摘要：作为近十年来油气勘探的热点，关于非常规油气地质的课程在各地质类高校广泛开设。现行的非常规油气地质教学体系大多以油气资源类型展开。该教学体系利于讲、便于扩展，但系统性不足、内容交叉重叠。针对这一不足，结合近年来《石油地质学》的教学科研进展，对《非常规油气地质学》课程体系开展了梳理，教学内容和重点进行了厘定。以非常规油气资源独特的运聚动力学特点为基础，设立非常规油气聚集理论部分作为总论；各论部分沿袭原体系中类型为主导，突出了各非常规油气资源类型形成条件与聚集规律的论述，增加了不同类型非常规油气资源量的评价与计算方法论。经过教学体系的调整，总论部分的讲授将增强非常规油气聚集的理论特质，资源量评价与计算的内容则增强了该课程的实践性，与此同时，最大程度保留了原体系中不同非常规油气资源类型相对独立的特性，便于针对性的学习。
关键词：非常规油气；教学体系；教学内容
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）03-0128-04
作为资源勘查工程专业的专业选修课，《非常规油气地质学》已经在中国石油大学（北京）开设了近十年。在课程开设之初，课程体系参照了美国地质调查局（USGS）公开的资料，以烃类相态为原则，分门别类地介绍了非常规油（包括油页岩、油砂和重油沥青）和非常规天然气（包括盆地中心气，煤层气，页岩气，天然气水合物）二大类六种非常规油气资源类型[1，2]。每种资源类型分别介绍其基本特征、资源条件及分布规律等。通过课程的学习，学生掌握了非常規油气资源的基础知识、拓展了油气勘探的知识结构，为今后的工作或进一步研究奠定了基础。
随着课堂教学的深入，《非常规油气地质学》课程的优点与不足逐渐凸显。结合非常规油气资源勘探开发工作的进展，关于非常规油气资源的理论、方法和技术也有了迅猛的发展[3-5]。因此，《非常规油气地质学》教学体系亟待更新。本文从总结该课程的特点、优点及不足出发，比对经典《石油地质学》[6.7]的优势，提出了对《非常规油气地质学》课程的教学体系优化的建议。
一、课程特点
作为传统《石油地质学》的延伸，《非常规油气地质学》有其鲜明的特点：
1.以类型为主导。尽管学界对非常规油气资源的认识很早[2]。但是对其系统研究是近十年来才开展的。有甚者，不同类型的非常规油气资源几乎是相互独立的开展研究。这导致国内外的教材多以资源类型为主线编写[1，3-5]。每一类型单独成章或节，平行介绍，相互独立。通常分为油页岩、油砂或重油、致密（油）气、页岩（油）气以及天然气水合物等几个章节。
2.以油气系统为框架。所有类型中讲述均涉及生烃、充注与运移和聚集这三个油气成藏的核心内容。各自介绍其生成运移聚集特征，其中突出每种类型的典型特征。如页岩油气中的纳米孔隙、煤层气中生气母质与生气机理、以及吸附气理论；致密油气中的动力-动态封闭机理（或水锁）等；油页岩中有机质生产力与保存的关系等等。
3.内容涵盖多，涉及面广。非常规油气资源课程上讲述的油气资源类型通常有7～9种；每一种类型讲授的内容即包含油气勘探地质内容，又可能涉及地球物理方法（如致密地层含油性的测井评价等）、油气资源开发方法（如油页岩油的采出等）及工程技术（如页岩气的水平井与水力压裂开采等）。
4.经济性（时代性）明显。非常规油气资源很早就被人们所认知，但对其系统研究以及开发利用均受到经济技术条件的决定，故具有鲜明的时代性特征。不同时代中，人们所关注的非常规类型有所不同。如开发成本低的有油页岩在19世纪早期就得到了重视，取得了一大批的研究成果，但随着开发环境成本的限制，研究工作迅速处于停滞状态。煤层气的勘探开发也存在类似的情况。近期最显著的例子是“页岩气革命”随着2014年开始的低油价而处于“冷静期”。
