整合科技與石油高等教育-以提升“油氣田開發地質”教學方法為例

唐穎

西安石油大學石油工程學院 陜西 西安 710065

1 引言

“油氣田開發地質”在石油高等教育中扮演著不可或缺的重要角色，作為石油工業的核心專業基礎課，它為培養具有廣泛綜合能力的專業人才奠定了堅實的知識基礎。然而，傳統的油氣田開發地質教學模式在滿足當下和未來需求方面面臨著一系列挑戰。傳統的油氣田開發地質教學模式通常側重于理論知識的傳授，往往缺乏實踐和應用方面的培養。這導致了學生在面對實際工作中的復雜地質問題時，缺乏必要的技能和實際經驗。傳統模式還未能充分滿足當前科技與數據驅動的石油工業的需求。石油工業正經歷著快速變革，面臨著一系列挑戰，包括油藏數字化、地質勘探的深水、極端環境條件下的開發、可持續能源生產等。這些挑戰要求石油專業人才具備更高層次的技術和分析能力。為了應對傳統教學模式的局限性以及石油工業的挑戰，我們必須將科技與“油氣田開發地質”教學有機結合起來。地學信息系統（GIS）和三維建模技術是在教學中廣泛應用的科技工具，它們具有巨大的潛力，可以幫助學生更好地理解和應用地質知識。地學信息系統（GIS）的應用可以將地質數據可視化，幫助學生更好地理解地下結構和地質特征。同時，三維建模技術使學生能夠在虛擬環境中進行實際的地質探索，培養實踐經驗。這兩者的結合有助于培養學生為了迎接未來石油工業領域的新挑戰所必需的能力。

2 傳統“油氣田開發地質”教學方法所具有的弊端

傳統的《油氣田開發地質》教學方法通常采用傳統課堂教學，側重于理論知識的傳授[1]。教師通常會向學生講解地質理論、地層構造、沉積相等基本概念，以及如何分析并預測地下靜態、動態地質特征。這種教學方法重視基礎理論知識的傳授，尤其是關于油氣田地質方面的知識。然而，這一方法存在的弊端是極其明顯的。具體表現在以下3個方面。

（1） 忽視實際操作及應用

傳統的教學方法常常忽視了實際操作和應用。學生通常被動地接受知識，而沒有機會積極參與實際地質勘探和問題解決。這導致了學生在實際工作中面臨課本中講過問題后而不知道如何動手解決，因為他們缺乏實際操作經驗。

（2）無法解決實際問題

傳統教學方法未能培養學生解決實際復雜問題的能力。學生通常缺乏與真實地質挑戰相關的實踐經驗，無法應對復雜的地質問題。此外，他們往往沒有機會學習和掌握與石油工程領域相關的行業軟件，這嚴重局限了學生在未來職場中的發展。

（3）不符合當下高級石油人才要求

傳統教學方法未能滿足當今石油工業領域對高級石油人才的需求。現代石油工業正經歷著快速變革，需要具備更高級別技術和分析能力的石油專業人才。這些變化需要石油地質教育在培養學生時提供更多綜合能力的機會，包括分析和解決問題的能力、創新思維能力、團隊合作能力以及自主學習能力等。

為了解決傳統教學方法的這些問題，我們引入了GIS技術和三維建模技術，以提供更多實踐機會、培養實際操作能力，并增強學生的職業競爭力。通過這些新技術的應用，學生得以將地質理論與實際應用相結合，模擬并解決復雜的地質問題。此外，與斯倫貝謝的合作關系為學生提供了學習和掌握業界領先的儲層建模工具Petrel軟件的機會，使他們能夠更好地應對未來的職業挑戰。這種教育改革旨在滿足學生的教育目標，使他們具備更多綜合能力，為他們的終身發展和未來石油工業的需求奠定了堅實的基礎。

3 地學信息系統GIS 在《油氣田開發地質》教學上的應用

地學信息系統（GIS）是一種將地學信息數據與地理空間分析工具相結合的技術系統。它能系統、快速捕獲、存儲、管理、分析和展示地質數據，從而更好地理解地質數據之間的空間關系[2]。在我國大慶油田等其它油田，GIS技術被廣泛的用于地質勘探與資源評價、油井和管道管理以及環境監測中。通過整合和分析地質、實時監測油井的運行狀況以及空間數據的采集和分析，更準確地評估潛在的油氣儲量和優化勘探方案、提高油田的生產效率，更好地理解油田對周圍環境的影響，有助于實施環境保護和可持續開發措施[3]。“油氣田開發地質”這門課程的教學目的之一是培養學生應用基礎地質知識分析和解決油氣田開發地質問題的能力。我校與大慶油田、長慶油田等油田的簽署了長期合作實踐基地，提供了本科生生產實習的機會，在生產實習中，學生可以通過學習和操作GIS技術，可以將課堂理論與實際應用相結合。具體表現在以下三個方面。

（1）實時地質數據可視化

油氣田開發地質教學的重要目標之一是培養學生在地質領域的實際應用能力。地學信息系統（GIS）技術為實現這一目標提供了有力支持。通過GIS，學生可以實時可視化地下地質結構、沉積相帶以及儲層特征等地質信息。以學生在大慶油田實習基地實踐為例，學生可以使用GIS工具，通過實時地質數據可視化，學生可以掌握關于地下地質結構、沉積相帶、儲層特征、動態生產數據等重要知識，這將有助于他們更好地理解“油氣田開發地質”課程中抽象、復雜的地質概念。

