油氣藏開發(fā)地質(zhì)學學科定位及教學內(nèi)容體系建構(gòu)

吳勝和，徐懷民，侯加根，徐樟有，岳大力

中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249

油氣藏開發(fā)地質(zhì)學學科定位及教學內(nèi)容體系建構(gòu)

吳勝和，徐懷民，侯加根，徐樟有，岳大力

中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249

本文論述了油氣藏開發(fā)地質(zhì)學的學科內(nèi)涵、歸屬與教學內(nèi)容體系。該學科為廣義的石油地質(zhì)學的一個分支，為一門研究油氣田發(fā)現(xiàn)后至開發(fā)結(jié)束全過程中的地質(zhì)問題的應用地質(zhì)學科。研究對象為油氣藏地質(zhì)系統(tǒng)，包括靜態(tài)系統(tǒng)（格架—儲層—流體）和動態(tài)系統(tǒng)（油藏性質(zhì)變化及剩余油分布）。該學科為地質(zhì)與油氣田開發(fā)的交叉學科，但核心為地質(zhì)。學科的課程包括基礎、核心、外延三大類的系列課程，其中核心課程為油礦地質(zhì)學，教學內(nèi)容以油氣藏地質(zhì)為主。

開發(fā)地質(zhì)學；油礦地質(zhì)學；油氣藏地質(zhì)

油氣藏開發(fā)地質(zhì)學是廣義的石油地質(zhì)學的一個分支。該學科起源于20世紀40年代油田注水開發(fā)對油藏內(nèi)部非均質(zhì)性研究的需求。隨著油氣田開發(fā)的不斷深入以及其他學科的不斷發(fā)展，開發(fā)地質(zhì)工作也不斷從宏觀向微觀，從定性向定量，從單一的地質(zhì)學科向多學科協(xié)同綜合的方向發(fā)展[1-8]。然而，迄今對開發(fā)地質(zhì)學的學科歸屬、教學體系內(nèi)容仍然未達成共識，從而影響著開發(fā)地質(zhì)學的教學與科研。本文擬從開發(fā)地質(zhì)學的學科內(nèi)涵分析入手，闡述其學科歸屬及教學內(nèi)容體系的建構(gòu)。

一、學科內(nèi)涵

現(xiàn)代石油工業(yè)從1859年（美國賓夕法尼亞州鉆探第一口油井）算起已有150多年的歷史，但開發(fā)地質(zhì)學的出現(xiàn)相對較晚。在20世紀40年代以前，地質(zhì)學家主要注重于石油勘探、油氣田開發(fā)處于利用油田天然能量開采的階段，地質(zhì)學家發(fā)現(xiàn)油氣田之后并不參與石油開采活動，而是交由石油工程師進行管理和開采。開發(fā)階段的地質(zhì)研究處于“籠而統(tǒng)之、大平均”的油藏概念水平，一張構(gòu)造圖、一張等厚圖以及幾個平均參數(shù)，即可滿足開發(fā)需要[4]。20世紀40年代，油田開發(fā)開始采用污水回注的方法，即注水開發(fā)，從而給油田開發(fā)帶來了一次歷史性革命。由于油藏內(nèi)部油層連續(xù)性、連通性、油藏參數(shù)的非均質(zhì)性等對注水開發(fā)的效率具有很大的控制作用，使得人們逐漸認識到在注水開發(fā)中必須深入地研究油藏地質(zhì)問題，并突破了“籠而統(tǒng)之、大平均”的傳統(tǒng)地質(zhì)工作方法，從而促使了開發(fā)地質(zhì)學的產(chǎn)生和發(fā)展。這一學科的出現(xiàn)，以前蘇聯(lián)M Ф密爾欽克（1946）出版的《油礦地質(zhì)學》和美國L W里偌（1949）出版的《地下地質(zhì)學》為標志。1975年前蘇聯(lián)ΜИ馬克西莫夫編寫了《油田開發(fā)地質(zhì)基礎》，美國吐爾薩大學的P A迪基1979年正式出版了《石油開發(fā)地質(zhì)學》，標志著開發(fā)地質(zhì)學趨于成熟。20世紀80年代至今，由于進一步提高老油田采收率的需要以及現(xiàn)代高新技術(shù)的進步，使得開發(fā)地質(zhì)研究向更深層次及定量化方向發(fā)展。

