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石油工业虚拟仿真实验教学平台-石油勘探开发虚拟仿真实训室教学资源库建设

发布时间:2023-08-28

编辑人:灵图互动

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石油勘探开发工业虚拟仿真实验教学平台充分利用虚拟仿真技术,融合各类互动硬件与数据库,对石油勘探开发工业生产工艺流程的各个真实环节进行模拟仿真,学生通过在高度仿真的虚拟环境中完成石油工程基础认知、室内模拟仿真、现场仿真实训、生产现场实操等核心教学任务,实现真实实验不具备或难以完成的教学功能,加强了学生对石油勘探开发工程的基本认知,强化了石油勘探开发工业基本实践操作技能,实现了与生产现场的零距离接触,有效培养学生的实践能力与创新精神,从而达到了教学大纲培养目标的要求。

石油勘探开发工业虚拟仿真实验教学平台结合教学需求和专业特点,不断丰富教学资源,建立了地质构造模拟、地质测录井、钻井工程、固井工程、井下作业、油气开采、油气集输、石油仪器技术创新等8个虚拟仿真实验实训教学模块,使不可视、不可及的作业场景可视化;使不可控、不可逆的场景重复再现化;使高风险、高污染的作业安全环保化。

石油勘探开发虚拟仿真实训室教学资源库建设

1. 地质构造虚拟仿真实验实训教学模块

通过地质构造动态模拟装置、地质层面拉压模拟装置、褶皱及断层仿真模型、油气运移过程动态模拟装置、不同地貌形成等虚拟仿真实训软件,开设了地质构造动态模拟实验、地质层面拉压模拟实验、油气运移过程动态模拟实验和不同地貌形成过程虚拟仿真实验,使学生掌握地质构造运动规律和油气形成条件及运移规律,形象地观察不同地貌的形成过程。

2. 地质测录井虚拟仿真实验实训教学模块

地质测录井虚拟仿真实验实训教学模块由计算机数据仿真控制系统、3D钻井测录井作业场景动画系统、虚拟仿真教学设备、多媒体投影显示系统、现场作业模拟音效系统组成,在教学中可以进行数据采集系统虚拟搭建实训,模拟完成探井钻进全过程地质录井模拟操作、探井完成后测井模拟操作,使学生掌握地质测井、录井工艺及相关操作方法。

3. 钻井工程虚拟仿真实验实训教学模块

钻井工程虚拟仿真实验实训教学模块主要由计算机数据仿真控制系统、3D钻井作业场景动画系统、虚拟仿真教学设备(钻机模型、井控设备模型、泥浆循环系统模型、钻井管柱模型等)、多媒体投影显示系统、现场作业模拟音效系统等五大系统组成,可以完整地再现石油钻井整个工艺操作流程,展现工作现场场景和工作气氛,提高学生对钻井作业现场的感性认识。

学生通过钻井工程虚拟仿真实验实训教学模块的项目训练,既可以手动操作钻机、井控设备、固控设备等,也可以通过数据仿真控制系统在线虚拟操作这些设备,练习不同工况下钻机的操作方法和不同钻井工艺的施工方法,并在环形荧幕上显示井场、井底的操作虚拟结果,通过互动操作,提高了对钻井、井控等作业施工的动手能力和应对突发事故的心理承受能力;通过钻井管柱和钻头设计仿真实训可以让学生掌握钻井管柱和钻头的设计方法,完成钻井设备虚拟仿真实训、钻机常规及非常规虚拟仿真操作、压井工艺虚拟仿真、常规及非常规钻井工艺虚拟仿真等功能。

4. 固井工程虚拟仿真实验实训教学模块

固井工程虚拟仿真实验实训教学模块硬件条件主要由计算机数据仿真控制系统、3D固井作业场景动画系统、虚拟仿真教学操作设备(固井车、固井管柱、水泥头等)、多媒体投影显示系统、现场作业模拟音效系统等五大系统组成,可以完整地再现石油固井工艺操作流程,展现固井工作现场场景和工作气氛,提高学生对固井作业现场的感性认识。

