地震勘探一体化教学体系建设方法

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摘要：基于当前勘查技术与工程专业地震勘探课程中采集、处理和解释相互脱节的现状，中国石油大学（北京）克拉玛依校区充分发挥地处油田勘探一线的地理优势，开展了“地震勘探采集、处理和解释”一体化课程体系建设和“五位一体”的教学方法改革，实现了地震勘探课程三大环节的完整衔接，促进了理论与实践、学校与企业的深度融合，为新工科背景下示范实践课程建设和应用型人才培养提供经验。

关键词：地震勘探；一体化教学；实践课程；新工科

一、新工科背景下“地震勘探采集、处理和解释”课程体系建设

中国石油大学（北京）克拉玛依校区充分发挥地处油田一线的地理优势，加强与油田的深度融合，通过完善课程教学环节，推动理论与实践进一步结合，逐步形成了采集、处理和解释三大环节一体化、校企合作一体化以及专业和思政一体化的地震勘探课程体系。

（一）三大环节一体化

目前，国内大部分高校的地震勘探本科课程主要以室内理论授课和野外实习相结合。地震勘探课程的相关实习通常集中于野外地震采集部分，而地震资料处理和地质解释两大环节往往缺少对应的实践教学环节。大多数高校都忽略了对学生的资料处理和地质解释实践能力的培养，不能将地震资料野外采集、室内处理和地质解释结合起来形成一体化的教学体系，限制了学生对于地震勘探课程的全面理解和认知。为更好地培养应用型石油工业人才，校区针对勘查技术与工程专业制定合理的培养方案，课程体系充分覆盖“地震勘探采集、处理和解释”各环节对应的理论和实践教学。在本科阶段开设“地震勘探原理（64课时）”“地震资料数字处理（64课时）”和“地震资料解释（32课时）”三门理论课程，分别对应采集、处理和解释三个环节。后续设置为期三周的“地球物理野外实习”、两周的“地震资料处理”和一周的“地震资料解释”三门实践课程。首先，通过三周的“地球物理野外实习”课程，校区教师与油田专家指导学生掌握三维地震资料的采集方法和工作流程，然后在校区地球物理实验室进一步指导学生完成地震资料的处理和解释工作。完整的地震勘探理论课程和丰富的地球物理实践教学形成三个环节一体化的课程体系，为校区培养应用型石油人才提供了保障。

（二）校企合作一体化

高校是人才培养和科技发明的摇篮，企业是人才和技术发挥作用的良田。传统高等教育以教师课堂主讲的形式完成，不仅缺乏必要的实践教学环节，而且没有充分考虑企业人才需求，导致高校培养模式与企业人才需求脱节。中国石油大学（北京）克拉玛依校区以油田人才需求为教育导向，以实践技能培养为教学目标，形成校企合作一体化的办学模式和产学融合的人才培养模式，带动校区的专业建设、课程开发、教学方法和实习实践等一系列教学改革[2-3]。针对应用性较强的勘查技术与工程专业，校区和油田企业相互配合、共同完成了该专业的培养方案制定、教学内容设计和现场实习实践。“地震勘探原理”“地震资料数字处理”和“地震资料解释”三门理论课程由校区教师与油田工程师共同授课，以校区教师主讲为主，过程中会邀请有多年工作经验的高级工程师以讲座的形式授课，其教学资料采用实际生产项目，使学生充分了解最新的研究进展。实践教学主要以油田现场参观、野外实习实践和专业软件学习三种形式展开。油田现场参观是在企业专家的讲解下，让学生熟悉生产仪器、工作环境和生产流程，对将来的工作内容有基础的了解。在此基础上，企业专家和授课教师以小组形式带领学生开展为期三周的地球物理野外实习，讲解常用仪器设备的使用方法和野外采集的工作步骤，使学生能够实现三维地震资料的采集，提高野外动手能力和团队协作能力。最后，针对采集的三维地震资料，进一步邀请企业专家在机房开展两周的“地震资料处理”和一周的“地震资料解释”实践教学，通过主流地震勘探专业软件的学习，培养学生基本的地震处理和解释能力，促进与未来工作岗位的无缝衔接，加速由在校学生到企业员工的转变。

二、以应用型人才培养为目标的教学方法改革

除了常规的课堂理论讲授方式外，地震勘探课程体系须设置更多的实践教学环节。通过设置油田现场参观、野外实习实践和专业软件学习，锻炼学生地震资料采集、处理和解释的实践能力，逐步形成课堂理论讲授、野外资料采集、室内资料处理、室内资料解释和专业竞赛考核“五位一体”的教学方法，为应用型人才培养提供新途径。

（一）课堂理论讲授

不同于传统以教师为主的课堂理论授课形式，以应用型人才培养为目标的教学旨在打造研讨式课堂，让学生担任学习主人公的角色，使其充分参与其中，激发学生的兴趣，培养其自主学习习惯和能力。“地震勘探原理”“地震资料数字处理”和“地震资料解释”三门理论课程以课堂讲授的形式开展。在教学方式上，要发挥传统教育手段和现代教育手段的优势，做到文字与动画结合、幻灯片与板书结合、理论与案例结合，不断增强课程内容的趣味性、应用性和实时性。在教学内容上，任课教师针对部分重点章节设置不同的专题进行研讨，引导学生自主学习。通过查阅文献、收集资料、小组讨论和教师点评等一系列研讨过程，不仅帮助学生理解和掌握重点内容，而且有益于培养他们分析和解决问题的思路。