可以看出，油氣藏開發(fā)地質(zhì)學是按照油氣勘探開發(fā)階段地質(zhì)研究任務劃分的學科，是一門研究油氣藏（田）開發(fā)過程中地質(zhì)問題的應用地質(zhì)學科。這一學科屬于廣義的石油地質(zhì)學的一個分支。

廣義的石油地質(zhì)學可分為兩大部分。其一，以油氣形成與分布為核心，著重于油氣田勘探，主要研究油氣生成、運移、聚集（儲集、封蓋、保存）的機理和規(guī)律以及油氣田勘探方法；其二，以油氣藏表征與剩余油分布為核心，著重于油氣田開發(fā)，主要研究油氣藏內(nèi)部非均質(zhì)性形成機理與模式、地質(zhì)因素對油氣開發(fā)的控制作用、油氣藏表征（描述、解釋、預測）方法等。前者可稱為石油勘探地質(zhì)學，后者則為油氣藏開發(fā)地質(zhì)學[3-4]，或石油開發(fā)地質(zhì)學，或油田開發(fā)地質(zhì)學。

油氣藏開發(fā)地質(zhì)學的研究對象為油氣藏地質(zhì)體。按照系統(tǒng)論的觀點，可將油氣藏作為一個地下地質(zhì)系統(tǒng)，并可分為開發(fā)前的靜態(tài)油氣藏系統(tǒng)和開發(fā)過程中的動態(tài)油氣藏系統(tǒng)。靜態(tài)油氣藏系統(tǒng)由格架-儲層-流體三大部分組成。其中，格架包括油層單元及其層面構(gòu)造和斷裂系統(tǒng)；儲層包括儲層構(gòu)型、儲層質(zhì)量差異、儲層裂縫與溶洞等；流體主要為油氣藏內(nèi)部的流體性質(zhì)、分布、溫度、壓力、儲量等。在開發(fā)過程中，地下流體發(fā)生運動，從而導致儲層性質(zhì)、流體性質(zhì)與分布的動態(tài)變化，使得地下油氣藏成為一個動態(tài)系統(tǒng)。上述系統(tǒng)中的開發(fā)地質(zhì)特征，即油藏所具有的那些控制和影響油氣開發(fā)過程，從而也影響所采取的開發(fā)措施的所有地質(zhì)特征[4]，可簡稱為“格”（格架）、“儲”（儲層）、“流”（流體）、“動”（動態(tài)性質(zhì)變化）、“油”（剩余油形成與分布），前三者稱為靜態(tài)地質(zhì)特征，后二者可稱為動態(tài)地質(zhì)特征[8-9]。

開發(fā)地質(zhì)研究的核心任務是表征油氣藏開發(fā)地質(zhì)特征，其基本工作程序包括單井解釋和井間預測。單井解釋主要是建立井孔一維柱狀剖面，通過各種技術(shù)手段所取得的各種資料，轉(zhuǎn)換為內(nèi)容全面、精度高的各種開發(fā)地質(zhì)屬性，包括滲透層（如砂體）、有效儲層、隔層的劃分，產(chǎn)（含）油層、產(chǎn)（含）氣層、產(chǎn)水層的判別，以及滲透率、孔隙度和流體飽和度的給出[4]。井間預測主要是對單井解釋的開發(fā)地質(zhì)特征在井間的分布進行預測，包括井間油層對比和井間油藏屬性預測。在不同開發(fā)階段，或者采取不同開發(fā)措施時，所要研究的開發(fā)地質(zhì)特征有所不同，或內(nèi)容增減，或側(cè)重點不同，或描述尺度有別[4]，最終都要求建立定量刻畫油藏展布和屬性特征的三維地質(zhì)模型。不同類型油藏，其開發(fā)地質(zhì)特征有所不同。在油氣藏開發(fā)的不同階段，開發(fā)地質(zhì)特征亦有不同的側(cè)重[10]。與石油（勘探）地質(zhì)學相比，開發(fā)地質(zhì)學最大的特點是精細化、定量化、動態(tài)化，且隨著開發(fā)的不斷深入，這些特點表現(xiàn)得越來越明顯[6,11-14]。

