勘查技術和工程專業實踐課程和實習

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勘查技術和工程專業實踐課程和實習

摘 要:勘查技術工程專業實踐性和應用性有很高的要求,合理的實踐課程設計和理想的實習基地建設是新工科背景下應用型人才培養的基本保障。依托新疆豐富的、特有的地質資源并發揮油田一線的地理優勢,中國石油大學(北京)克拉瑪依校區深化校企合作,逐步形成了普通地質實習、構造地質實習、地球物理野外實習、地球物理室內處理與解釋實習和生產測井實習“五位一體”的實踐課程體系,并建設了相應課程的實習實踐基地,為勘查技術與工程專業應用型人才的培養提供了寶貴經驗。

關鍵詞:勘查技術與工程;實踐課程;實習基地;應用型;新工科

勘查技術與工程專業在地質構造分析、自然資源勘探、巖土工程勘查、水工設施建設以及地質災害防治等領域發揮著至關重要的作用,同時也是一個實踐性和應用性很強的專業。作為理論課堂的延伸和拓展,實踐課程肩負著理論知識與實際應用的橋梁作用,是由理論化知識向應用型技術轉化的關鍵。實習基地是開展專業實踐的最佳場所,理想的實習基地是快速提升實踐能力的基本保障。因此,如何通過設計合理的實踐課程和建設理想的實習基地,培養品德優良、技術過硬的新工科應用型人才,是目前各大高??辈榧夹g與工程專業教學建設和改革的重要方向[1]。不同于內地高校實習路線中地質露頭被茂密的植被覆蓋,新疆存在天然裸露的、無植被覆蓋的良好地質露頭,極大地方便了地質現象的觀察、地質層位的對比和構造填圖的制作。依托新疆特殊的地理位置和特有的地質資源,中國石油大學(北京)克拉瑪依校區充分發揮地處油田一線的地理優勢,以油田企業需求為導向,完善實踐課程體系和實習基地建設,推動理論課程與實踐教學的深度融合[2],逐步形成了普通地質實習、構造地質實習、地球物理野外實習、地球物理室內處理與解釋實習和生產測井實習“五位一體”的實踐課程體系,并建設了相應課程的實習實踐基地(圖1所示),為校區勘查技術與工程專業學生實踐能力的培養提供了硬件保障。

1普通地質學實踐課程與實習基地建設

普通地質學是所有地學相關專業的入門基礎課,野外地質實習是普通地質學課程的重要延伸,對認識常見地質現象、熟悉基本地質工具和掌握地質工作流程具有不可替代的作用?;谛陆疁矢翣柵璧亓己玫牡刭|露頭和特有的地質現象,校區為勘查技術與工程專業設計安排了為期兩周的普通地質實習,實習時間安排在第一學年的短學期,實習以小組為基本單位進行,充分發揮學生的主動性。為提高資源勘查工程專業和勘查技術與工程專業學生的基本地質素養,中國石油大學(北京)克拉瑪依校區充分發揮地理優勢在克拉瑪依周邊建設了普通地質實習基地。普地實習基地位于準噶爾盆地西北緣及和什托洛蓋盆地白楊河凹陷內,分布克拉瑪依市周邊200千米范圍內。西準噶爾造山帶是西北地區一系列北西向造山帶中的唯一北東向造山帶,受鄰區構造帶的影響,構造活動非常復雜,在奧陶紀到石炭紀的不同巖層中蛇綠混雜巖分布廣泛。和什托洛蓋盆地位于準噶爾盆地西北部,為準噶爾西北緣大型逆沖褶皺帶上盤的一個山間盆地。北以烏克拉嘎爾山、謝米斯臺山、阿爾加提山為界,南接扎依爾山、哈拉阿拉特山、德侖山及北東東向潛伏隆起帶,西抵扎依爾山與烏克拉嘎爾山的匯聚處。準噶爾盆地西北緣實習基地發育有石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系地層。實習基地特有的構造變化和地質現象為普地實習提供了保障。普通地質實習共設置8條踏勘路線,包括斷裂帶、造山帶、不整合溝、沖積扇、黑油山、瀝青礦和龍脊谷等路線。實習路線不僅能觀察到豐富的斷層、褶皺、層理和節理等構造,而且還可以觀察到沉積巖、變質巖和火成巖地層。實習中特意安排了黑油山景區和魔鬼城景區兩個觀察點,不僅能觀察到地下原油、瀝青礦和雅丹地貌的形態,還能讓同學們了解第一代石油工人的艱辛,引導同學發揚艱苦樸素的石油精神[3]。實習過程中除觀察常見的地質現象外,更注重對學生動手能力的提高,要求學生掌握GPS定位、地質羅盤測量、地質錘采樣、放大鏡觀察、野簿速記和地質素描等能力。通過普地實習,學生對準噶爾盆地新疆油田作業區地質背景和野外地質工作流程有基本的了解,為以后油田生產工作打下基礎。

