平臺建設(shè)概述
建設(shè)的必要性
石油工程技術(shù)是解決如何將幾千甚至近萬米深的地下油氣資源經(jīng)一條人工建立的通道采到地面，并經(jīng)地面管道和集輸站場分配和處理的相關(guān)技術(shù)。涉及油氣鉆井工程、油氣開采工程、油藏工程、油氣儲運(yùn)工程、流體力學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域。由于工程作業(yè)往往涉及沙漠、戈壁、海洋等惡劣地面環(huán)境，以及具有高溫高壓(如有時(shí)溫度高達(dá)200°C、壓力超過100MPa)的深部地層、小尺寸井眼等地下不可及環(huán)境，同時(shí)油氣勘探開發(fā)不僅涉及大型的工程施工，還涉及到微觀的多孔介質(zhì)特性以及流體的滲流規(guī)律研究和分析，由于油氣勘探作業(yè)和生產(chǎn)事故具有典型的不可逆性，加之油氣產(chǎn)品具有易燃、易爆、易擴(kuò)散甚至具有有毒成分(如高含H2S、SO2)等特殊性，便形成了油氣鉆、采、輸作業(yè)的高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、工藝復(fù)雜、要求理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)緊密結(jié)合的工程技術(shù)特點(diǎn)。
目前，隨著油氣勘探開發(fā)難度的不斷加大，國際油氣資源特別是海洋油氣資源競爭日趨激烈。為了提高勘探開發(fā)進(jìn)度，降低開采成本，石油工程領(lǐng)域不斷應(yīng)用和推廣新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝。這種工業(yè)需求形勢對高校培養(yǎng)石油與天然氣工程相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人才提出了新的要求，即高校在人才培養(yǎng)的過程中，除應(yīng)讓學(xué)生掌握扎實(shí)的專業(yè)理論知識，還應(yīng)使學(xué)生受到系統(tǒng)規(guī)范的工程技能訓(xùn)練，熟悉未來復(fù)雜的工作環(huán)境和要求，畢業(yè)生到企業(yè)的相關(guān)崗位后，能很快適應(yīng)本職工作，并在工作中結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，發(fā)揮創(chuàng)造性，提高生產(chǎn)效率。實(shí)踐證明，全面系統(tǒng)的課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及工業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)有機(jī)結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)對人才培養(yǎng)要求的有效方式。
油氣鉆井與完井工程是投資大、風(fēng)險(xiǎn)高、技術(shù)密集的隱蔽地下工程，要安全、高效地建立一條優(yōu)質(zhì)的油氣流動(dòng)通道，涉及多工種的協(xié)同作業(yè)。鉆一口井的周期都在幾個(gè)月的時(shí)間有的甚至超過一年，在人才培養(yǎng)過程中，與鉆井與完井工程相關(guān)教學(xué)涉及的大部分實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐技能訓(xùn)練往往由于規(guī)模大、設(shè)備多，加之各種工況條件的約束和限制，根本無法在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室或在一個(gè)井隊(duì)完成，有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容也無法在有限的幾周或幾天內(nèi)全部體現(xiàn)，加之鉆井作業(yè)每天的成本消耗較高，作業(yè)現(xiàn)場現(xiàn)代化的大重型機(jī)械設(shè)備密集，對于沒有任何工作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生而言，受到意外傷害的可能性大，如果操作失誤，有可能引起巨額的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會公共安全事故。有些實(shí)驗(yàn)根本就無法在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備上完成和在生產(chǎn)現(xiàn)場重復(fù)或再現(xiàn)，如井噴的理論與現(xiàn)場處理技能、井下復(fù)雜事故處理的理論和實(shí)踐技能等。
油氣開采工程擔(dān)負(fù)著使地層中的油氣穩(wěn)定、高效、持久地從地層流到井底，并從幾千米深的井底有控制地舉升到地面的重任。涉及酸化/壓裂等大型的地層改造工程、不同埋藏深度的復(fù)雜流體的滲流規(guī)律以及流體被舉升至地面的配套技術(shù)及維持井筒生產(chǎn)壽命與安全修井技術(shù)等。許多與生產(chǎn)密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由于規(guī)模大、高溫、高壓、腐蝕、毒性等無法在常規(guī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，同上述鉆井工程一樣，由于受企業(yè)生產(chǎn)制度和安全方面局限，學(xué)生某些生產(chǎn)實(shí)踐項(xiàng)目無法在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行。
油氣儲運(yùn)工程是連接油氣開采和終端用戶的紐帶，涉及到油氣的收集、站場處理和儲存等技術(shù)。油田內(nèi)的油氣管網(wǎng)長度高達(dá)數(shù)千公里甚至上萬公里，還有大量不同規(guī)模和類型的油氣處理站場和各型油庫等。其工藝過程中的風(fēng)險(xiǎn)與上述鉆、采工藝過程相似，大量與生產(chǎn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)難以在常規(guī)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，如壓縮機(jī)和泵等設(shè)備的啟停、油氣管道的泄漏應(yīng)急處理、復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行操作、油庫的收發(fā)油作業(yè)、油氣管道和設(shè)備的腐蝕過程、油氣凈化處理等，同樣受企業(yè)生產(chǎn)制度和安全方面的限制，學(xué)生在企業(yè)現(xiàn)場實(shí)習(xí)時(shí)無法進(jìn)行實(shí)際操作，導(dǎo)致學(xué)生對油氣儲運(yùn)工藝系統(tǒng)和一些事故工況的應(yīng)急處理缺乏足夠的認(rèn)識。
海洋油氣鉆、采、輸工程面臨特殊的海洋環(huán)境，作業(yè)場所遠(yuǎn)離陸地，海洋油氣的勘探開發(fā)系統(tǒng)要求比陸地更高。由于平臺空間有限，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)更大，安全要求更高，更是無法接納學(xué)生參觀或?qū)嵺`，這在過去、現(xiàn)在甚至將來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)都將是高校海洋石油工程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教育的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。
鑒于此，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，在石油高校原有的實(shí)踐教學(xué)條件和機(jī)制下，在油田現(xiàn)有的生產(chǎn)體制下，全面實(shí)現(xiàn)對石油與天然氣工程相關(guān)專業(yè)學(xué)生理論教學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合難度大，難以及時(shí)培養(yǎng)和滿足當(dāng)前油田企業(yè)對高質(zhì)量人才需求。為了彌補(bǔ)石油與天然氣工程相關(guān)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)所存在的不足，多年來，我校進(jìn)行了研究和探索，并認(rèn)為利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等與油氣工業(yè)勘探開發(fā)工程實(shí)際相結(jié)合，建立虛擬和仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺，是有效開展石油與天然氣工程相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)并避免環(huán)境惡劣、規(guī)模大、投資大、風(fēng)險(xiǎn)高的有效途徑。