地震勘探一體化教學體系建設方法

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摘要：基于當前勘查技術與工程專業地震勘探課程中采集、處理和解釋相互脫節的現狀，中國石油大學（北京）克拉瑪依校區充分發揮地處油田勘探一線的地理優勢，開展了“地震勘探采集、處理和解釋”一體化課程體系建設和“五位一體”的教學方法改革，實現了地震勘探課程三大環節的完整銜接，促進了理論與實踐、學校與企業的深度融合，為新工科背景下示范實踐課程建設和應用型人才培養提供經驗。

關鍵詞：地震勘探；一體化教學；實踐課程；新工科

一、新工科背景下“地震勘探采集、處理和解釋”課程體系建設

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，加強與油田的深度融合，通過完善課程教學環節，推動理論與實踐進一步結合，逐步形成了采集、處理和解釋三大環節一體化、校企合作一體化以及專業和思政一體化的地震勘探課程體系。

（一）三大環節一體化

目前，國內大部分高校的地震勘探本科課程主要以室內理論授課和野外實習相結合。地震勘探課程的相關實習通常集中于野外地震采集部分，而地震資料處理和地質解釋兩大環節往往缺少對應的實踐教學環節。大多數高校都忽略了對學生的資料處理和地質解釋實踐能力的培養，不能將地震資料野外采集、室內處理和地質解釋結合起來形成一體化的教學體系，限制了學生對于地震勘探課程的全面理解和認知。為更好地培養應用型石油工業人才，校區針對勘查技術與工程專業制定合理的培養方案，課程體系充分覆蓋“地震勘探采集、處理和解釋”各環節對應的理論和實踐教學。在本科階段開設“地震勘探原理（64課時）”“地震資料數字處理（64課時）”和“地震資料解釋（32課時）”三門理論課程，分別對應采集、處理和解釋三個環節。后續設置為期三周的“地球物理野外實習”、兩周的“地震資料處理”和一周的“地震資料解釋”三門實踐課程。首先，通過三周的“地球物理野外實習”課程，校區教師與油田專家指導學生掌握三維地震資料的采集方法和工作流程，然后在校區地球物理實驗室進一步指導學生完成地震資料的處理和解釋工作。完整的地震勘探理論課程和豐富的地球物理實踐教學形成三個環節一體化的課程體系，為校區培養應用型石油人才提供了保障。

（二）校企合作一體化

高校是人才培養和科技發明的搖籃，企業是人才和技術發揮作用的良田。傳統高等教育以教師課堂主講的形式完成，不僅缺乏必要的實踐教學環節，而且沒有充分考慮企業人才需求，導致高校培養模式與企業人才需求脫節。中國石油大學（北京）克拉瑪依校區以油田人才需求為教育導向，以實踐技能培養為教學目標，形成校企合作一體化的辦學模式和產學融合的人才培養模式，帶動校區的專業建設、課程開發、教學方法和實習實踐等一系列教學改革[2-3]。針對應用性較強的勘查技術與工程專業，校區和油田企業相互配合、共同完成了該專業的培養方案制定、教學內容設計和現場實習實踐。“地震勘探原理”“地震資料數字處理”和“地震資料解釋”三門理論課程由校區教師與油田工程師共同授課，以校區教師主講為主，過程中會邀請有多年工作經驗的高級工程師以講座的形式授課，其教學資料采用實際生產項目，使學生充分了解最新的研究進展。實踐教學主要以油田現場參觀、野外實習實踐和專業軟件學習三種形式展開。油田現場參觀是在企業專家的講解下，讓學生熟悉生產儀器、工作環境和生產流程，對將來的工作內容有基礎的了解。在此基礎上，企業專家和授課教師以小組形式帶領學生開展為期三周的地球物理野外實習，講解常用儀器設備的使用方法和野外采集的工作步驟，使學生能夠實現三維地震資料的采集，提高野外動手能力和團隊協作能力。最后，針對采集的三維地震資料，進一步邀請企業專家在機房開展兩周的“地震資料處理”和一周的“地震資料解釋”實踐教學，通過主流地震勘探專業軟件的學習，培養學生基本的地震處理和解釋能力，促進與未來工作崗位的無縫銜接，加速由在校學生到企業員工的轉變。

二、以應用型人才培養為目標的教學方法改革

除了常規的課堂理論講授方式外，地震勘探課程體系須設置更多的實踐教學環節。通過設置油田現場參觀、野外實習實踐和專業軟件學習，鍛煉學生地震資料采集、處理和解釋的實踐能力，逐步形成課堂理論講授、野外資料采集、室內資料處理、室內資料解釋和專業競賽考核“五位一體”的教學方法，為應用型人才培養提供新途徑。

（一）課堂理論講授

不同于傳統以教師為主的課堂理論授課形式，以應用型人才培養為目標的教學旨在打造研討式課堂，讓學生擔任學習主人公的角色，使其充分參與其中，激發學生的興趣，培養其自主學習習慣和能力。“地震勘探原理”“地震資料數字處理”和“地震資料解釋”三門理論課程以課堂講授的形式開展。在教學方式上，要發揮傳統教育手段和現代教育手段的優勢，做到文字與動畫結合、幻燈片與板書結合、理論與案例結合，不斷增強課程內容的趣味性、應用性和實時性。在教學內容上，任課教師針對部分重點章節設置不同的專題進行研討，引導學生自主學習。通過查閱文獻、收集資料、小組討論和教師點評等一系列研討過程，不僅幫助學生理解和掌握重點內容，而且有益于培養他們分析和解決問題的思路。

