石油工程岩石力学学科发展与课程思政建设

摘  要：石油工程岩石力学基础作为油气专业的主干课，在众多工科专业中有着广泛的应用。在黄荣樽教授的倡导下，中国石油大学（北京）在国内最早开设此课程，迄今有近40年的发展历史，在国内外誉有一定的知名度。岩石力学实验室多年致力于石油工程岩石力学领域的科学研究与技术开发，发挥领航作用，不断推动石油工程岩石力学的理论进步和产学结合，培养了众多岩石力学领域的领军人才。该文结合石油工程专业特色，回溯国内外石油工程岩石力学的发展历史，并对中国特色社会主义新时代和新工科背景下课程的教学、培养和思政等进行探讨，可对石油工程岩石力学相关学科的院校和学科发展提供借鉴。

关键词：石油工程;岩石力学;传承;发展;课程思政

中图分类号：G641     文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）29-0088-05

Abstract： "Fundamentals of Rock Mechanics in Petroleum Engineering" as the main course of oil and gas majors， has a wide range of applications in many engineering majors. Under the initiative of Professor Huang Rongzhu， China University of Petroleum （Beijing） was the first to open this course in China， which has a development history of nearly 40 years and has a certain reputation at home and abroad. The Rock Mechanics Laboratory has been committed to scientific research and technology development in the field of rock mechanics in petroleum engineering for many years， playing a leading role and continuously promoting the theoretical progress of rock mechanics in petroleum engineering and the combination of production and researching， and cultivating many leading talents in the field of rock mechanics. Combined with the characteristics of petroleum engineering， this paper reviews the development history of petroleum engineering rock mechanics at home and abroad， and discusses the teaching， training， and ideological politics of courses in the new era of socialism with Chinese characteristics and the background of new engineering. The study can provide a reference for the development of institutions and disciplines related to rock mechanics in petroleum engineering.

Keywords： petroleum engineering; rock mechanics; inheritance; development; course ideology and politics education

岩石力学，又称“岩体力学”，其发展与人类社会的进步和生产力的发展联系紧密。1966年美国科学院岩石力学委员会定义岩石力学为：研究岩石力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应的力学分支。比较而言，后者与石油工程岩石力学的研究目的更为契合，强调了岩石中的矿物材料在地质环境中的力学特征，而其自然特征如矿物组成、孔隙度等则由成岩过程和地质作用决定。

一、岩石力学的初始萌芽阶段

1951年奥地利地质力学会成立，此次地质与力学的有机融合打开了边缘学科岩石力学的大门。1957年《Rock mechanics》在巴黎出版，作者为法国岩石力学学派代表人J. Talobre，自此岩石力学学科受到各方重视，有关岩石力学的著作如雨后春笋般涌现，并且以国家为代表形成了不同的岩石力学学派。1962年，由AGS（Australian Geomechanics Society）领衔建立了国际岩石力学学会（International Society for Rock Mechanics，简称ISRM），标志着岩石力学成为一门独立学科。ISRM主办的国际岩石力学学术大会，是国际上最高水平的岩石力学与工程界会议，享有较高声誉。会议每四年召开一次，1966年第一届会议举办地点设在了葡萄牙首都里斯本，吸引着全球各地的岩石力学学者前来赴会。ISRM先后创办了《Rock mechanics》《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》等刊物[1]，提供了同行们交流学术成果与问题的平台，为学科普及与研究发展做出了巨大贡献。岩石力学学会委员会于1965年成立，由多个单位联合组成，后更名为联邦岩石力学委员会（USNC/RM）。USNC/RM搭建了多个交流平台供学者们展示交流研究成果，极大地调动了各国学者的研究积极性。随后，美国岩石力学协会成立。从1965年至今，全美岩石力学学术大会由协会主办，专家学者在此交流进步，再一次促进了世界岩石力学的发展。

二、石油工程岩石力学经验积累阶段

我国是世界上最早发现和利用石油的国家之一，1907年我国便于陕西延长油田钻成“陆上第一口油井”，1928年发现玉门油田。但在近代，我国石油工业的发展远远落后于世界。新中国成立初期，我国石油工业发展十分严峻，原油产量远不能满足国民经济和国家建设的需要。1953年毛泽东主席和周恩来总理与李四光院士洽谈了我国石油资源勘探开发前景，并开始大力推动我国石油行业的发展。基于国家的支持，1955年在新疆发现第一个大油田——克拉玛依油田，1958年发现江汉油田和青海油田。1960年在石油工业部的倡导下，国务院部门人员、石油系统工作人员、石油院校、转业军官、退伍解放军战士、及老一辈石油人组成的艰苦奋斗为国奉献的石油大军，进入东北平原北部——松嫩平原石油工业基地，石油会战由此开始。为了解决会战中的各种难题与挑战，会战职工以毛泽东思想中《实践论》和《矛盾论》为指导，开展“学铁人，做铁人”活动，把革命精神和科学态度结合起来，解决了各种突发情况，探清了大庆油田。在我国现代石油工业艰难的起步和自主发展过程中，积累了大量的实践经验，对石油工程岩石力学有了初步的认识，为我国石油工程岩石力学的理论突破夯实了基础。

在大量实践经验的基础上，我国的科研团队也取得了一些代表性的研究成果，完成了新中国石油工程岩石力学学科从0到1的突破。李四光院士于20世纪20年代提出地壳运动以水平运动为主，认为水平地应力对储层岩石的变形和破坏起主导作用。1964年我国进行了首次地应力测量，由陈宗基院士及其团队完成，对岩石力学发展具有极大的现实意义。