（二）野外资料采集

野外资料采集是“地震勘探实践”课程的基础环节，其决定后续资料处理和解释的成败。在充分学习课堂讲授的基础上，组织学生开展为期三周的地球物理野外实习，要求学生掌握基本的三维地震采集工序，为未来从事野外工作打下基础[5]。野外实习以小组形式开展，旨在培养学生的实践能力和团队协作能力。开展地球物理实习，首先，根据目标工区地质任务、地质构造特征、地震地质条件及以往的勘探程度分析低速带、潜水面位置和地下反射界面的情况，引导学生设置合适的激发岩性、激发药量和激发方式，进一步设计合理的野外施工方法和观测系统形式。然后，学生分组把设计的测线布置到实际工区，在地面上定出各激发点和检波点的位置。接着，在激发点位置引爆激发，并利用地震检波器、电缆线和野外地震仪等设备实现地震波的接收。最后，检查所采集的地震资料质量是否达标，如果达标则整体搬家进行下一炮的激发和接收，直到整个三维工区全部完成采集为止。整个实习过程不仅是对知识的检验和能力的提升，更是对个人意志品质的考验和磨炼，培养学生知难而上的精神。

（三）室内资料处理

地震资料处理是利用数字信号处理技术对采集的原始资料进行加工和改造，突出重点有效信息，得到高信噪比、高分辨率和高保真度的地震数据，为地质解释提供可靠、直观的依据。因此，地震资料处理是“地震勘探实践”课程的重点，资料处理的质量决定解释的正确与否。在成功实现地震采集工作后，组织学生在地球物理机房开展为期两周的地震资料处理实践，要求学生掌握基本的三维地震处理流程工序，为未来工作岗位上地震处理的相关工作作好铺垫。地震资料处理实践课程采用中石油集团东方地球物理公司研发的Geoeast软件4.0最新版本，Geoeast软件具有强大且丰富的地震资料处理和解释功能，也具有更友好的可视化界面，被称为油气勘探领域打造的“国之重器”，改变了我国石油物探软件长期依赖欧美石油公司进口的局面。因资料处理的个体差异性，实践课程安排一人一机，旨在考察学生的地球物理专业技术能力。在课程实践中，首先，将数据导入Geoeast软件并定义观测系统，通过静校正处理消除低速带和地表起伏的影响；其次，通过叠前噪声压制处理消除各种干扰波，突出有效波，提高地震资料的信噪比；进一步通过反褶积处理提高纵向分辨率，突出更多的地质细节信息；再次，进行速度分析和动校正叠加处理消除多次波，提高信噪比；最后，应用地震偏移提高横向分辨率。在经过一系列的处理后，得到高信噪比和高分辨率的地震资料。

（四）室内地质解释

地震资料解释是地震勘探实践课程的最终目的，地质解释关系着钻井的定位和油气的开采。基于处理好的高信噪比、高分辨率地震叠后资料，企业专家和校区教师一起组织学生利用地球物理集群开展为期一周的“地质解释实践”课程。实践课程仍采用Geoeast软件，安排一人一机，旨在提高学生的地质专业基础知识，强化地质与地球物理知识的融合。在“地质解释实践”课程中，首先，教师要指导学生利用测井数据制作合成地震记录，通过对比合成记录与井旁地震记录的差异实现目标层位的标定。其次，在地震剖面上进行目标层位追踪、断层解释和异常地质体解释，并提取时间平面构造图。再次，根据速度场数据进行时深转换，实现深度平面成图，完成构造解释内容。在此基础上，进一步结合地质数据、岩心数据和地震属性特征实现岩性解释和沉积相分析。最后，通过地震反演技术实现油气预测，为圈闭的确定和井位的部署提供指导。

（五）专业竞赛考核

传统实习实践课程的评判标准主要以最终的实习实践报告为依据。这种考核方式不能完全反映学生的现场应变能力、语言表达能力和实践水平，也难以达到企业人才需求的标准。因此，在“野外资料采集”“地震资料处理”和“室内地质解释”实践课程中，分别设置野外技能小组赛、地震资料处理个人赛和地震资料解释个人赛，邀请多位校区教师和油田专家担任评委，以专业竞赛形式对学生进行考核。针对三个比赛，按照全国专业竞赛的要求设置不同的评判标准，通过现场操作、小组或者个人汇报方式，评委从专业技能、语言表达、逻辑思维、临场反应和团队协作等多个角度对学生的素质进行全面考核。竞赛考核模式不仅有助于学生综合素质的提升，也为后续学生参加“创新杯”全国大学生地球物理知识竞赛和“东方杯”全国大学生勘探地球物理大赛等比赛打下基础。

参考文献：

[1]能源,谢庆宾,许涛.新工科背景下天山综合地质实习基地建设经验分析[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2021(2).

[2]陈刚强.“油矿地质现场实习”校企一体化平台建设与实践[J].黑龙江教育(理论与实践),2020(2).

[3]于景维,谢庆宾,祁利祺,等.应用型高校校企合作探索———以中国石油大学(北京)克拉玛依校区为例[J].才智,2017(29).

[4]马国庆,李丽丽.地球物理实践性课程思政内容建设的思考[J].教育教学论坛,2021(26).

[5]肖建平,聂晓霞.地球物理专业实习基地建设相关问题研究[J].教育教学论坛,2020(43).

作者：闫彬鹏 谢庆宾 刘洋 单位：中国石油大学（北京）克拉玛依校区