2構造地質學實踐課程與實習基地建設

基于準噶爾盆地南緣天山造山帶存在的特殊地質構造,校區為勘查技術與工程專業設計開展為期兩周的構造地質實習。實習時間安排在第二學年的短學期,實習以小組為基本單位進行,充分發揮個人主觀能動性和團隊協作性。構造實習基地位于準噶爾盆地南緣和北天山地帶,存在近東西向展布的狹長構造帶[4],行政區屬于新疆維吾爾自治區塔城地區烏蘇市。實習基地在構造單元上位于北天山山前斷褶帶,盆地基底為早晉寧期(中、新元古代)結晶基底、晚加里東褶皺基底和海西褶皺基底。實習區構造帶整體位于準噶爾盆地西南部,北與四棵樹凹陷相接,南與北天山相連,西鄰四古南斷裂,北望霍瑪吐沖斷帶。從區域構造屬性看,該構造帶屬于北天山前緣的一個北西向右旋基底走滑系統。實習區地層以晚石炭世以來未變質的沉積巖和火山巖組成,地質年代上包含古生界石炭系、中生界三疊系、侏羅系、白堊系、新生界古近系、新近系、第四系地層,缺失古生界二疊系地層。實習區沉積相以陸相沉積環境為主,從三疊紀到古近紀,主要發育了沖積扇相、扇三角洲相、河流相和湖泊相等多種沉積相類型。構造地質實習踏勘路線共安排9天,涵蓋斷裂帶、造山帶、不整合帶、泥火山和油砂等特殊地質現象。實習路線不僅能觀察到豐富的斷裂、褶皺、節理、地層不整合等構造,而且可以觀察到大量的火山巖、變質巖以及特殊的燒變巖。實習中特意安排了泥火山景區和獨山子展覽館兩個參觀點,不僅能了解到泥火山油田的歷史和發展,還能培養學生們艱苦樸素的精神和迎難而上的品質。除了常見的地質現象描述和基本地質工具的使用外,實習過程更注重對學生地質素描和構造填圖能力的培養。構造地質實習使學生對準噶爾盆地南緣的地質背景和構造演化有基本的了解,為以后地震資料構造解釋和地質填圖工作做鋪墊。

3地球物理野外實踐課程與實習基地建設

地球物理野外資料采集是后續資料處理和地質異常解釋的基礎,因此,在完成地質基礎課和地球物理專業課后,校區為勘查技術與工程專業設計為期三周的地球物理野外實習。實習時間安排在第三學年的短學期??死斠佬^和東方地球物理公司西北局合作在烏魯木齊市附近共建野外實習基地,實習基地配備先進的石英彈簧重力儀、全自動數字重力儀、質子旋進磁力儀、高密度電法轉置、瞬變電磁裝置、大地電磁測深裝置、淺層地震儀和低頻可控震源車等多套勘探設備,實習由企業專業和校區老師共同指導,確保地球物理勘探實習順利高質量完成。實習內容包括重力勘探、磁法勘探、電法勘探和地震勘探四部分,每一種勘探方法大概五天時間,四種方法實施步驟都包含地質任務的制定、測網的布設、數據的采集、后續的數據處理和解釋成圖。由于重力場和磁場屬于無源場,所以重力勘探和磁法勘探不需要場源的激發。重力勘探主要掌握重力儀器的使用技巧、測量誤差的校正、布格重力異常的計算和布格重力異常的地質解釋。磁法勘探主要涉及質子磁力儀的使用技巧、測量誤差的校正、磁化率異常的計算和磁化率異常的地質解釋。而電法勘探和地震勘探屬于有源場,所以重力勘探和地震勘探都需要電源或者震源的激發。電法勘探種類繁多,實習主要利用高密度電阻率法和電阻率測深法兩種方法,涉及電極位置的標定、電線的布置、電源的激發與斷開、電阻率的采集、電阻率異常的處理和解釋??紤]人身安全因素,地震勘探實習采用傳統錘擊的方式激發地震波,主要包括地震波的激發、檢波器的安置、測線的布設與搬家、地震儀的使用技巧等內容。整個地球物理野外實習不僅是對重力、磁法、電法、地震專業知識的檢驗和實踐能力的提升,更是對學生意志品質的考驗和磨煉,為以后從事地球物理野外工作奠定了基礎。