（二）野外資料采集

野外資料采集是“地震勘探實踐”課程的基礎環節，其決定后續資料處理和解釋的成敗。在充分學習課堂講授的基礎上，組織學生開展為期三周的地球物理野外實習，要求學生掌握基本的三維地震采集工序，為未來從事野外工作打下基礎[5]。野外實習以小組形式開展，旨在培養學生的實踐能力和團隊協作能力。開展地球物理實習，首先，根據目標工區地質任務、地質構造特征、地震地質條件及以往的勘探程度分析低速帶、潛水面位置和地下反射界面的情況，引導學生設置合適的激發巖性、激發藥量和激發方式，進一步設計合理的野外施工方法和觀測系統形式。然后，學生分組把設計的測線布置到實際工區，在地面上定出各激發點和檢波點的位置。接著，在激發點位置引爆激發，并利用地震檢波器、電纜線和野外地震儀等設備實現地震波的接收。最后，檢查所采集的地震資料質量是否達標，如果達標則整體搬家進行下一炮的激發和接收，直到整個三維工區全部完成采集為止。整個實習過程不僅是對知識的檢驗和能力的提升，更是對個人意志品質的考驗和磨煉，培養學生知難而上的精神。

（三）室內資料處理

地震資料處理是利用數字信號處理技術對采集的原始資料進行加工和改造，突出重點有效信息，得到高信噪比、高分辨率和高保真度的地震數據，為地質解釋提供可靠、直觀的依據。因此，地震資料處理是“地震勘探實踐”課程的重點，資料處理的質量決定解釋的正確與否。在成功實現地震采集工作后，組織學生在地球物理機房開展為期兩周的地震資料處理實踐，要求學生掌握基本的三維地震處理流程工序，為未來工作崗位上地震處理的相關工作作好鋪墊。地震資料處理實踐課程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，Geoeast軟件具有強大且豐富的地震資料處理和解釋功能，也具有更友好的可視化界面，被稱為油氣勘探領域打造的“國之重器”，改變了我國石油物探軟件長期依賴歐美石油公司進口的局面。因資料處理的個體差異性，實踐課程安排一人一機，旨在考察學生的地球物理專業技術能力。在課程實踐中，首先，將數據導入Geoeast軟件并定義觀測系統，通過靜校正處理消除低速帶和地表起伏的影響；其次，通過疊前噪聲壓制處理消除各種干擾波，突出有效波，提高地震資料的信噪比；進一步通過反褶積處理提高縱向分辨率，突出更多的地質細節信息；再次，進行速度分析和動校正疊加處理消除多次波，提高信噪比；最后，應用地震偏移提高橫向分辨率。在經過一系列的處理后，得到高信噪比和高分辨率的地震資料。

（四）室內地質解釋

地震資料解釋是地震勘探實踐課程的最終目的，地質解釋關系著鉆井的定位和油氣的開采。基于處理好的高信噪比、高分辨率地震疊后資料，企業專家和校區教師一起組織學生利用地球物理集群開展為期一周的“地質解釋實踐”課程。實踐課程仍采用Geoeast軟件，安排一人一機，旨在提高學生的地質專業基礎知識，強化地質與地球物理知識的融合。在“地質解釋實踐”課程中，首先，教師要指導學生利用測井數據制作合成地震記錄，通過對比合成記錄與井旁地震記錄的差異實現目標層位的標定。其次，在地震剖面上進行目標層位追蹤、斷層解釋和異常地質體解釋，并提取時間平面構造圖。再次，根據速度場數據進行時深轉換，實現深度平面成圖，完成構造解釋內容。在此基礎上，進一步結合地質數據、巖心數據和地震屬性特征實現巖性解釋和沉積相分析。最后，通過地震反演技術實現油氣預測，為圈閉的確定和井位的部署提供指導。

（五）專業競賽考核

傳統實習實踐課程的評判標準主要以最終的實習實踐報告為依據。這種考核方式不能完全反映學生的現場應變能力、語言表達能力和實踐水平，也難以達到企業人才需求的標準。因此，在“野外資料采集”“地震資料處理”和“室內地質解釋”實踐課程中，分別設置野外技能小組賽、地震資料處理個人賽和地震資料解釋個人賽，邀請多位校區教師和油田專家擔任評委，以專業競賽形式對學生進行考核。針對三個比賽，按照全國專業競賽的要求設置不同的評判標準，通過現場操作、小組或者個人匯報方式，評委從專業技能、語言表達、邏輯思維、臨場反應和團隊協作等多個角度對學生的素質進行全面考核。競賽考核模式不僅有助于學生綜合素質的提升，也為后續學生參加“創新杯”全國大學生地球物理知識競賽和“東方杯”全國大學生勘探地球物理大賽等比賽打下基礎。

參考文獻：

[1]能源,謝慶賓,許濤.新工科背景下天山綜合地質實習基地建設經驗分析[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2021(2).

[2]陳剛強.“油礦地質現場實習”校企一體化平臺建設與實踐[J].黑龍江教育(理論與實踐),2020(2).

[3]于景維,謝慶賓,祁利祺,等.應用型高校校企合作探索———以中國石油大學(北京)克拉瑪依校區為例[J].才智,2017(29).

[4]馬國慶,李麗麗.地球物理實踐性課程思政內容建設的思考[J].教育教學論壇,2021(26).

[5]肖建平,聶曉霞.地球物理專業實習基地建設相關問題研究[J].教育教學論壇,2020(43).

作者：閆彬鵬 謝慶賓 劉洋 單位：中國石油大學（北京）克拉瑪依校區