教學資源和平臺
半實物虛擬仿真平臺
我校聯合合作企業開發了基于半實物仿真的系列仿真模擬器系統，該系統具有“虛實結合”的顯著特點，是將電子技術、計算機圖形技術、網絡技術、 多媒體技術、油氣開發工程數學模型、嚴格的工藝操作規范和逼真的現場音效、對實驗者的操作過程和操作情況進行分析評價等融為一體的大型綜合模擬 操作系統，這些系統將油氣鉆、采、輸作業現場“搬”到室內，通過對作業現場的高度仿真模擬，克服了搭建大型實驗臺架和購買真實設備及現場實驗投資大、 安全風險大、以及實驗能源和材料耗費大的局限，也避開了現場可能的高溫、高壓、腐蝕和有毒環境，為學生和企業職工提供了經濟、安全、 內容全面的實驗實訓環境和裝備。這些裝備為石油工程、油氣儲運、海洋油氣工程等專業學生提供了實驗教學和專業實踐技能訓練平臺，也可作為石油地質、 石油機械、石油化工、計算機和電子類專業學生了解石油工程應用背景的工具。具體資源包括：
（1）鉆井工藝仿真模擬系統
包括鉆井井控模擬操作系統、欠平衡鉆井模擬操作系統、控壓鉆井模擬操作系統。
功能和效果：
學生通過對模擬設備的交互操作和對儀器儀表顯示數據、虛擬作業環境中出現的異常現象及相關設備工作狀況的觀察， 使其理解井筒及地層流體流動原理和溢流過程、井筒巖屑清除原理以及常規鉆井、關井壓井原理和井下事故處理流程、 欠平衡鉆井及控壓鉆井等特殊工藝鉆井井底壓力控制原理、地面特殊裝備等知識。鉆井井控模擬器如圖1、圖2所示。
學生通過可視化仿真實驗可對欠平衡、控壓以及氣體鉆井不同作業工況條件下的復雜介質多相流動特征參數演變規律形成感性認識。 同時，通過測定相關參數可對所建立的物理和數學模型進行驗證和修正。可視化仿真實驗裝置如圖3所示。
圖1 鉆井井控仿真操作系統
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圖2 鉆井井控仿真系統實時虛擬工藝過程和零部件折裝 |
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圖3 總高36米任意角度大型多相流“虛實結合”模擬實驗臺架
對應課程及實驗項目：
課程包括：鉆井與完井工程、工程流體力學、石油鉆采設備、鉆井新技術等課程的相關理論實驗和操作技能實驗，可開設的實驗項目包括：
A.專業理論型實驗:
鉆井水力學計算原理、鉆井巖屑攜帶原理、機械鉆速影響因素及提高鉆速原理、環空壓力剖面及井底壓差控制原理、 井壁穩定機理、定向井軌跡、水平井控制原理。F
B.常規操作類實驗:
正常下鉆操作、下鉆遇阻操作、控制波動壓力的下鉆操作；正常起鉆操作、起鉆遇卡操作、控制抽吸壓力的起鉆操作； 正常鉆進及接立柱操作、不同地層可鉆性條件下鉆進操作、正常鉆進及蹩跳下的鉆進操作、高壓地層鉆進操作、低壓地層鉆進操作； 粘附卡鉆的判斷及處理、沉砂卡鉆的判斷及處理、泥包卡鉆的判斷及處理、公錐打撈、井下落物磨銑、鉆進過程中發生溢流的關井操作、 起下鉆桿過程中發生溢流的關井操作、起下鉆鋌時發生溢流的關井操作、空井發生溢流的關井操作；司鉆法壓井、工程師法壓井、超重司鉆法壓井。
C.特殊鉆井工藝類實驗：定向井造斜糾斜原理實驗、欠平衡井底壓差控制原理實驗、控壓鉆井井筒工況識別及環空壓力剖面控制實驗。
D.氣固/氣液固多相流動仿真實驗:與校內全尺寸工程實訓基地大型物理實驗架結合，開展任意角度（0～90°）氣液固多相流動仿真實驗； 不同井口回壓條件下氣液固多相流動仿真實驗；鉆桿轉動與靜止條件下氣液固多相流動仿真實驗。
（2）油氣開采仿真模擬系統
功能及效果：
學生通過對模擬設備的交互操作、儀器儀表顯示數據、虛擬作業環境中出現的異常現象及相關設備工作狀況的觀察， 使其理解油氣井井筒出現的多相管流流動型態、對比多相流動計算模型的準確性、模擬與診斷人工舉升方式（氣舉、電潛泵、有桿泵、射流泵等）工作狀態、 模擬排水采氣過程與注水工程等知識點。部分仿真設備如圖4、圖5所示。
圖4油氣開采“虛實”結合仿真模擬實驗室