《非常规油气地质学》鲜明的特点使其在教学过程中具备以下优点。
优点1：以类型为主导的体系使得每一种类型的非常规油气资源具有独立性，教师在教学活动中可以灵活安排，各章节之间不存在相互钳制。教学期间也便于学生依据兴趣或者研究方向开展针对性的学习。
优点2：以油气系统为框架的授课思路，强调了每一种非常规油气资源各自形成的完整地质要素与地质过程。这种模块化的教学体系令非常规油气地质学具有相当的开放性。随着油气勘探开发技术与理论的进展，新的理论、方法“对号入座”，可达到“即插即用”的效果，便于教学内容的快速更新。
优点3：非常规油气地质学涉及勘探、开发多个学科门类。通过该课程的学习有助于学生开阔视野，拓展知识层次，掌握油气勘探开发多领域的知识，为今后进一步的工作或者学习提供“着力点”。
优点4：紧跟时代前沿，掌握科技动态是高校教学的重要指导思想。非常规油气地质学鲜明的经济性（时代性）特点使得该课程具有“鲜活的生命力”。这种生命力使课程具有很大的延伸空间与完善潜力。
非常规油气地质学在讲授过程中也存在一定难度，包括：
难点1：作为一门课程而言，以类型为主导的教学体系难免会令其缺乏系统性。不同资源类型之间缺乏有机的联系，这会令课程整体缺少“层次感”。对于未开展过系统科学研究工作的大学生而言，往往有“眉毛胡子一把抓”的感觉，理不清主线，找不到重点。
难点2：油气系统为框架的模块化教学体系无法避免教学内容重叠，甚至重复的现象。这一现象在烃源岩与生烃机理以及保存条件部分尤为突出。作为油气资源类型，烃源岩及生烃机理是基础，因此每一种非常规油气资源系统中必涉及烃源岩及生烃机理部分。而这一部分内容在传统《石油地质学》中为重点教学内容，已经着重教授过了。保存条件的情况也类似。
难点3：储量估算或者经济性评价方法和原则一直是非常规油气资源的重要组成部分，经济性决定了非常规油气勘探开发的决策。但经济效益的不确定因素是受政治、国际经济走向、开采技术甚至科技发展的影响，并非一个具有科学意义的概念，是技术的一部分。如何让学生理解非常规油气资源在“能源金字塔”中的地位与作用是教学过程中难点。
难点4：《非常规油气地质学》是油气勘探、开发、资源分布、储量估算等一体化。在之前的教学体系中并不区分成藏机理或者评价方法，二者也很难截然分开。但是作为一门针对高年级本科生和研究生的课程而言，资源量的估算需要突出于重视。
难点5：实验分析能力的迅速增长和钻井开发技术的长足进步是保证非常规油气地质迅猛发展的两个有力“支撑点”。它们的迅猛发展既带来了机遇，又引入了挑战。如创新的实验分析能力往往是多个新兴学科交叉融合而成，材料科学、纳米技术等纷纷被应用于页岩油气成藏的研究。及时了解和掌握相关的知识、建立相关学科与非常规油气地质学间的有机联系，这对非常规油气地质学课程讲授提出更高的要求。
难点6：作为一个快速生长的研究方向，大量的研究会导致“泥沙俱下”，如何冷静地看待海量的研究成果，如何做到“有所讲有所不讲”也是教学过程所遇到的难点。
二、从传统《石油地质学》看《非常规油气地质学》
《非常规油气地质学》是对传统《石油地质学》的完善或者是其外延。我国的《石油地质学》[6.7]通常从油气成藏要素、油气成藏过程与分布规律三个方面开展讲授（部分教材还包括油气勘探方法与资源评价）。该教学体系既系统又精炼。通过该课程的学习，学生可以回溯一个油气藏中石油（天然气）的生成、运移、聚集至保存（破坏）的完整的生命周期，甚至了解油气勘探的主要方法步骤以及资源评价方法。这种体系为大家所熟知，也被石油地质教育系统所认可，是一种“易授便学”的认知体系和教学结构。
