侯冰，常智，张其星，戴一凡

（1.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；2.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室，北京 102249）

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，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。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。

图1 黄荣樽师生和美国岩石力学学会主席罗杰斯合影（右起：J.-C.Roegiers，黄荣樽，陈勉，邓金根）

1998 年陈勉在石油大学（北京）（今中国石油大学（北京））开设石油工程岩石力学本科生选修课程。经过近15 年的积累，主持和参与出版石油工程岩石力学相关教材学术专著6 部。其中以第一作者出版的《石油工程岩石力学基础》已成为国内石油高校相关课程通用教材，并被指定为普通高等教育“十一五”国家级规划教材；《石油工程岩石力学》《井壁稳定学》已成为国内石油相关领域的行业标准。

在中国石油大学（北京）岩石力学实验室的影响下，国内地质、矿业和油气行业相关且石油工程专业师生的体量和教学资源均颇具规模的院校也纷纷开设岩石力学相关课程，如中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、西南石油大学、东北石油大学、西安石油大学、长江大学及辽宁石油化工大学等。另有国内一些院校如燕山大学、常州大学等也开设相关专业，但由于其石油工程专业规模较小，本文暂不对其做统计分析。可以看出，国内石油院校除东北石油大学和西安石油大学两所院校没有开设岩石力学本科课程外，其他院校本硕博均全部开设。

国外相关石油院校，虽然开设的石油工程岩石力学课程名称不同，但是能源工程、土木工程、岩土工程、采矿工程和石油工程等专业同样开设岩土力学、岩石物理学或储层地质力学等相关课程，如Stanford University、The University of Texas at Austin、Texas A&M University、Pennsylvania State University、Colorado School of Mines、University of Oklahoma、University of Tulsa、University of Houston、Louisiana State University、University of Wyoming 等。

（三）国内外岩石力学学者交流互进阶段

随着北美页岩气革命的成功，非常规油气资源的工业化开发这一世纪难题被摆在所有中国石油人面前。在常规储层高效开发的大量经验基础上，国内各研究机构正式向非常规油气资源领域进军，首要任务是加强对我国非常规油气资源赋存特征和地质条件的认知，其次便是学习国外的先进生产经验。同时随着全球化步伐的加快，石油工程学科的人才培养和科技创新方式也开始有条不紊地实施国际化战略。因此本校通过学术会议、校内访问及线上会议等方式邀请大量国外学者如陈康平、Abass、Li Zhuang、Kun Su（苏坤）、Ronaldoi I.Borja 和John McLennan 等来华进行学术交流，以便国内相关行业人才汲取先进的生产经验、聚焦正确的研究方向。此外本校还积极委派高水平人才以出国留学、国际会议等方式走出去学习，如林伯韬、周舟、郭旭洋和夏阳等。

在多年交流学习经验和自主研发攻关的基础上，我国划定了多个非常规油气藏国家级示范区，进行了大量的现场实践，明确了适用于我国非常规油气藏的储层特征，积累了一定的开发经验，找到了我国各类非常规油气藏的开发难点。在非常规油气藏高效开发的学术研究方面也取得了长足的进步。

在教学方面，中国石油大学（北京）顺应时代发展潮流，服务国家能源发展战略需要，加快“双一流”建设，非常规油气科学技术研究院应运而生，因此石油工程岩石力学的研究重心也由常规油藏中的均质岩石转移到页岩、煤岩、致密砂岩、火成岩和碳酸盐岩等非均质、各向异性较强的非常规储层上，顺应了全球油气发展新形势。

（四）国外人才引进阶段

为了巩固前期在非常规油气资源领域的研究成果并且实现非常规油气资源高效开发技术和理论的可持续推进，本校开始大量引进国外优秀人才执教，如林伯韬、王琳琳、李士远和冯永存等。

2000 年到2017 年之间，本校石油工程岩石力学教学团队不断发展壮大，主要人员包括邓金根、金衍、张广清、蔚宝华、侯冰、卢运虎和谭强等。在此期间，教学团队积极落实“传、帮、带”。资深教授指导青年教师，同时共同学习以提升教学水平与科研能力。组织团队活动，深入研究教学方法和课程内容。为满足当前国际化教学需要，冯永存和林伯韬等开设石油工程岩石力学基础英文课程，并结合OBE 理念更新课程英文教学大纲、教案、日历、教材和习题集等教学资料和课程质量评价机制。张广清、李世远等基于“学堂在线”平台，建设了Rock Mechanics in Petroleum Engineering 全英文慕课，不仅有利于实现课程建设的目的，还可以充分发挥国外教材的优势。随后，紧跟时代步伐，结合国内外非常规油气勘探与开发新形势与新难题，陈勉和侯冰等重新更新《石油工程岩石力学基础》第二版和英文版教材。