圖5 總高36米任意角度大型多相流“虛實結合”模擬實驗臺架
對應課程及實驗項目：
主要課程包括：采油工程、天然氣工程、井下工具與作業等，可開設的實驗項目包括：
A.專業理論型實驗:
①采油工藝類實驗：采油井井筒多相流流動形態與壓力計算，各種人工舉升方式(抽油機井、電泵井、水力泵井、氣舉等)中的井筒流動規律與工況診斷， 油水井井口故障判別與診斷分析，注水流程與注水工況判別與診斷。
②采氣工藝類實驗：采氣井井筒多相流流動形態與壓力計算，氣井攜液原理，各種排水采氣工藝模擬與工況診斷，氣井井口故障判別與診斷分析。
Ｂ.常規操作型實驗:
①油水井類：自噴井開、關井，抽油機井開井、關井與洗井，電潛泵井開井、關井與洗井，螺桿泵井開井、關井與洗井及憋壓檢查泵況； 注水井正注與反注以及注水流程。
②氣井類：自噴井開、關井，各種排水采氣工藝(抽油機排水采氣、氣舉排水采氣、電泵等排水采氣)開井與關井。
Ｃ.特殊結構井開采工藝實驗:
任意斜井、水平井中油氣井井筒多相流流動規律，各種人工舉升方式(抽油機井、電泵井、水力泵井、氣舉等)中的井筒流動規律與工況診斷， 油水井井口故障判別與診斷分析，注水流程與注水工況判別與診斷。
（3）油氣集輸仿真模擬系統
功能及效果：
學生通過對模擬設備的交互操作、儀器儀表顯示數據、虛擬作業環境中出現的異常現象及相關設備工作狀況的觀察，可使其理解油氣集輸管道系統、 油氣集輸站場工藝、油氣長輸管道工藝、LNG接收終端工藝、油庫工藝等知識點。可使學生得到油氣集輸設備布局、設備內部結構及原理、 設備操作、維護、相關工藝操作技能和常見事故處理技能等方面的實訓。如圖6、圖7所示。
圖6 油氣集輸仿真模擬系統硬件布局
圖7 油氣集輸虛擬仿真系統模擬軟件操作界面截圖
對應課程及實驗項目：
主要包括：油氣礦場集輸、油庫設計與管理、油氣管道輸送、油氣儲運設備、油氣儲運安全技術、LNG技術等課程，可開設的實驗項目包括：
Ａ.專業基礎理論實驗:
原油、成品油及天然氣性能測試，原油、天然氣及油氣水多相流輸送阻力特性實驗，管道減阻輸送原理實驗，油品蒸發損耗實驗，分離器分離原理， 分子篩和三甘醇脫水原理，干法和濕法脫硫原理，泵和壓縮機的工作原理等
Ｂ.基本操作類實驗:
（１）站場設備（閥門、分離器、塔器、泵、壓縮機等）及儀表巡檢、開關、啟停及維護保養操作。
（２）油氣集輸站場（單井站、計量站、集油（氣）站、聯合站）的各種工藝運行模擬操作。
（３）原油長輸管道系統仿真：首站正輸，首站反輸，首站來油到罐，首站站內循環，首站倒罐流程，中間站密閉輸送正輸，中間站密閉輸送反輸， 中間站密閉輸送全越站，中間站密閉輸送熱力越站，中間站密閉輸送壓力越站，中間站密閉輸送站內循環，中間站旁接油罐正輸，中間站旁接油罐反輸 ，中間站旁接油罐全越站，中間站旁接油罐壓力越站，中間站旁接油罐熱力越站，中間站旁接油罐站內循環，中間站旁接油罐反輸壓力越站，末站正輸， 末站倒罐，末站收油。
（４）天然氣長輸管道系統仿真：分輸流程，增壓流程（1號壓縮機增壓流程，2號壓縮機增壓流程，壓縮機并聯增壓流程，增壓旁通流程），越站流程， 收發清管器（清管器接收流程，清管器發送流程）。
（５）成品油油庫仿真：油庫鐵路收發油操作，油庫公路收發油操作，油庫水路收發油操作，油庫倒罐工藝流程。
（６）LNG接收終端仿真：卸船（LNG卸船到1號儲罐，LNG卸船到2號儲罐），LNG氣化/外輸（1號儲罐LNG開架式氣化器氣化外輸， 2號儲罐LNG開架式氣化器氣化外輸，1號儲罐LNG浸沒燃燒式氣化器氣化外輸，1號儲罐LNG浸沒燃燒式氣化器氣化外輸）， LNG閃蒸氣處理（1號儲罐LNG閃蒸氣輸出，2號儲罐LNG閃蒸氣輸出，1號儲罐LNG閃蒸氣燃燒，2號儲罐LNG閃蒸氣燃燒），罐內循環（1號儲蓄罐內循環， 2號儲蓄罐內循環）。
Ｃ.特殊油氣的儲運技術（建設中）:天然氣水合物存儲實驗，礦漿輸送實驗等
Ｄ.油氣地面系統的管理:SCADA系統運行模擬，設備的檢測與故障診斷實驗，管線的泄漏監測等。