学生通过固井工程虚拟仿真实验实训教学模块的项目训练,可以了解相关固井设备和固井工具的工作原理和使用方法、固井管柱的选用和搭配方法;并可以通过数据仿真控制系统,模拟常规固井工艺流程和非常规固井工艺流程,开展固井设备虚拟仿真实训、固井管柱虚拟仿真实训、固井工具虚拟仿真实训、常规及非常规固井工艺虚拟实训等项目训练;加强学生对整个固井工艺流程的掌握,提高学生的动手能力。

固井工程虚拟仿真实验实训教学模块

5. 井下作业虚拟仿真实验实训教学模块

井下作业的特点使得教师通过传统的讲解教学,很难让学生理解相关的技术及工艺。井下作业虚拟仿真实验实训教学模块主要由仿真操作设备(修井机模型、压裂车模型、混砂车模型、修井管柱和压裂管柱等)、计算机数据仿真控制系统、3D固井作业场景动画系统、多媒体投影显示系统、现场作业模拟音效系统组成,通过数据仿真控制系统,模拟操作各种井下作业和酸化压裂工艺流程,有效促进了学生对井下作业、酸化压裂等工艺的理解和动手能力的培养

6. 油气开采虚拟仿真实验实训教学模块

油气开采虚拟仿真实验实训教学模块主要由仿真操作设备(各类抽油机仿真装备、采油树模型、电潜泵模型、采油管柱等)、计算机数据仿真控制系统、3D采油作业场景动画系统、多媒体投影显示系统、现场作业模拟音效系统组成,可以在抽油机采油仿真实训、螺杆泵采油仿真实训、电潜泵采油仿真实训、自动化采油虚拟仿真实训和智能油田油水井生产实时分析虚拟仿真实训教学中使用,进而加强学生对各种采油设备和采油方法、工艺技术的理解和掌握。

7. 油气集输虚拟仿真实验实训教学模块

油气集输虚拟仿真实验实训教学模块主要由油气集输设备仿真模型、油气集输工艺虚拟软件、天然气长输管道虚拟仿真实训装置、原油长输管道虚拟仿真实训装置、油气水三相流虚拟仿真实训装置等组成。该平台能够真实的展现油气集输的地下、地上相关整个工艺流程并实现互动操作。

通过油气集输虚拟仿真实验实训教学模块的项目训练,学生可以学习油气集输中五站(采油站、计量站、转油站、注水站、联合站)设备的工作原理、分布、功能和使用方法,掌握常见的油气集输工艺,实现油气集输设备虚拟仿真实训、天然气及原油长输管道工艺虚拟仿真实训、油气水三相流虚拟仿真实训、油气田站场安全消防虚拟实训等教学功能。

油气集输虚拟仿真实验实训教学模块

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8. 石油仪器技术虚拟仿真实验实训教学模块

 石油仪器技术虚拟仿真实验实训教学模块主要包括岩心分析仪器创新实训、钻井仪器创新实训、地质录井仪器创新实训、测井仪器创新实训和石油分析仪器创新实训等部分,主要进行各类石油仪器的工作原理、测试精度、功能、作用及应用的讲解和分析,并进行虚拟仿真或实际操作,提出改善其性能的方案,然后进行实施,最后再根据使用的效果进行修正和完善。

通过石油仪器技术虚拟仿真实验实训教学模块的项目训练,可以使学生进一步掌握各类石油仪器装备的工作原理和使用方法,在进行相关教学科目训练学习基础上,鼓励学生参与相关新型仪器研发,不断进行完善和改进,使学生的专业知识、创新能力、动手能力得到大大提高,为学生以后参与石油工业生产奠定了坚实的基础。

石油勘探开发工业虚拟仿真实验教学平台通过地质构造模拟、地质测录井、石油钻井、固井工程、井下作业、油气井开采、油气集输、石油仪器装备等石油勘探开发各个系统工艺流程和知识的石油工业虚拟仿真实训教学资源建设,使学生的工程实践能力得到了切实提高。

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