水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺構(gòu)建及STEM創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐

劉均榮, 羅明良, 陳德春, 王衛(wèi)陽, 孫致學(xué)

(中國石油大學(xué)(華東) 石油工程學(xué)院, 山東 青島 266580)

水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺構(gòu)建及STEM創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐

劉均榮, 羅明良, 陳德春, 王衛(wèi)陽, 孫致學(xué)

(中國石油大學(xué)(華東) 石油工程學(xué)院, 山東 青島 266580)

從STEM教育理念出發(fā),結(jié)合現(xiàn)場工程應(yīng)用需求,設(shè)計并搭建了水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺。以一注一采水平井生產(chǎn)控制模擬實驗為例,介紹了水平井筒生產(chǎn)調(diào)控方法。該實驗平臺可以直觀觀察油藏和水平井的動態(tài)生產(chǎn)過程,加深學(xué)生對水驅(qū)油藏水平井開采知識和方法的理解；同時為不同層次的學(xué)生開展水平井開采自主實驗、探究實驗提供了基礎(chǔ)實驗平臺。該實驗平臺鍛煉了學(xué)生復(fù)雜工程問題設(shè)計與研究能力,提升了學(xué)生的STEM素養(yǎng),培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實際的工程意識和創(chuàng)新意識,實現(xiàn)了科研與教學(xué)的有機結(jié)合。

水平井； 水驅(qū)油藏； 模擬實驗平臺； STEM教育理念

水平井技術(shù)自20世紀(jì)80年代以來得到了廣泛的工業(yè)化應(yīng)用,目前已經(jīng)成為油氣開采的主要井型之一[1-2],在近年來興起的非常規(guī)油氣開發(fā)和深水油氣開發(fā)中正扮演著重要角色[3-5]。

水平井生產(chǎn)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題,涉及數(shù)學(xué)、機械、流動、控制等多個學(xué)科的知識。STEM(science、technology、engineering、mathematics)教育具有的跨學(xué)科性、實踐性和情境性等特點,正是高校培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的一種重要手段[6-8]。為了使學(xué)生能將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)4個方面的相關(guān)知識融會貫通,為了更好地培養(yǎng)理工科學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力[9],亟需構(gòu)建水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺,幫助學(xué)生更好地掌握水平井生產(chǎn)技術(shù)、探究油氣生產(chǎn)科學(xué)問題,為學(xué)生探索水平井高效開發(fā)油藏的方法和理論提供良好的實驗條件。這對于培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計與研究能力以及未來職業(yè)技能具有重要實踐意義。

1 水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺構(gòu)建與實驗設(shè)計

1.1 水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺構(gòu)建

水平井生產(chǎn)模擬實驗系統(tǒng)主要由油藏模型3D打印模塊、水平井筒模塊、可視化物理模型模塊、油藏動態(tài)監(jiān)測模塊、油水流量計量模塊、注入模塊、數(shù)據(jù)采集與控制模塊等7部分組成,實驗平臺流程見圖1。

油藏模型3D打印模塊和水平井筒模塊是該實驗平臺的核心部分。不同的油藏非均質(zhì)性及分布、不同的水平井生產(chǎn)控制方式都將影響到最終的油藏開發(fā)效果。根據(jù)生產(chǎn)中的問題和要求,通過3D打印刻畫油藏非均質(zhì)性及分布、改變水平井生產(chǎn)控制方式、進行不同的注采生產(chǎn)實驗,使學(xué)生理解、掌握油藏與井筒這兩大復(fù)雜系統(tǒng)耦合生產(chǎn)特性以及水平井生產(chǎn)控制方法,也為學(xué)生自主設(shè)計相關(guān)創(chuàng)新性實驗奠定基礎(chǔ)。

可視化物理模塊為油藏物理模型和水平井筒模塊提供物理連接和密封作用,同時可視化地展示油藏物理模型中流體驅(qū)替前緣的分布狀態(tài)。

油藏動態(tài)監(jiān)測模塊將測量的油藏物理模型不同位置處的電位差轉(zhuǎn)化為直觀的含水飽和度分布并實時顯示,可以與可視化展示的流體驅(qū)替前緣分布狀態(tài)進行定性對比,為水平井生產(chǎn)控制提供依據(jù)。

