鉆井模擬器在鉆井工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

李銀朋　王長進(jìn)　哈明達(dá)　李磊

摘 要 鉆井工程是理論與生產(chǎn)現(xiàn)場結(jié)合最緊密的課程之一，針對校外鉆井實踐存在的眾多問題，簡單介紹了鉆井模擬器的結(jié)構(gòu)和工作原理，詳細(xì)介紹了3種典型鉆井模擬器的功能，最后分析了鉆井模擬器在鉆井工程課程中所扮演的重要角色。

關(guān)鍵詞 鉆井模擬器 鉆井工程 實踐教學(xué)

鉆井工程是石油工程專業(yè)的核心課程之一，也是與生產(chǎn)現(xiàn)場結(jié)合最緊密的課程之一，除介紹有關(guān)鉆井理論知識外，重點突出鉆井的操作規(guī)范，突出職業(yè)技能，注重實用性和可操作性。鉆井工程實踐教學(xué)有助于學(xué)生鞏固理論基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力。然而，隨著企業(yè)的改制和高校的擴招，校外實習(xí)實踐環(huán)節(jié)存在諸多問題，迫使鉆井工程在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)尋找新的途徑。

1校外鉆井實踐存在的問題

1.1實習(xí)單位聯(lián)系困難

石油企業(yè)更注重經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)，學(xué)生的實習(xí)實踐會給高危鉆井現(xiàn)場帶來巨大的安全隱患，同時住宿、就餐等問題也給企業(yè)帶來不小的壓力，加之高校的實習(xí)經(jīng)費又低，所以很多石油企業(yè)不愿意接受學(xué)生現(xiàn)場實踐。

1.2實踐內(nèi)容零亂

現(xiàn)場注重生產(chǎn)進(jìn)度和安全，不允許學(xué)生實際操作，整個實踐過程幾乎都是看和聽講。同時，由于不同井隊的不同進(jìn)度，同一班級不同組的學(xué)生到不同的井隊，看到和聽講到的內(nèi)容不同，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的時間和費用也不足以支持學(xué)生從井隊搬家、井場布置、安裝開鉆、試油、再搬家整個過程。因此，實踐內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性。

1.3實踐動力不足

一是現(xiàn)場條件艱苦，噪聲巨大，大多數(shù)學(xué)生都是走馬觀花的參觀實踐，學(xué)習(xí)的興趣不高；二是部分學(xué)生不追求好成績，只求出勤良好，成績及格就行；三是部分學(xué)生不認(rèn)為以后一定會從事基層工作，內(nèi)心不接受現(xiàn)場工作；四是害怕實踐中存在的危險，選擇遠(yuǎn)離危險。

2鉆井模擬器的結(jié)構(gòu)及原理

鉆井模擬器是應(yīng)用現(xiàn)代電子、通信技術(shù)模擬司鉆操作的實驗室設(shè)備。它由鉆井平臺設(shè)備外殼、觸摸屏、振動臺、過程控制機、主控計算機、圖形機、投影設(shè)備和數(shù)字音響系統(tǒng)等幾大部分組成。

前臺對操作參數(shù)進(jìn)行采集、處理，后臺按鉆井工藝進(jìn)行運算、判斷、監(jiān)控和報警，圖形機將有關(guān)信息轉(zhuǎn)換為同步圖形，通過投影設(shè)備展示給操作者，實現(xiàn)鉆井過程中的司鉆操作、井控操作的模擬仿真。

3典型的鉆井模擬器

3.1 DS一100鉆井模擬器

它在1995年底研制成功，各項技術(shù)指標(biāo)均處于當(dāng)時國外同類模擬器的技術(shù)水平。主要有以下功能：鉆井設(shè)備基本操作，包括設(shè)備啟停、管柱操作、管匯循環(huán)、關(guān)井操作等；鉆進(jìn)操作，包括鉆井參數(shù)設(shè)定、鉆頭使用、剎把控制、送鉆操作等；起下鉆操作，包括接單根、上卸鉆桿、起下鉆等；井控操作，包括“四、七”關(guān)井程序、壓井計算和實際壓井操作等；鉆井故障判斷，包括井下復(fù)雜情況與井控作業(yè)故障診斷等；儀表系統(tǒng)自檢；教學(xué)演示。

3.2 SWPI一1 鉆井工程培訓(xùn)模擬器

它將操作工藝過程分為強制性操作工藝和非強制性操作工藝。強制性操作工藝過程是指必須按此操作工藝過程進(jìn)行。如正常鉆井中，發(fā)生溢流，關(guān)井過程必須按照程序設(shè)計步驟進(jìn)行，并且必須在限定的時間內(nèi)完成每個動作。非強制性操作工藝過程模型是指不一定按照某一個過程進(jìn)行操作，正常和非正常的操作過程都可以。若是正常的操作過程， 操作合格，否則將適當(dāng)扣分。如開鉆啟動過程，可按開泵、開轉(zhuǎn)盤、加鉆壓的操作過程依次進(jìn)行，也可以按開轉(zhuǎn)盤、開泵、加鉆壓的操作過程依次進(jìn)行，都為正常的操作過程。但當(dāng)按加鉆壓、開泵、開轉(zhuǎn)盤的操作過程依次進(jìn)行時，操作會被適當(dāng)扣分。

3.3全尺寸實物欠平衡鉆井模擬器

它主要由前端控制臺、主控臺和圖形控制系統(tǒng)三部分組成。前端控制臺包括司鉆控制臺、儀表臺、防噴器控制臺、壓井管匯、節(jié)流管匯、振動臺、指重表、氣液分離器控制臺、旋轉(zhuǎn)防噴器控制臺等部件組成；主控臺由一臺主機、外圍設(shè)備構(gòu)成；圖形控制臺由一臺主機、外圍設(shè)備、投影系統(tǒng)等組成。欠平衡司鉆控制臺是由轉(zhuǎn)盤離合器、絞車離合器等組合而成，其尺寸大小、各種開關(guān)板動的力度與手感都同實際一樣。防噴器控制臺的尺寸大小與操作同實際一樣。阻流器控制臺的尺寸大小與操作亦同實際一樣。圖形控制臺及時放映操作者的操作結(jié)果。

鉆井模擬鉆井器最初是為培訓(xùn)鉆井技術(shù)工人而研制的，是隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，在室內(nèi)實現(xiàn)野外鉆井作業(yè)過程，達(dá)到逼真的聲、像效果。鉆井模擬器操作可以作為鉆井工程的實踐教學(xué)內(nèi)容，成為石油工程專業(yè)的特色實驗，響應(yīng)培養(yǎng)實用型人才的政策號召，在石油工程專業(yè)人才培養(yǎng)方面起到重要作用，實現(xiàn)專業(yè)課學(xué)習(xí)與實踐教學(xué)的緊密銜接，不僅提高了學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)效果，更是提高了學(xué)生的實際動手能力，實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)正真意義上的無縫銜接。

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