（2）地質圖層創建

油田地質圖件是地質工作中不可或缺的工具，因此其制作需要高水準的專業知識和規范。利用GIS技術，學生可以學習如何整合地質信息，繪制出符合規范和標準的專業地質圖件。

在實驗基地中，學生可以學習繪制各種類型的油田地質圖件，包括油層構造頂面圖、有效砂體等厚圖、含油氣飽和度等值線圖等。這些圖件在油氣田開發地質中具有關鍵作用，因為通過這些地質圖件，可以詳細了解地下地質結構和儲層特征。學生將學會如何使用GIS軟件，整合各種地質數據，準確地繪制這些地質圖件，確保其符合專業標準和規范。通過這個過程，學生將形成高水平的地質圖件制作技能，同時將理論知識與實際操作有機結合。他們將學會如何有效地展示和傳達地質信息，這對于油氣田開發地質工作至關重要。這種綜合性的教育方法將幫助學生更好地應對未來的職業挑戰，確保他們具備了高質量的教育和實踐背景。

（3）整合、管理海量地質數據

在“油氣田開發地質”教學中，學生需要掌握地質數據的管理和整合技能，這在實際油氣田開發中至關重要。通過GIS軟件的使用，學生可以學習如何創建地質信息圖層，將不同來源的地質數據整合到一個地圖中。以大慶油田為例，學生可以創建包括錄井數據、地震數據和巖石性質等多種地質信息的圖層。這種操作培養了學生的地質數據管理和整合能力，使他們能夠有效地處理大量數據，從而更好地應對復雜的地質問題。

4 三維建模技術在《油氣田開發地質》教學上的應用

三維建模技術是一種強大的工具，利用該項技術可以創建地質模型，將地下地質結構以三維形式可視化呈現。這種技術模擬了復雜的地下地質特征，使學生能夠在虛擬環境中進行實際的地質探索。通過三維建模，學生可以更直觀地理解油氣藏的地質特征和油氣分布情況[4]。在油氣田開發地質教學中，有一些軟件工具被廣泛應用于三維建模。其中，Petrel軟件是一款備受推崇的儲層建模工具，特別在石油工程領域廣泛應用。Petrel軟件提供了豐富的功能，可以用于創建油氣藏地質模型、進行儲層描述和模擬油氣藏開發[5]。這一軟件的廣泛使用為學生提供了寶貴的機會，能夠學習和實踐與石油工程緊密相關的技術。我校與國際知名的石油服務公司斯倫貝謝（Schlumberger）建立了戰略合作伙伴關系，這一合作關系具有極其重要的意義。斯倫貝謝不僅慷慨地向我校提供了Petrel軟件，還為軟件的維護與技術支持提供了大力支持。這一合作為學生提供了寶貴的資源和難得的機遇，使他們能夠在受到專業指導和技術支持的情況下深入學習Petrel軟件的操作。這個合作關系拓寬了學生的實踐渠道，有助于他們更好地迎接未來石油工業領域的挑戰[6]。

三維建模技術的應用在“油氣田開發地質”教學中有多重益處，對提升教學質量起到了積極作用[7]。首先，通過三維建模，學生能夠更深入地理解地質概念，包括地下地質結構、沉積相帶、儲層特征等。這使得地質理論更具體，更容易被學生理解和應用。其次，三維建模技術提供了互動性和實踐性的學習環境[8]。學生可以在虛擬環境中進行實際的地質探索，模擬不同開發情境下的地質情況。這種實踐性學習有助于學生將理論知識與實際應用相結合，培養了他們的實際操作能力。此外，引入Petrel軟件和與斯倫貝謝的合作使學生能夠學習和掌握業界領先的儲層建模工具[9]。這不僅為他們提供了實際操作的機會，還增強了他們在石油工程領域的競爭力。學生可以在受到專業指導和技術支持的情況下深入學習Petrel軟件的操作，掌握與石油工程相關的實際技能，為未來的就業做好了準備。

5 結語

（1）通過整合科技與石油高等教育，特別是將地學信息系統（GIS）和三維建模技術應用到《油氣田開發地質》教學中，我們為學生提供了更全面、實踐導向的教育體驗。傳統的教學方法在實際操作和綜合能力培養方面存在明顯的不足，而現代石油工業對石油專業人才的需求更加迫切，需要具備更高級別的技術和分析能力。GIS技術的應用使學生能夠實時可視化地質數據，創建專業地質圖件，管理和整合地質信息，培養了地質數據管理和整合技能。三維建模技術的運用則提供了實際操作和實踐性學習的機會，幫助學生更深入地理解地質概念，模擬復雜的地質問題，同時引入Petrel軟件和與斯倫貝謝的合作為學生提供了學習和掌握業界領先的儲層建模工具的機會，增強了他們的職業競爭力[7]。

（2）科技與“油氣田開發地質”教學的有機結合為學生提供了更廣泛的實踐機會，使他們能夠更好地應對未來石油工業領域的新挑戰。這種綜合性的教育方法不僅滿足了學生的教育目標，培養了他們的實際操作能力，還使他們具備了更多綜合能力，包括分析和解決問題的能力、創新思維能力、團隊合作能力以及自主學習能力等。這些能力將使他們更好地適應未來職業發展的需要，為石油工業的未來做出更大的貢獻。教育改革的重要性在于不斷適應社會和產業的發展，提供更高質量的教育，以培養更具競爭力的專業人才。未來的發展方向應該繼續強化科技與教育的結合，不斷更新教學方法，引入更多前沿技術，以滿足學生的需求和產業的需求。為了更好地應對未來的挑戰，我們建議繼續加強與行業的合作，拓寬學生的實踐渠道，提供更多實際操作和實踐性學習的機會。只有不斷創新和改進教育方法，才能為學生的終身發展和未來石油工業的繁榮做出更大的貢獻。科技與石油高等教育的有機結合是邁向這個目標的重要一步，我們有信心將其推廣和深化，為培養更多優秀的石油專業人才做出貢獻。