油水流量計量模塊實時計量水平井筒產(chǎn)出的油、水體積,為水平井生產(chǎn)分析和生產(chǎn)控制決策提供數(shù)據(jù)。

注入模塊為油藏物理模型提供流體的恒壓或恒流量注入。

由上述模塊組成的水平井生產(chǎn)模擬實驗系統(tǒng),可以使學(xué)生直觀地理解油藏與水平井筒的耦合生產(chǎn)原理和過程,分析水驅(qū)油藏的生產(chǎn)特性,掌握水平井生產(chǎn)剖面控制的相關(guān)技術(shù),拓展水平井高效生產(chǎn)方法,進一步提高學(xué)生復(fù)雜工程問題設(shè)計與研究能力。

圖1 水平井生產(chǎn)模擬實驗系統(tǒng)流程圖

1.1.1 油藏模型3D打印模塊

油藏物理模型是開展創(chuàng)新型實驗的基礎(chǔ)和前提。隨著3D打印技術(shù)引入教學(xué)實驗,使得學(xué)生的自主設(shè)計能力、創(chuàng)新思維能力得到不斷提高[10]。學(xué)生基于實際的地質(zhì)模型或自主設(shè)計的概念模型,通過計算機仿真建模,采用覆膜石英砂作為材料,就可以實現(xiàn)非均質(zhì)、大尺寸油藏物理模型的打印成型(見圖2),克服了傳統(tǒng)填砂模型或者膠結(jié)模型制作過程復(fù)雜、物理參數(shù)難以刻畫，以及實驗過程中物理模型因內(nèi)部結(jié)構(gòu)壓不實而容易竄流等問題。

圖2 應(yīng)用3D打印技術(shù)制作大尺度平板油藏物理模型

1.1.2 水平井筒模塊

水平井筒模塊是水平井生產(chǎn)剖面控制的關(guān)鍵部件。目前,油田現(xiàn)場采用了先進的井下流量控制裝置(inflow control device,ICD)、井下流量控制閥(inflow control valve,ICV)等調(diào)節(jié)水平井生產(chǎn)剖面。ICD是一種被動控制裝置,其尺寸在完井時設(shè)置,一旦投入生產(chǎn)后不能再進行調(diào)節(jié),這要求在ICD設(shè)計和安裝之前必須徹底掌握油藏滲透率分布、油氣水飽和度分布等相關(guān)信息。ICV是一種主動控制裝置,完井后根據(jù)井下生產(chǎn)狀況可通過地面控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié),靈活性較ICD大。為了在實驗中模擬水平井筒中安裝ICD和ICV后的生產(chǎn)剖面控制效果,ICD設(shè)計成不可調(diào)節(jié)的噴嘴式結(jié)構(gòu)(噴嘴直徑包括2、3、4、5 mm系列),ICV設(shè)計成手動可調(diào)的滑套式結(jié)構(gòu)(開口面積包括3、7、12、19 mm2系列)。同時,為了與傳統(tǒng)水平井生產(chǎn)效果進行對比,也設(shè)計了孔眼均布井段模型和盲眼井段模型。為了保證水平井筒模塊與平板油藏物理模型的良好接觸,井段模型設(shè)計為內(nèi)部中空(Φ5 mm)、外形長方體(80 mm×20 mm×20 mm)結(jié)構(gòu)。水平井筒模塊采用插拔式結(jié)構(gòu),井段模型兩端設(shè)置快速接頭便于組裝。學(xué)生可以根據(jù)自主設(shè)計的水平井筒控制方案,將上述井段模型按照一定方式組裝成水平井筒(見圖3),實現(xiàn)不同控制裝置、不同控制范圍、不同控制強度的水平井生產(chǎn)模擬實驗。

圖3 由3個包含ICD或ICV的井段模型連接組成的水平井筒結(jié)構(gòu)示意圖

1.1.3 可視化物理模型模塊和油藏動態(tài)監(jiān)測模塊

可視化物理模型模塊采用耐高壓有機玻璃板制作而成,其內(nèi)部空間尺寸設(shè)計為大小可調(diào)結(jié)構(gòu),確保平板油藏物理模型和水平井筒模型在此內(nèi)部空間中能緊密接觸并壓緊(見圖4)。為了監(jiān)測油藏物理模型內(nèi)部流體驅(qū)替狀況,業(yè)界常采用電阻測量法來監(jiān)測油藏內(nèi)部飽和度場的變化[11-12]。在可視化物理模型底板和頂板上按照40 mm間隔分別布置了60個飽和度探頭,底板和頂板對應(yīng)位置處的兩個飽和度探頭組成一個電極對,測量驅(qū)替過程中平板油藏物理模型上下面的電位差；計算出電阻值后,根據(jù)Arch公式計算出電極對之間的含水飽和度；然后利用Surfer軟件進行后處理,采用Kriging插值方法繪制油藏物理模型內(nèi)部含水飽和度場的分布情況。