笔者认為，《非常规油气地质学》也存在类似的体系。作为特殊的油气资源类型，非常规油气资源也存在常规油气资源形成的“生、运、聚、散”的生命周期。不同之处主要体现在，非常规油气资源的“储、盖、圈”条件特殊，导致油气“运、聚、散”规律特别，形成独特的油气聚集和分布规律。因此，借鉴《石油地质学》的体系，可以有效地完善非常规油气地质学的理论体系，便于学生抓住《非常规油气地质学》的主线。
作为所有非常规油气资源的共性问题，烃源岩与生烃机理仍是非常规油气资源形成必不可少的基础。因此，生烃母质类型、生烃条件与生烃演化过程仍是《非常规油气地质学》必不可少的部分。较之常规油气资源形成过程中生烃母质多样、有机质丰度范围宽泛的特征，非常规油气资源的形成更强调高丰度、强生烃的高效率烃源岩作为物质基础。
而非常规油气资源形成过程中的“储、盖、圈”条件比较特殊。储集层条件（尤其是致密储层以及煤储层）是非常规油气地质理论与常规油气地质理论的最大的区别。因此，微-纳米孔喉条件作为非常规油气地质的典型特征重点论述。而综合常见的非常规油气资源类型发现，特殊孔喉条件仅为一部分，重油沥青以及天然气水合物等类型的非常规油气资源均赋存于较大的孔隙空间中，并非完全微-纳米孔隙空间。笔者认为，油气运聚动力学的差异应该是区分常规油气资源与非常规油气资源的内在原因。流体性质（油气密度与黏度）与流动介质条件（孔隙空间与渗流渗参数大小）的耦合关系是关键问题。如何理解不同属性的烃类在多孔介质中的流动能力和流动情况才是抓住非常规油气资源储集条件和保存条件特殊性的根本。也只有了解了非常规油气资源的聚散规律才能“顺藤摸瓜”，掌握非常规油气资源的分布。因此，相对于传统《石油地质学》而言，储层、盖层和圈闭这三个要素统一为油气运聚平衡机制下的地质体。这一地质体不一定有宏观的地质边界，而是微观中流体与孔隙介质发生平衡作用的一个地质实体。诚然，这样一个相对抽象的概念实体是对学生概况能力的一个考验。
最后的油气分布规律则是高效烃源岩与动力平衡地质范围二者在时空的有效配置。
比对《石油地质学》课程体系与教学内容，《非常规油气地质学》理论基础更加简单。烃源岩及其生烃机理、烃类流体性质与流动介质条件耦合关系（油气运聚平衡机制），以及二者的时空配置关系最终决定了非常油气资源类型及分布情况。要求学生掌握这些内容并在此基础上开展地质调查，寻找油气资源。
三、教学体系与内容调整对策
在以上分析基础上，拟对该课程的体系和内容做以下调整。
课程体系调整为三个层次。第一层次为总论部分，介绍非常规油气资源的共性问题，包括烃源岩和生烃机理以及运聚动力学。第二层次是各论部分，着重阐述不同资源类型的个性问题，主要体现在各非常规油气资源类型形成的特殊性上，包括资源分布和评价方法。第三个层次主要介绍适用于非常规油气资源的新实验方法和技术。
总论的烃源岩及生烃机理部分主要介绍高效烃源岩的形成环境及生油气过程。针对现发现的非常规油气资源类型而言，主要为Ⅱ1型干酪根（以油页岩为代表）和Ⅲ型干酪根（以煤系为代表）形成的构造背景、沉积环境、生源特征及生烃演化过程和产物等。