4地球物理室內數據處理與解釋實踐課程與實驗室建設

在完成地球物理野外實習的基礎上,基于新疆油田采集的三維實際資料,校區為勘查技術與工程專業設計開展為期三周的地球物理數據處理與解釋實習。實習的時間安排在大三下學期,實習平臺采用中石油集團東方地球物理公司研發的Geoeast軟件4.0最新版本。實習地點在校區地球物理處理和解釋實驗室機房進行,安排一人一機。校區地球物理處理和解釋實驗室配備有先進的計算機集群,2T的運行內存,200T的固態內存,100多個計算節點,具備快速處理海量地球物理數據的能力,確保多個教學班的學生能夠同時進行處理與解釋實習。地球物理室內數據處理與解釋實習同樣包括重力、磁法、電法和地震勘探四部分。重力數據處理與解釋實習步驟主要為重力場數據的加載、重力數據網格化、異常數據的處理、重力場的延拓、數據的方向導數和重力參數反演。磁力數據處理與解釋主要包括日變校正、高度校正、正常梯度校正、總基校正、磁異常區域場與局部場的分離、磁場延拓和磁異常反演。電法勘探數據處理與解釋實習步驟包括數據格式轉化、畸變點剔除、地形校正、視電阻率值線圖以及電阻率異常反演和解釋等。地震勘探數據處理與解釋實習主要包括地震數據的加載、觀測系統定義、靜校正、噪聲壓制、反褶積、速度分析、動校正疊加、地震偏移、合成地震記錄、目標層位追蹤以及構造解釋與成圖等。地球物理數據處理與解釋實習旨在教會學生掌握三維重力、磁法、電法和地震數據基本的處理和解釋流程,培養學生的專業實踐能力,為將來從事地球物理數據處理和解釋的相關工作做鋪墊。

5生產測井實踐課程與實習基地建設

自然資源勘查離不開各種鉆井數據的支撐,測井資料為地質和地球物理勘探提供第一手的巖性和巖心等資料,為準確的巖性識別和儲層預測提供了保障。因此,在完成普通地質實習、構造地質實習和地球物理實習后,并為勘查技術與工程專業設計開展為期兩周的生產測井實習,實習時間安排在第四學年的上學期。校區與新疆油田測井公司合作在克拉瑪依市共建生產測井實習基地。生產測井實習基地有先進的測井和射孔儀器,主要包含MAXIS、LOGIQ、ThruBit等成像測井裝備、高精度數控測井裝備、水平井存儲式測井裝備、核磁共振測井裝備、數控射孔裝備、生產測試裝備,可以為油田勘探開發的常規直井、定向井、水平井和叢式井等井型提供裸眼測井、射孔和生產測井服務。同時,實習基地配備有高溫超高壓測井儀器檢測裝置、油氣水三相流動實驗裝置、測井儀器刻度裝置、電纜標定裝置和巖石物理實驗室,可進行各類測井儀器的標定和校正,實現縱橫波、孔隙度、飽和度和滲透率等物理參數的測量。先進的儀器設備和高素質的現場專家隊伍確保了生產測井實習的合理性和實時性。測井生產實習涉及測井儀器和測井軟件的學習,主要包含裸眼井測井儀器參觀及學習、生產井測井儀器參觀及學習、射孔等測井儀器參觀及學習、準噶爾盆地測井技術簡介以及Forward軟件學習五部分。各類測井儀器的參觀學習使學生了解當前主流的測井儀器型號和基本操作,準噶爾盆地測井技術的學習使學生了解目前主流的應用技術和存在的技術難點與突破點,Forward軟件的學習使學生熟練掌握油田企業主流的生產軟件,為將來科研和工作中測井數據巖性劃分、儲層物性分析和流體識別做準備。

結語

懷著“立足西部找油藏、扎根邊疆育棟梁”的使命,中國石油大學(北京)克拉瑪依校區充分發揮新疆特有的地質現象,并與當地油田企業深度融合,逐漸形成了涵蓋普通地質、構造地質、物探和測井一體化的實踐課程體系,并建設了多個專業野外實習基地和室內實習基地,做到勘查技術與工程專業主干課程四年實踐不斷線,為“一帶一路”倡議培養高層次應用型石油人才提供了寶貴經驗。

作者:閆彬鵬 劉洋 殷文 能源 馮程 戴雪平 單位:中國石油大學(北京)克拉瑪依校區

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