長期的油田開發(fā)實踐表明，油氣藏開發(fā)地質(zhì)學對于經(jīng)濟有效地開發(fā)油田、提高油田最終采收率具有至關(guān)重要的作用。然而，長期以來，高等院校石油地質(zhì)人才培養(yǎng)的重點是以勘探地質(zhì)為主，而對開發(fā)地質(zhì)重視不夠。因此，加強開發(fā)地質(zhì)學的教學體系研究，大力培養(yǎng)開發(fā)地質(zhì)人才，對于石油工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

二、學科歸屬

在我國現(xiàn)有的學科分類中，油氣藏開發(fā)地質(zhì)學并沒有作為一個獨立的二級學科，相關(guān)高校根據(jù)其自身的特點將其歸屬于不同的一級、二級學科或其中一個研究方向。涉及的一級學科主要有兩個，即地質(zhì)資源與地質(zhì)工程和石油與天然氣工程。

地質(zhì)資源與地質(zhì)工程一級學科包括礦產(chǎn)普查與勘探、地球探測與信息技術(shù)、地質(zhì)工程3個二級學科。部分高校將油氣藏開發(fā)地質(zhì)學歸屬于礦產(chǎn)普查與勘探二級學科，部分高校將油氣藏開發(fā)地質(zhì)學歸屬于地質(zhì)工程二級學科。

石油與天然氣工程一級學科包括油氣井工程、油氣田開發(fā)工程、油氣儲運工程等二級學科。部分高校將油氣藏開發(fā)地質(zhì)置于油氣田開發(fā)工程二級學科內(nèi)。

筆者認為，油氣藏開發(fā)地質(zhì)學雖然為地質(zhì)和油氣田開發(fā)的交叉學科，但其“根”在“地質(zhì)”，培養(yǎng)的開發(fā)地質(zhì)人才首先應具有扎實的地質(zhì)功底，因此，將該學科置于地質(zhì)資源與地質(zhì)工程一級學科內(nèi)更有利于人才培養(yǎng)和學術(shù)研究（與石油工程特別是油藏工程密切相關(guān)）。在該一級學科內(nèi)，與油氣藏開發(fā)地質(zhì)學內(nèi)涵最接近的現(xiàn)有二級學科為地質(zhì)工程。在我校，油氣田開發(fā)地質(zhì)即歸屬于地質(zhì)工程二級學科，相應地，油氣田勘探地質(zhì)歸屬于礦產(chǎn)普查與勘探二級學科，地球物理測井和地球物理勘探則歸屬于地球探測與信息技術(shù)二級學科。

三、教學內(nèi)容體系建構(gòu)

油氣藏開發(fā)地質(zhì)研究工作具有很強的綜合性。作為一個應用學科（一個二級學科或研究方向），通過多學科交叉和綜合可以有效地解決生產(chǎn)問題，具有很大的優(yōu)勢。然而，若將其作為一門課程，則需要慎重對待，關(guān)鍵是課程內(nèi)容體系的安排。

迄今，以“開發(fā)地質(zhì)”為名的教材較多，雖然均名為“開發(fā)地質(zhì)學”，但內(nèi)容體系有很大的差別，主要有三大類。

其一為基礎地質(zhì)、石油地質(zhì)、油氣田勘探、油氣藏地質(zhì)的綜合，如黎文清等和劉吉余等編著的《油氣田開發(fā)地質(zhì)基礎》[15-16]；其二為油氣藏地質(zhì)、油藏工程（開發(fā)設計、動態(tài)分析、方案調(diào)整）的綜合，如夏位榮等編著的《油氣田開發(fā)地質(zhì)學》[17]、戴啟德等編著的《油田開發(fā)地質(zhì)學》[18]、張金亮等編著的《油田開發(fā)地質(zhì)學》[19]等；其三為油藏工程為主，如謝叢姣等編著的《石油開發(fā)地質(zhì)學》[20]。這些教材的授課對象主要為石油工程專業(yè)。