五、中国石油大学（北京）石油工程岩石力学科建设成果

团队积极通过科研项目转化和生产实习指导等方式与油田现场紧密结合，不断丰富工程实践经验（图2）。此外，团队充分有效地利用学校优质思想政治教育资源，积极促使专业课教师向思政课教学名师、示范教师和骨干教师交流学习习近平新时代中国特色社会主义思想等党的理论以提升自身思想品质。2009 年到2017年之间，实验室团队获得国家级高等教育教学成果二等奖、中国学位与研究生教育学会研究生教育成果二等奖、北京市教学成果奖一等奖和中国石油大学（北京）优秀教学成果等多项教学奖。

图2 岩石力学团队教学研讨

为响应国家科教兴国，人才强国战略，中国石油大学（北京）自2018 年开始将本科石油工程岩石力学基础课程由选修课变为必修课。在侯冰等人的努力下，石油工程岩石力学基础2021 年评选为北京市优质本科课程。

石油工程岩石力学基础课程授课教师包括侯冰、蔚宝华、林伯韬、卢运虎、谭强和夏阳6 人。在这样的背景下，侯冰等主讲教师紧跟科技和能源开发前沿、丰富教学内容，将页岩、煤岩、干热岩、海底水合物及二氧化碳地下封存等的研究成果引入岩石力学的课程内容，激发学生的学习兴趣，鼓励学生在校期间进行相关重点学科的交叉选课，选择感兴趣和有实践性的课程，培养学生的综合创新能力（图3）。值得一提的是，2021 年12月中国石油大学（北京）获得“十四五”首个国家自然科学基金重大项目资助“干热岩地热资源开发机理与方法”。此外，为了培养学生们良好的工程意识、扎实的工程分析能力和高超的工程创新能力，引入大量科研案例撰写《石油工程岩石力学实验教程》本科生课程补充教材，并围绕大型真三轴水力压裂物理模拟，撰写专著《水力压裂物理模拟理论与方法》和《非常规储层穿层压裂理论与关键技术》。

图3 侯冰教授课间与学生交流

侯冰等主讲教师将思政理念融入到石油工程岩石力学课程人才培养体系，并将思政教育贯穿于课程教育教学全过程。备课时充分梳理课程中的德政元素，并融入专业课程体系中，增强课程专业针对性的同时，提高课程思想政治的质量水平。教书育人全过程中，强化课程融入德育教育理念，并在教学建设、教学过程和质量反馈等环节中落实工作并不断改进。最后，针对课程评价，将学生的思想健康状况、成长感受体验、课程收获运用及指导帮扶进步等纳入教育教学评估内容。此外，中国特色社会主义新时代条件下的教育理念，思政课程结合习近平新时代中国特色社会主义思想，顺应时代潮流，把握好创新趋势，不断挖掘有效载体与路径，实现育人功能。并加强中国特色新型智库人才队伍建设，培养高层次石油领域后备人才，发扬伟大的中国共产党精神、石油精神和铁人精神。

六、结束语

石油工程岩石力学实验室团队经过多年的发展，师资力量雄厚，包括教授8 人，副教授4 人，讲师4 人。团队包括2 名长江学者特聘教授、1 名国家自然科学基金重大项目首席科学家、1 名国家自然科学基金杰出青年基金获得者及3 名青年骨干教师。且主讲教师2019—2021年学生评教在全校名列前茅，11 人次进入前20%，4 人次进入前5%。

当前油气工业复杂化发展形式下打破传统学科壁垒，促进学科交叉发展，石油工程岩石力学课程依照“相互渗透，相互融合，繁荣共生”的原则重新构建课程体系，优化实践教学环节设置。经过10 余年的教材及教学内容修订，形成了一套综合地质勘探—油气井工程—油气田开发—油气储运多学科自适应课程体系。并顺应石油行业的变革趋势，紧抓专业前沿性，培养学生递进式、自适应强和可迁移的能力。

课程举办《石油魂》系列思想政治课程讲座，组织观看《榜样1～5》专题节目，参观大庆铁人纪念馆，培养了学生的家国情怀、科学与人文精神素养，弘扬社会主义核心价值，发扬石油精神和铁人精神。