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钻井地球物理勘探的教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A DOI：10.16871/j.cnki.kjwhb.2018.08.031
摘 要“钻井地球物理勘探”课程要求学生具有较好的数学和物理基础.针对存在的问题,我们在讲授该课程时,充分利用互联网和国家级及省级精品课程等所提供的素材,结合石油天然气工业界的生产和科研单位,依托教师的相关科研项目,追踪测井新方法和新技术.着重培养学生掌握抽象的钻井地球物理勘探理论和方法的能力,强调培养学生实践动手能力.
关键词钻井地球物理勘探教学改革
Teaching Reform of Drilling Geophysical Exploration //Liao Jianping
Abstract The "Drilling Geophysical Exploration" course requiresstudents to he a good foundation in mathematics and physics.In view of the existing problems, in the teaching of the course, wemake full use of the Internet and provided by national andprovincial high-quality curriculum website materials, combiningwith the production of oil and gas industry and scientific researchunits, relying on the relevant scientific research projects of theteacher, tracking well logging new methods and new technologies.It focuses on cultivating students´ ability to master abstract theoriesand methods, and emphasizes the cultivation of students´practical ability.
Key words drilling geophysical exploration;teaching reform
钻井地球物理勘探（地球物理测井,简称测井）是在钻孔中进行的各种物探方法的总称.通过观测井内地球物理场的特点,研究井周围介质和地层的性质以及分布,达到求解地质问题和工程问题.钻井地球物理勘探的原理基础与地面物探方法相似,因为钻井地球物理勘探时的工作环境、数据采集方式和解决的问题不相同,从而钻井地球物理勘探成为应用地球物理独立的一门学科.
钻井地球物理勘探在能源和资源勘探与开发、工程与环境监测、基础地质研究中都肩负着重要的作用,尤其是在石油天然气勘探开发中作用更大,与物探、测井、石油地质、钻井、测试技术、含油气盆地动力学、提高采收率等并列为十大石油科学技术之一.
根据研究的岩石物理性质不同,当前在石油天然气勘探中普遍使用的钻井地球物理勘探方法分为四大类：（1）以岩石电学性质为基础的一类方法.例如,研究岩石导电性所使用的普通电极系电阻率测井、侧向测井、微电极系测井、微侧向测井、感应测井、球形聚焦测井和微电阻率扫描成像测井等；电磁波传播测井研究的是岩石介电性质；自然电位测井和人工电位测井时使用的是岩石电化学性质.（2）以岩石声学性质为基础的测井方法.速度测井和声波幅度测井,声波成像测井等属于该类方法.（3）以岩石原子物理和核物理性质为基础的一类方法：自然伽马测井、密度测井、中子-中子测井、自然伽马能谱测井、同位素测井和核磁测井等都属于该类方法.（4）其他的一些测井方法,如热测井、磁测井,检查井内技术状况的各种测井方法都属于该类方法.
各种钻井地球物理勘探方法都是间接有条件地从某一个方面反映岩层的地质特性.因此,勘探与评价石油天然气层,需要使用各种钻井地球物理勘探方法,并且结合钻井资料和录井资料,进行综合研究和勘探.
钻井地球物理勘探应用物理学的方法和原理,采用电子仪器,测量钻井内信息的学科,因此钻井地球物理勘探是一门观测学科.钻井地球物理勘探是地质学、物理学、信息科学等多学科的交叉学科.
钻井地球物理勘探是一种能够以极高分辨率定量提供岩层纵向变化特征的唯一手段.主要用于石油天然气勘探开发中,除了直接解决与含油气有关的问题,还可以研究地质构造、地层压力、岩石强度和沉积环境等；既可以求解资源评价,又可以解决某些工程问题.当前在石油天然气工业中,钻井地球物理勘探承担着以下的任务：(1)划分和标定地层层序.（2）划分油井的岩性剖面,求解石油天然气储集层,确定出油层厚度和深度.（3）解释评价油、气、水层,半定量或定量估算岩层的储集性能；计算孔隙度、渗透率和含油(气)饱和度.（4）确定地层的含油性,确定石油天然气的可动性.（5）岩层产状研究,对比分析剖面,研究岩性、沉积环境和石油天然气藏构造.(6)进行裂缝型储集带定量研究,认识裂缝发育分布规律.(7)生油层、储油层和盖层研究.(8)油储储量参数、地体性质、分布情况的研究.(9)分析沉积微相,研究古水流方向和沉积环境.（10）油井的动态资料分析.（11）研究油井的技术情况（井径、径斜、井温和固井质量等）.（12）为地面物探资料解释提供必要的参数.（13）进行储层空间描述和盆地分析.（14）监测油井工程事故.（15）钻井地球物理勘探应用于煤田和工程地质.