筆者認為，課程內(nèi)容體系的安排需考慮專業(yè)培養(yǎng)計劃中的課程體系。由于各學校、各專業(yè)的課程體系有差別，因而開發(fā)地質(zhì)學的教學內(nèi)容體系也有差別，這也是無可厚非的。

實際上，開發(fā)地質(zhì)學作為一門學科（或石油地質(zhì)專業(yè)的一個培養(yǎng)方向），涉及內(nèi)容較廣，其內(nèi)容可分為基礎、核心、外延三大部分，相應地有三大類的系列課程。基礎課程系列包括地質(zhì)基礎類課程（普通地質(zhì)學、造巖礦物學、巖漿巖與變質(zhì)巖、古生物學、地史學、構(gòu)造地質(zhì)學、沉積巖石學、巖相古地理等），石油基礎類課程（石油地質(zhì)學、油層物理學等），探測方法類課程（地球物理測井、地震勘探原理等）。核心課程主要為“油礦地質(zhì)學”，外延課程主要有“油氣田勘探”、“油藏工程”等（圖1）。對于石油工程專業(yè)而言，在專業(yè)培養(yǎng)計劃中一般不會系統(tǒng)地安排這些課程，但為了讓學生概要地了解與油氣田開發(fā)相關(guān)的地質(zhì)學知識，往往希望用一門或幾門課程來講教上述內(nèi)容。然而，對于石油地質(zhì)（資源勘查工程、地質(zhì)工程）專業(yè)的開發(fā)地質(zhì)人才培養(yǎng)而言，則要求學生系統(tǒng)掌握上述基礎、核心和外延課程內(nèi)容，因此，上述課程在（石油）地質(zhì)專業(yè)培養(yǎng)方案中均為獨立的單列課程。下面，以我校為例，介紹油氣藏開發(fā)地質(zhì)學核心課程的教學內(nèi)容。

圖1 開發(fā)地質(zhì)學科教學內(nèi)容體系（課程系列）簡圖

在我校，石油地質(zhì)（地質(zhì)工程）本科專業(yè)的開發(fā)地質(zhì)學系列課程包含了上述基礎、核心、外延三大類課程，其中，開發(fā)地質(zhì)核心課程教學內(nèi)容則體現(xiàn)在“油礦地質(zhì)學”課程中[8]?！坝偷V地質(zhì)學”課程內(nèi)容體系包括兩大部分，其一為鉆采資料的錄取與解釋，其二為油氣藏地質(zhì)，后者為開發(fā)地質(zhì)學的核心內(nèi)容，主要包括以下8個部分。

（1）油層對比：在一個油氣田范圍的含油層段內(nèi)部，確定多井之間各級次油層單元的等時對比關(guān)系，建立油氣藏的等時地層格架。

（2）油氣田地下構(gòu)造：研究油氣田范圍內(nèi)油層單元的構(gòu)造起伏和斷裂狀況，側(cè)重于應用井資料研究油氣田地下構(gòu)造的基本原理和方法，包括井下斷層的識別、應用井資料編制構(gòu)造剖面圖和構(gòu)造平面圖等。

（3）油氣儲層：主要側(cè)重于儲層非均質(zhì)性及其表征原理與方法，包括儲層非均質(zhì)性的概念與分類、儲層分布特征及表征方法、儲層質(zhì)量差異及表征方法、儲層裂縫及表征方法等。

（4）油氣藏原始流體分布：側(cè)重于圈閉內(nèi)的油氣充注機理、油水界面與油氣水系統(tǒng)的分類，以及含油氣范圍、有效厚度和含油飽和度的確定方法及其差異分布的研究方法。

（5）油氣藏壓力與驅(qū)動類型：側(cè)重于地層壓力的分布規(guī)律及確定方法，以及地層中驅(qū)動油氣流向井底以至采出地面的能量類型。

（6）油氣儲量：側(cè)重于儲量的分類、分級與評價，以及各種計算儲量的方法。

（7）開發(fā)地質(zhì)因素分析：從油氣藏開發(fā)地質(zhì)分類入手，分析影響各種類型油氣藏開發(fā)效果的主要地質(zhì)控制因素，并闡述不同開發(fā)方式（注水、注蒸汽和注聚）的地質(zhì)影響因素，為開發(fā)方案的設計、實施和調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)。

