巖石物理實驗課程建設

中國石油大學（北京） 謝 僉

一、概述

（一）巖石物理實驗課程概況

巖石物理實驗是勘查技術與工程的專業核心課程之一，是巖石物理學研究和學習的重要手段。課程的內容涉及超聲脈沖測試系統測試方法、縱橫波速度的測量和多孔樣品孔隙度測量等。以巖石的密度、孔隙度之間的關系和縱橫波傳播特性為學習重點，著重強調了測試方法、測試技巧和測試結果分析，鼓勵學生自主分析實驗結果并思考產生實驗現象的原因，這些實驗和測試方法為地球物理學專業學生的發展提供了必要的實踐基礎和技能。通過本課程的學習，學生將進一步理解巖石物理理論基礎和方法，能夠靈活運用巖石物理方法解決實際油氣儲層預測問題。

（二）巖石物理實驗課程建設的必要性

巖石物理學是地球物理學的核心專業課程，實驗測試是巖石物理學研究和學習的重要手段。本項目依照培養計劃，建設地質與巖石物理相結合的特色實驗課程。該課程的建設，不僅能夠加深學生對理論知識掌握的程度，還能夠提升學生解決實際問題的能力，同時滿足勘查技術與工程專業教學改革的需求。

二、課程建設內容及方向

本課程將在原有巖石物理學的基礎上增加實驗環節。計劃將實驗學時由4學時增加到16學時。結合巖石物理學教學內容改進現有實驗內容，增設新的實驗內容。改進多孔樣品的密度和孔隙度測量實驗項目和孔隙度對縱橫波速度的影響實驗項目，使學生深入了解速度—孔隙度關系；增設水飽和巖石樣品的縱橫波速度測量實驗項目，使學生了解縱橫波在水飽和多孔介質中的傳播性質，掌握流體對水飽和巖石縱波和橫波速度的影響；增設飽和多孔介質中的慢縱波觀測實驗項目，使學生了解飽和多孔介質中慢縱波的傳播性質，掌握慢縱波的測試方法；增設觀測橫波分裂現象實驗項目，使學生了解橫波在各向異性介質中的傳播特性，通過一個各向異性介質的橫波測試掌握橫波分裂的測試方法；增設固體中縱波衰減的測量實驗項目，使學生了解固體介質中波傳播能量衰減特性，熟悉固體介質高頻聲波衰減的測量方法。注重課堂上的討論，以免學生因為操作的不熟練導致不能理解實驗教學內容。并結合預習實驗和復習理論知識提高對課堂授課的接受程度。通過對基本教學材料進行搜集和整理，最后形成的教學計劃如表格所示。

章節 章節內容第一節：超聲脈沖測試方法通過對兩種材料的參考樣品進行縱波速度測試，讓學生了解并掌握超聲脈沖透射法測試各種巖石或材料速度的基本方法了解測試巖石速度的基本原理和相應的實驗設備組成，并能正確使用，掌握基本的測試技巧掌握判斷測試結果的正確性和有效性的能力以及培養編寫實驗研究報告的能力

續表

通過實驗課程建設，學生在掌握巖石物理學的基礎上，進一步提升了專業素質和研究能力。建立巖石物理學實驗課程體系、教學內容和教學方法。改進測量密度和飽和度相關實驗項目，增設水飽和巖石樣品的縱橫波速度測量、飽和多孔介質中的慢縱波觀測、觀測橫波分裂現象、固體中縱波衰減的測量實驗項目，加深學生對速度—孔隙度關系，各向異性、衰減相關知識的理解，掌握聲波測試系統的使用方法。一方面加深學生對知識掌握的程度，另一方面提升學生解決實際問題的能力。使學生在掌握系統專業知識的基礎上，提升創新意識與動手能力，使之適應創新人才的培養，提高學生的綜合素質和創新能力。

本課程為實驗課堂，學生是主體，教師為輔助，鼓勵學生自主進行實驗。按實驗任務和實驗內容自主搭建實驗，通過實驗進一步了解所學知識點。由于每個學生所測樣品不同，測量環境和測量條件也有所不同，所以會得到不同的實驗結果，學生通過實驗結果進一步分析實驗結論，發現實驗現象，共同討論實驗結果，既能深化知識，又能提高學生的動手能力。

課程配備了《巖石物理學》《The rock physics handbook》《Fundamentals of seismic rock physics》等參考書（均包含原版和中文譯版）和參考文獻。要求學生利用上述參考書，并調研相關文獻，完成該課程的學習，培養其自主學習和獨立研究的能力。

三、課程考核方式

計劃建設全英語的考核項目，不僅包括出勤成績（10%）、課堂表現（10%）、考試（40%），還包括實驗操作部分的考核（40%）。同時留出充足的課內外集中答疑輔導時間，協助學生課后復習課程內容。

該課程建設根據本專業的性質和本課程的特點，在現有的實驗基礎上，拓展豐富實驗的內容，研究地質、地球物理、巖石物理相結合的實驗內容，使之適應創新人才的培養，這對于學生綜合素質的提高和創新能力的培養很有幫助。開設本課程的目的是提高學生的專業素養，培養學生的邏輯思維和查閱文獻的能力、實踐能力及創新能力。巖石物理實驗課程建設也為學生的技術交流提供了保證，有利于學生豐富自己的知識面，對于本科教學水平和學科建設水平登上新臺階都具有十分重要的意義。