人们结合各种地质条件和地球物理条件,综合选用合理的各种钻井地球物理勘探方法,从而达到详细研究钻孔的地质剖面、勘探有用矿产以及详细提供计算石油天然气储量所必需的资料的目的.例如,油层的有效厚度、孔隙度、含油气饱和度和渗透率等参数,以及对地质钻孔的技术状况等地质任务进行研究.此外,通过使用井中激发激化法、井中磁测法、井中无线电波透视法和重力测井法等钻井地球物理勘探方法,还能够发现和研究地质钻孔附近存在着的盲矿体.由此可见,钻井地球物理勘探方法在石油天然气、煤田、金属矿产与非金属矿产及水文地质、工程地质的地质钻孔中,都得到了普遍的应用.特别是在石油天然气田、煤田及水文地质勘探工作时,钻井地球物理勘探已经成为不可或缺的主要勘探方法之一.人们运用钻井地球物理勘探方法可以减少钻井取芯的工作量,从而可以提高勘探的速度,达到降低勘探成本的目的.作为勘探与开发石油天然气田的重要方法技术之一,钻井地球物理勘探至今已有将近100 年的悠久历史.我们相信随着钻井地球物理勘探方法和技术的飞速发展,它在石油天然气勘探、开发和生产的整个过程中将会发挥更大更多的作用,为石油公司和石油天然气工业界带来更丰厚的经济效益.
使用各种钻井地球物理勘探方法可以减少钻井取岩芯量,减少勘探费用.钻井地球物理勘探是石油天然气田勘探开发的一种重要方法.随着科学技术的进步,钻井地球物理勘探新理论、新方法、新技术层出不穷,钻井地球物理勘探在石油天然气勘探开发中一定会发挥更大作用.钻井地球物理勘探技术从最初斯仑贝谢兄弟发现电测井（1927 年）；到现在全世界的三大著名的测井服务公司：斯仑贝谢、阿特拉斯和哈里伯顿公司.测井设备从最初的模拟记录阶段,发展到现在的数控与成像测井并存阶段,具有多任务功能、全球数据通讯能力、模块化设计、测井资料井场快速处理等特点.
本课程是石油、煤炭院校地质相关专业重要的专业课,本课程包括三部分内容,即方法原理、数据采集技术和数据处理与解释.本课程以叙述钻井地球物理勘探方法原理为主,对不同方法原理和综合解释理论只作概括性的介绍.
如何让学生能够快速掌握钻井地球物理勘探的基本原理和方法,必须进行相应的教学改革.该课程的知识点多、难度大.基本内容包括：普通电阻率法测井（电阻率法测井的基本知识；视电阻率理论曲线及应用；微电极系电阻率法测井）；聚流电极系电阻率法测井（三电极侧向测井与双侧向测井；微侧向测井和邻近侧向测井；微球形聚焦测井以及电阻率成像测井）；感应测井与介电测井（感应测井的基本理论；感应测井线圈系特性；感应测井曲线的形状与解释；以及多分量感应测井和阵列感应测井）；自然电位测井（产生自然电位的原因；影响自然电位曲线幅度和形状的因素及自然电位曲线在地质学上的应用）；声波测井（声波测井的物理基础；声波速度测井；声波速度测井的地质解释与应用；固井声波幅度测井；声波井壁成像测井）；自然伽马测井（原子核的基本知识和天然放射性；自然伽马测井原理；自然伽马测井曲线特征及应用；以及自然伽马能谱测井）；伽马- 伽马测井（密度测井的原理；影响密度测井的因素；密度测井的应用以及岩性测井）；中子测井（中子测井的物理基础；中子- 中子与中子- 伽马测井理论概述）；核磁测井（核磁测井的基本原理与测量原理；岩石和流体的核磁性质；核磁测井的解释与应用）.这些知识点比较抽象,需要在有限的课堂内高质量完成该课程的教学内容,让学生理解钻井地球物理勘探的基本概念和技术,使用多媒体教学,在课堂上充分讲解知识点,张贴大量的现场实际钻井地球物理勘探相关图片,有利于对各个知识点的理解和掌握.
通过钻井地球物理勘探的理论教学改革,使得学生能够比较好地掌握钻井地球物理勘探基本理论和解释方法等知识点.同时,结合主讲教师的科研,为学生详细介绍钻井地球物理勘探新方法和新技术,使得学生及时了解到本课程的研究热点和前沿知识,拓宽学生的知识、激发学生主动学习的兴趣,为将来从事与钻井地球物理勘探相关的科研和工作打下基础.
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