三、岩石力学发展经典理论阶段

20世纪50年代，我国正在进行社会主义三大改造，国民经济建设能力和人民生活水平都有了一定程度的提升，我国也开始大力发展工业，岩石力学研究机构陆续建立。同时，国内岩石力学也向国际化的方向大步迈进。1979年起，国际岩石力学学会ISRM中我国成为了团体会员国之一，并积极承担责任以促进国内岩石力学的理论与科技发展，在中国成立分部——ISRM中国小组，由陈宗基院士任组长。1982年，中国岩石力学与工程学会（筹备组）成立，同年，在陈宗基院士的积极倡导和主持下，成功创办国内首个岩石力学科技期刊——《岩石力学与工程学报》。1985年，经国家体制改革委员会和中国科协批准，正式成立中国岩石力学与工程学会（CSRME）。在国家的大力支持下，岩石力学界的学者们不停探索积极创新，成果颇丰，使得我国岩石力学界的地位在世界范围内稳步提升。

20世纪60—70年代，黄荣樽教授基于弹性力学理论提出“六五模型”“七五模型”等地应力计算模型，标志着我国在石油工程岩石力学领域实现了基础理论方面的创新与突破。目前由黄荣樽教授提出的地应力预测模型仍被斯坦福大学Mark Zoback教授创办的GeoMechanics International（GMI）等国内外技术服务公司、油田现场和高校广泛应用。在经典理论的支撑之下，我国的石油工程岩石力学学科发展步入了学科交叉、百花齐放的现代发展阶段。

四、石油工程岩石力学现代发展阶段

（一）走出去学习

黄荣樽教授潜心钻研，于1958年赴苏联莫斯科石油学院学习，归国以后又作为引导者带领着同行们，全力发展我国的岩石力学教学事业，不断总结和提升，改进与完善教学方法和手段[2]。作为我国石油工程岩石力学的创始人和奠基人，黄荣樽教授曾获得多项荣誉——国家及省部级奖5次，科技成果显著——发表论文60余篇，为我国石油科技的理论发展和工程创新做出了突出贡献。

我国石油工程岩石力学的教学和科研注重学术研究与现场应用的深度结合，在黄荣樽教授的指导下，石油工程岩石力学实现基础理论突破后，20世纪70年代开始石油大学王鸿勋教授、黄荣樽教授便率先对水力压裂过程中裂缝的起裂和扩展等理论模型进行研究，随后在1980年黄荣樽教授在油田现场指导了国内石油工程领域第一次水力压裂实验，1980年至1985年，黄荣樽教授带领邓金根和长江大学王冠贵等学者推进了基于测井数据预测海上和陆上油气井出砂的研究，这种模式奠定了我国石油工程岩石力学产学研结合的发展基调。经过30多年的应用积累和潜心研究，我国的石油工程岩石力学科研团队也得到了长足的发展和壮大，并在教育和培养石油工程岩石力学科研人才方面进行了大量投入，蓄势待发。

（二）自主培养石油工程岩石力学人才阶段

1985年黄荣樽教授在华东石油学院（今中国石油大学（华东））首次开设石油工程岩石力学研究生课程，教学内容紧贴岩石力学在石油工程中的现场应用，在黄荣樽教授的倡导下，石油工程岩石力学逐渐分为水力压裂增产、油气井出砂和井壁稳定三个大方向。陈勉、邓金根、楼一珊、葛洪魁、程远方和金衍等人留在高校进行教学，继续培养石油工程岩石力学科研人才，曾义金、赵振峰等人则赶赴油田现场，推动石油工程岩石力学在石油工程中的应用。由陈勉为代表的早期石油工程岩石力学领军人才充分利用了生产与科研深度结合这一科学发展模式，通过现场经验积累和理论研究创新，在水力压裂、井壁稳定和油气井出砂等方面均获得了大量的研究成果，切实推动了我国石油工程技术的进步。

1997年，深层岩石力学专业委员会成立，主要研究对象为石油工程岩石力学。随着时代变化与科技创新，委员会更名为深层岩石力学与油气工程专业委员会。此外，委员会每年召开石油工程岩石力学论坛以推动岩石力学理论发展和技术应用。论坛涉及到岩石力学领域最新理论进展和技术创新，针对关键问题、研究方向和挑战及学科教育进行研讨，是岩石力学乃至石油工程学术界最重要的学术交流活动之一。

陈勉作为中国石油大学（北京）的第一个博士后，在导师黄荣樽的倡导下，创办了中国石油大学（北京）力学实验室。实验室以油气钻、采、储过程涉及的深部地层为研究对象，为复杂结构井、深海井及深井超深井等复杂油气井安全、高产提供理论和技术支撑。岩石力学实验室立足于国家重大能源战略，着眼于油气领域发展，致力于培养石油科技领域的领军人才。陈勉任教至今，已培养博士超30人，包括金衍、李军、郑力会、庞飞、侯冰和卢运虎等教授（图1）。自“七五”以来，岩石力学实验室已完成国家和部级重要研究课题70多项，其中“页岩油气高效开发基础理论”是石油工程领域第一个国家自然科学重大项目。实验室在地应力预测、井壁稳定、储层改造及出砂预测与控制等方面取得了多项创新研究成果，以实验室为第一完成单位获国家科技进步奖二等奖2项。