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摘要：电阻率测井系列实验是地球探测与信息技术研究生实验重要组成部分。但由于受室内实验场地、野外施工现场环境以及实验成本等客观条件限制而一直无法真正全面开展，严重制约新工科背景下所倡导的提高研究生创新实践能力培养。本文通过分析目前传统电阻率测井实验教学中存在主要问题，指出电阻率测井虚拟仿真实验是对传统电阻率测井实验一个有力补充和完善，同时对电阻率测井虚拟仿真实验平台搭建、实验设计以及在教学中应用效果进行了详细阐述。电阻率测井虚拟仿真实验平台的搭建和使用，极大提高新工科背景下的研究生实践动手能力和认知测井过程能力。
关键词：新工科；电阻率测井；虚拟仿真；实验
本文引用格式：陈海峰,等.新工科背景下电阻率测井虚拟仿真系列实验教学设计和探索[J].教育现代化,2019,6(82):208-209.
2017年2月18日，教育部在复旦大学召开了高等工程教育发展战略研讨会强调新工科建设需要加强研究和实践[1]；2017年6月9日，审议通过《新工科研究与实践项目指南》，更加注重模式创新，建设一批集教育、培训、研发于一体的实践平台[2]；可见，新工科背景下实践（实验）是中国工科教育重要的组成部分。油气层电阻率测井系列实验是东北石油大学地球探测与信息技术研究生实验课程中非常重要的一个实验，对学生认识和了解油气测井过程极其重要。目前各大主要石油院校基本都开设了类似实验课程，一般都是采用教师讲解的方法并结合实验室内建造模型井或测井实物模型的方法进行电阻率测井实验教学，取得了一定效果，例如：中国石油大学（北京）、东北石油大学、中国石油大学（华东）、克拉玛依职业技术学院等。但是井下电阻率测量发生在几百至几千米的地下地层内，虽然可以在实验室近似模拟地下实际测量环境进行测量，但是受实验场所大小和模拟条件以及实验成本限制，根本无法真正模拟地下复杂实际环境（酸、碱、高温、高压等）。且由于测量施工现场环境恶劣，大多道路泥泞、存在各种危险机械设备、几十米高的井架、套管以及井眼内存在高压，有时还存在有毒有害气体等等，这些都不适合学生到现场进行实验教学，而虚拟仿真能真实模拟井场环境、井下环境、仪器测量过程、井下电场分布、数据采集过程以及参数曲线生成，使学生可以“身临其境”感受整个测井过程，实现良好教学效果。
本文通过分析目前传统电阻率测井系列实验教学中存在主要问题，指出电阻率测井虚拟仿真系列实验是对传统电阻率测井实验一个有力补充和完善，同时对电阻率测井虚拟仿真实验平台搭建、实验设计以及在教学中应用效果进行了详细阐述。电阻率测井虚拟仿真实验平台搭建和使用，极大提高研究生实践动手能力和认知测井过程能力。
一 电阻率测井实验教学存在主要问题
电阻率测井实验是一个集高专业性、高复杂性、高危险性、高成本性为一体的实验，是学生认知测井过程的重要实验。目前在教学中存在的主要问题有以下几方面。
（一）用实物模型井中用固定一种岩性地层（一般均用砂岩地层）来代替其他常见的岩性地层
对油气勘探来说，一般常见的地层剖面有砂泥岩剖面、碳酸盐岩剖面、膏盐剖面、火山岩以及煤岩地质剖面。在实验室用实物模型井方法很难模拟全常见地层剖面，进而影响学生掌握各种地层剖面组合和测井曲线响应特征关系。
（二）教学内容与教学目的严重脱节
本实验的目的是使学生能够：a）了解和熟悉油气勘探电阻率测井井场构成、主要设备及功能；b)了解和熟悉测井作业主要设备及连接、安装技术流程；c)理解和掌握电阻率测井测量过程；d)熟悉砂泥岩剖面、碳酸盐岩剖面、膏盐剖面、火山岩以及煤岩地质剖面测井曲线响应特征，掌握岩性测井勘探识别技术；但是因为目前实验室内的模型井条件限制，很难使教学内容和教学目的保持一致，教师只能通过讲授方式完成全部实验教学目的，极大压制学生实际动手锻炼机会。
