采油實訓教學中仿真技術的改革與創新

劉冬冬 馬建民 曲本全 李雪琴 朱永愛 苗俊田

【摘要】仿真技術在教學過程中的應用已經越來越普遍，針對采油過程中機械結構、功能原理、內部流程等能夠起到很好的仿真效果。借助仿真技術開展采油實訓課程，教學內容更豐富、教學形式更多樣、教學手段更有效。實物仿真教學和虛擬仿真教學的方式方法各有不同，通過對兩者的有機結合，豐富和完善了教學過程，建立了更加有效的“虛實結合”教學體系。

【關鍵詞】仿真技術 采油實訓 實物仿真 虛擬仿真 虛實結合

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）01-0241-01

1.引言

近年來，隨著仿真技術的不斷進步，它在醫藥、能源、機械等領域得到了廣泛的應用。現今仿真技術走入課堂，已然成為一種常態，它不僅是對現有教學手段的一種補充，也是科技進步的一種表現。眾所周知，石油石化領域具有風險高、費用高、距離不可控、地下不可見等特點，使得學生對現有石油勘探開發的認識不夠直觀、不夠準確。仿真技術的應用，豐富了課堂教學手段，為學生建立起了現場應用與課堂理論的橋梁。

本文依托中國石油大學（華東）國家級虛擬仿真實驗教學中心，結合現有的虛擬仿真技術和實物仿真技術，建設一套采油裝備實訓仿真平臺，完善學生教學內容，提高學生的學習積極性。在采油實訓課程中，有針對性的引入實物仿真教學和虛擬仿真教學，穿插對理論原理的講解；能夠取長補短，更好的完成教學，提高教學質量，對學生認識水平和操作水平都有很大的促進作用。兩者的有機組合，是“虛實結合”的一種體現，是對教學模式的一種補充；豐富了教學內容，增加了課堂的活動性。

2.仿真教學體系

實訓教學是理論教學的一種補充，同時也是一種延續。在實訓教學過程中，學生不僅對課堂理論教學內容進行了消化和吸收，而且也認識和學習了更專業、更直觀的實踐操作。實訓教學現今已不是簡單的實踐操作，它已經由簡單化向復雜化，實物型向虛擬型轉變。而在這過程中，不僅僅是實訓內容的改變，而且也伴隨著科技含量的增加和理論高度的提升。針對不斷變化的實訓內容，相應實訓教學的方式也應與時俱進，改革提高。

2.1實物仿真教學模塊

在采油實訓中，實物仿真教學內容已經被普遍應用。它改變了以往現場的實訓模式，通過對現場實物的等比例模擬，使學生能夠在學校進行實物實訓，提高了實踐的效率，增加了實踐操作的安全性，降低了實踐成本。本文主要設計了實物仿真操作實訓和實物仿真拆裝實訓。

實物仿真操作實訓主要針對仿真模型進行講解，借助實訓室現有各類抽油機、抽油泵、注水間、配水間及各類井口裝置等實物模型，設計有結構學習環節、原理學習環節、實物操作環節。實物仿真操作模塊能夠使學生了解現場實物的外部結構及功能。

實物仿真拆裝實訓主要涉及采油裝備的拆裝訓練，學生可在拆裝過程中，深入了解采油裝備的結構、工作原理和運行規律。在采油實訓教學過程中針對學生對抽油機結構和功能認識不夠深入的問題。增加了抽油機模型拆裝訓練，“分部拆裝，分部講解”，在拆卸部件的過程中分析驢頭、游梁、橫梁、連桿、減速箱、剎車裝置、曲柄、曲柄平衡塊等結構的特點及功能，加深學生認識，提高課堂效率。

2.2虛擬仿真教學模塊

實物仿真教學不能直觀形象的展現內部結構和流程，同時還存在眼力無法接觸或受制于經濟、安全等因素影響的狀況，學生不能很好的學習和接觸。針對以上問題增加對應的虛擬仿真實訓模塊，使各類抽油機、抽油泵、注水間、配水間及各類井口裝置等實物模型的內外結構清晰可見，同時內部液體流動和機械動作以虛擬仿真的形式為學生表現，完善實物教學中的不足，使學生對注采現場的認識得到進一步提升。

現今虛擬仿真技術在各大高效已經得到應用。在注采工藝和裝置實訓課程中引入虛擬仿真技術，豐富了課堂內容，使學生能夠更直觀、更有效的接觸和了解高危和不可見的現場內容。由于虛擬仿真技術的特殊性，也提高了運行效率和安全性，降低了成本。它是一種現代化的、高效率的培訓手段，是提高學生技能的一種重要手段。但它缺乏現實操作的碰觸感和浸入感，是對現實的一種虛擬。

3.創新設計

實物教學與仿真教學在采油實訓課程中的應用，增加了新的教學形式，有助于教學質量的提高。但是實物教學與仿真教學的結合需要一個合理的方式方法，一味地機械結合很可能達不到預期的效果，甚至影響教學效果。故針對此類問題，計劃合理優化方式方法，在教學實踐中改進完善。“虛實結合”不僅僅局限于形式的結合，而且要增強內容上的穿插。

在虛擬仿真教學的過程中，學生能夠形象生動的了解各類裝備的結構、功能以及工藝流程。但是學生作為課堂的主體，如果出現一味地被動接受，不能全身融入到課堂的局面，對課堂教學質量和效率是一個很大的影響。針對此問題，計劃增加抽油機仿真操作環節，此過程既保留了虛擬仿真技術的形象、生動及直觀的特點，也使得學生能夠親身體驗和操作，增強了學生在課堂上的浸入性，提高對注采工藝與裝備的理解和認識。

4.預期

本文設計有實物仿真教學和虛擬仿真教學兩大模塊，課程中相互結合、相互補充，使現有教學內容更豐富、教學形式更多樣、教學手段更有效。確定了合理的仿真教學方式方法，建立了虛實結合的采油仿真教學體系，提高采油實訓課程的教研水平和教學質量。

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