(jìn)已有數(shù)據(jù)處理和解釋知識的應(yīng)用，使得采集、處理和解釋成體系。如此的訓(xùn)練操作使得學(xué)生畢業(yè)后能夠盡快的適應(yīng)現(xiàn)場的工作環(huán)境。
　　 （三）適當(dāng)宣傳，創(chuàng)新作為，拓寬就業(yè)渠道
　　對于石油高校而言，勘查專業(yè)學(xué)生的就業(yè)不僅僅局限在油氣地質(zhì)行業(yè)，也可以在礦產(chǎn)資源與評價、各種地質(zhì)資源及工程勘察、設(shè)計與施工、工程技術(shù)管理和科學(xué)研究等行業(yè)尋找就業(yè)機(jī)會，可在礦產(chǎn)資源勘查、工程勘察、城市建設(shè)、公路交通、鐵路、港口、國防、水利水電、環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害評測與防治等行業(yè)和部門從事相關(guān)工作。因此，除了教師們在平時授課時講授非地震勘探的應(yīng)用，拓寬就業(yè)認(rèn)知外，學(xué)校的就業(yè)部門也應(yīng)加大宣傳力度，盡可能引進(jìn)相關(guān)行業(yè)的企業(yè)和公司進(jìn)校招聘。
　　總之，隨著儀器研發(fā)水平的進(jìn)步及相關(guān)處理技術(shù)的發(fā)展，非地震勘探技術(shù)除了在油氣行業(yè)內(nèi)部有了進(jìn)一步的應(yīng)用之外，在工程建設(shè)等領(lǐng)域也有了更為廣泛的應(yīng)用。因此對于石油高?？辈閷I(yè)的非地震勘探類課程教學(xué)，應(yīng)重視其在油氣行業(yè)及工程勘察等領(lǐng)域的應(yīng)用，除了基本原理課程的講授之外，應(yīng)加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，重視教學(xué)過程的作用，增強(qiáng)就業(yè)認(rèn)知，拓寬就業(yè)渠道，以提升勘查專業(yè)的知名度和對口就業(yè)率。