（三）教学模拟井台套数不够
由于经费和场地等条件限制，教学设备台套数严重不足，一般一个设备都要几个人一起操作，即使分组分批实验也是如此，制约了每个学生动手操作时间和机会。
（四）实物模型井实验学生不能“身临其境”感受和操作，影响教学效果
一般来说实物模型井由于场地和经费等因素限制，很难做大做全，更不能使学生“身临其境”地深入地下去观察、去操作，缺少储层内部亲身体验的感受。
（五）传统的实验教学无法实现优质实验资源开放共享[4]
传统模型井只能“原地”向社会开放共享，影响范围非常有限，无法实现优质实验资源“在线”“实时”全面开放共享。
基于以上几点认识，传统电阻率测井系列实验已经无法满足新工科背景下的研究生创新实践能力的培养，存在严重内容滞后性和与社会实践的不适应性；电阻率系列测井虚拟仿真实验是对传统实验的有力补充和完善，也是新工科和新时代发展的必然要求。
二电阻率测井虚拟仿真系列实验平台搭建
平台搭建是通过和北京润尼尔网络科技有限公司进行合作共同完成。开发技术：3D仿真技术；开发软件：Unity3d、3DMax、Maya、VisualStudio、Photoshop等；开发语言：JAVA；数据库：MySQL;油气勘探电阻率测井系列虚拟仿真实验系统是通过建立3D仿真测井作业场景，使学生“身临其境”地感受整个测井过程。本实验对应的知识点有：测井作业井场环境主要设备认识、油气勘探电阻率测井作业所需主要设备认识、油气勘探电阻率测井作业仪器设备连接和安装流程、井下仪器基本结构和测量原理，电阻率曲线形态、特征以及其和岩性、厚度等关系。
三实验主要步骤
1.井场环境及测井作业主要设备认识（图1）。测井作业主要设备包括：1）井下仪器；2）测井电缆；3）井口滑轮；4）测井绞车；5）地面仪器。
2.控制采集系统学生可以模拟查看测井作业中控制、深度、显示等系统特征及功能。
3.地层剖面设置有砂泥岩剖面、碳酸盐岩剖面、膏盐剖面、火山岩以及煤岩，剖面设置时考虑了流体性质（油、气、水），学生可以任意选取剖面地层组合（图2）。
四 虚拟仿真实验效果评价和总结
油气勘探电阻率测井虚拟仿真系列实验利用3D仿真技术模拟地面井场环境和地下数据采集等多个方面，克服了传统电阻率模型井模拟测井和实物观测的缺点，使学生可以在线“身临其境”地体验测井过程，学生通过电脑就可以“沉侵”到测井现场，“深入”到地下深部，有效弥补了真实教学平台的不足。同时结合模型井、测井过程实物动态模型和“学生自主学习为主、教师指导为辅”的教学方法，使学生掌握砂泥岩等不同岩性剖面曲线特征和油、气、水层测井识别技术，有效提高学生测井专业技能。真正实现了虚实结合，极大促进学生对测井过程的认识和实践动手能力。
参考文献
[1]教育部高等教育司.“新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究,2017(1):10-11.
[2]教育部高等教育司.新工科建设指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究,2017(4):20-21.
[3]吴光远,李效周,王鑫.新工科背景下印刷工程专业虚拟仿真教学的实践探索[J].教育现代化,2018,5(06):173-175.
[4]郑爱玲.石油工程虚拟仿真实验教学实践[J].教育现代化,2018,5(35):134-135,141.
[5]唐文奕.QQ群在教学中的应用探究[J].宁德师范学院学报,2011,23(3):312-315.
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