总论的运聚动力学部分主要介绍烃类流体密度、黏度特征，烃类流体在孔隙介质中的流动特征等，重点讲述受二者直接耦合关系及其控制的烃类流体流动方式。该部分又可分为二部分展开：①遵循达西定律或是似达西定律的稀薄流体的运动规律；②遵循分子动力学规律的流体运动规律，如分子的吸附和解吸等。各论部分以介绍其特征性地质条件的形成条件与过程为主，调整压缩共性与重复性内容。如页岩油气部分以富有机质页岩的形成分布及矿物学特征为主，删节其生烃演化过程的部分内容。致密油气部分重点阐述大型致密化储层的形成机制与过程及油气充注机制，节略孔喉空间对油气分布的控制内容。煤层气部分重点介绍煤层的形成及分布，煤层气的吸附-解吸机理从略。天然气水合物部分以介绍适合水合物形成的地质-地理环境为主。重油沥青部分以介绍原油稠化的机制及其结果为主。在每种非常规油气资源介绍的最后，增加其资源评价方法与流程的内容，增强《非常规油气地质学》的操作性，提高学生的学习兴趣。
第三部分为最新的实验方法和技术。该部分主要介绍现今应用于非常规油气资源的实验手段。如CT成像与孔隙三维重构、场发射扫描电镜技术、背散射技术、氩离子剖光技术、氮吸附-解吸测试等。通过介绍最新的技术手段，扩展学生的视野。实验方法部分也可作为选学内容，或者学生自学内容。
总之，通过体系调整改类型为主线为成藏要素特征的总体为先导，集中特色分节讲述。主要体现在增设的总论集中讲述共性成藏要素与机理，各论则重点说明各类典型非常规油气资源形成的控制因素和分布规律，不再涉及成藏机理问题，仅仅是解释。此章节还可以根据特色说明其评价方法和标准以及关键参数。
四、结语
通过对我校《非常规油气地质学》教学体系和教学内容的剖析认为，该课程存在教学体系系统性不强、教学内容存在冗余重叠现象，分析了该课程所具有的优势与不足。
通过比对成熟的相关课程，提出了对《非常规油气地质学》课程体系和课程内容调整的設想与举措。通过增加总论部分力争提纲携领地分析非常规油气资源中具有共性的部分，并以此来串联不同类型非常规油气资源。各论部分拨冗从简，以讲述各自特殊的形成条件为目的。这样的安排给了学生更大的自由空间，避免其在某些特殊现象上执着。最后增加具有很强实践目的的实验技术篇章，为学生动手探索打开大门。
最后，尽管被习惯地称作非常规油气地质学，但事实上是石油地质学的补充与完善，是对石油地质学理论中某些典型条件（如特低渗或未成熟破环后产物等）的集中论述，也是对石油地质学中某些经典问题的聚焦或者深入（如页岩油气的丰度研究实际上将推动烃源岩排烃效率的研究，致密油气成藏是对成藏动力学的完善）。从这个角度上可以预见，非常规油气地质学将逐渐纳入石油地质学的体系，换言之，石油地质学的外延将最终包含现有非常规油气地质学。
参考文献：
[1]刘成林.非常规油气资源[M].北京：地质出版社，2010.
[2]Tissot，Welte.Petroleum formation and Occurrence-a new approach to oil exploration[M].London：Elsevier Applied Science Publishers Ltd，1978：1-224.
[3]李明诚.石油与天然气运移（第四版）[M].北京：石油工业出版社，2012.
[4]邹才能.非常规油气地质（第二版）[M]，北京：地质出版社，2015.
[5]汤达祯，许浩，陶树.非常规地质能源概论[M].北京：石油工业出版社，2016.
[6]柳广弟.石油地质学（第四版）[M].北京：石油工业出版社，2009.
[7]蒋有录.石油天然气地质勘探（第二版）[M].北京：石油工业出版社，2016.
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