（8）油藏開發(fā)動態(tài)地質(zhì)分析：研究油氣開發(fā)過程中地下流體（油、氣、水）的運動規(guī)律，剩余油形成機理、分布模式及研究方法，以及開發(fā)過程中油藏性質(zhì)（儲層與流體）的動態(tài)變化變化機理和規(guī)律。

上述8大方面即為地質(zhì)專業(yè)本科學生所設置的開發(fā)地質(zhì)學核心內(nèi)容。在研究生階段，為了使學生了解開發(fā)地質(zhì)學的進展，我校還開設了“油氣藏開發(fā)地質(zhì)進展專題”，同時，學生可結(jié)合自身的特點修讀相關(guān)的課程，包括高分辨率層序地層學、儲層表征與建模、測井地質(zhì)學、油藏地球物理、應力場分析與裂縫預測、地質(zhì)統(tǒng)計學、剩余油形成與分布、油藏地質(zhì)分析軟件系統(tǒng)等。

四、結(jié)論與建議

油氣藏開發(fā)地質(zhì)學是一門研究油氣田發(fā)現(xiàn)后至開發(fā)結(jié)束全過程中的地質(zhì)問題的應用地質(zhì)學科，是廣義的石油地質(zhì)學的一個分支，研究對象為油氣藏地質(zhì)系統(tǒng)，包括靜態(tài)系統(tǒng)（格架-儲層-流體）和動態(tài)系統(tǒng)（油藏性質(zhì)變化及剩余油分布）。該學科的應用目標為油氣田開發(fā)，但“根”在“地質(zhì)”。從學科歸屬論，這一學科應歸于地質(zhì)學科，這有利于培養(yǎng)和鍛煉學生從事開發(fā)地質(zhì)研究所必需的地質(zhì)功底。油氣田開發(fā)地質(zhì)學作為一門學科（或培養(yǎng)方向），其內(nèi)容較廣，涉及基礎、核心、外延三大部分內(nèi)容。

建議對于地質(zhì)專業(yè)，開發(fā)地質(zhì)培養(yǎng)方向的課程應包含基礎、核心、外延三大類的系列課程，并可將“油礦地質(zhì)學”（或“油氣田地下地質(zhì)學”）作為油氣藏開發(fā)地質(zhì)學的核心課程；對于石油工程及其他相關(guān)專業(yè)，為了讓學生概要地了解與油氣田開發(fā)相關(guān)的地質(zhì)學知識，可以用一門課程來概述所有與開發(fā)地質(zhì)相關(guān)的內(nèi)容，但其課程名稱應與開發(fā)地質(zhì)學有所區(qū)別，如可稱為“油氣田開發(fā)地質(zhì)概論”或“油氣田開發(fā)地質(zhì)基礎”等。

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Discipline Location and Course Content System of Hydrocarbon Reservoir Development Geology

WU Sheng-he, XU Huai-min, HOU Jia-gen, XU Zhang-you YUE Da-li
China University of Petroleum, Beijing 102249, China

This paper discussed discipline connotation, location and teaching contents of hydrocarbon reservoir development geology.This discipline is a branch of generalized petroleum geology, dealing with the geological problems during the development stage from new pool discovery to exploration depletion. The objects are reservoir geological system, including static one which consists of framework, reservoir and fluids, and dynamic one which consists of reservoir property’s change and remaining oil distribution.Though the joining of geology and oil field Development, the discipline’ s core is geology. A series of courses are needed for students to grasp the whole discipline knowledge, including basic courses, core courses and extension courses. The core course is oil field subsurface geology, focusing on hydrocarbon reservoir geology.

development geology; oil field subsurface geology; hydrocarbon reservoir geology

G642

A

1006-9372 （2012）01-0092-04

2011-12-10。

國家級精品課程建設項目；北京市校外人才培養(yǎng)基地建設項目；中國石油大學（北京）“教育質(zhì)量與創(chuàng)新工程”項目。

吳勝和，男，教授，博士生導師，主要從事油氣藏開發(fā)地質(zhì)領域的教學和科研工作。