圖4 安裝油藏物理模型和水平井筒模型后的可視化物理模型俯視示意圖

1.1.4 油水流量計量模塊

油水流量計量模塊主要用于生產(chǎn)井段的油水流量自動計量。每套油水自動計量系統(tǒng)由2支油水計量管(見圖5)、4個壓力傳感器、4個電磁閥及1塊油水計量二次儀表組成,利用壓差原理計算油水流量。油水自動計量模塊可實現(xiàn)產(chǎn)出液中油水量的自動計量、數(shù)據(jù)采集與自動控制,二次儀表可實時顯示累積產(chǎn)出的油和水量。

圖5 油水流量計量模塊

1.1.5 注入模塊

由2臺HLB-20/20恒流泵組成流體注入模塊,以恒定流量通過水平井筒模塊向平板油藏模型內(nèi)部注入礦化水,模擬水驅(qū)油藏的水驅(qū)過程。恒流泵流量范圍為0.1～20 mL/min,工作壓力為0～20 MPa,精度<±1%。

1.1.6 數(shù)據(jù)采集與控制模塊

數(shù)據(jù)采集與控制模塊是本實驗系統(tǒng)的重要模塊,它將飽和度探頭采集的電壓信號轉(zhuǎn)化成直觀的電阻值和含水飽和度分布云圖，將壓力傳感器采集的壓力信號轉(zhuǎn)化成為油水瞬時流量值。本實驗采用4塊16通道切換板卡采集平板油藏物理模型內(nèi)部60個電阻值,1個PCI-168板卡(8個串口)和1個USB接口的串口服務(wù)器(16個串口)用于儀表串口通信,1個KLM4514模擬量采集模塊用于采集4個壓力傳感器的壓力值,1個RM441模塊和1塊2通道切換板卡用于控制油水流量計量模塊的電磁閥,1個油水計量表實時顯示油水計量管中的油量和水量。計算機與采集硬件之間采用MODBUS通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)設(shè)置的采樣間隔為30 s,采用Access數(shù)據(jù)庫和文本文件保存數(shù)據(jù),并在計算機上以曲線形式實時顯示瞬時產(chǎn)油、瞬時產(chǎn)水、瞬時含水和累積產(chǎn)油量變化,以等值圖實時顯示油藏模型內(nèi)部含水飽和度變化。

1.2 水平井生產(chǎn)模擬實驗設(shè)計

針對石油工程專業(yè)和海洋油氣工程專業(yè)在油氣高效開采技術(shù)方面對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需要,基于構(gòu)建的水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺,學(xué)生通過自主設(shè)計油藏物理模型、水平井筒模型以及實驗流程,開展綜合性的、創(chuàng)新性的實驗項目。下面以一注一采水驅(qū)油藏水平井生產(chǎn)模擬實驗為基礎(chǔ),介紹ICD、ICV控制油藏。

1.2.1 ICD控制油藏的水平井生產(chǎn)模擬實驗

不同ICD布置方式影響著油藏最終原油采收率和驅(qū)替前緣,在油藏描述確定的情況下通過ICD控制實驗與結(jié)果分析,確定最佳的ICD布置方式；其次可研究油藏描述不確定性對ICD控制效果的影響。

(1) 水平生產(chǎn)井筒或水平注入井筒單端采用ICD控制模擬實驗。以已知滲透率分布的平板油藏物理模型為實驗對象,水平注入井筒(或水平生產(chǎn)井筒)采用傳統(tǒng)的孔眼均布井段模型；在相同注水量下,改變水平生產(chǎn)井筒(或水平注入井筒)中不同尺寸ICD的組合方式以及不同的ICD控制范圍,觀察飽和度云圖和水驅(qū)前緣變化,研究生產(chǎn)端(或注入端)采用ICD控制裝置對最終原油采收率的影響。

(2) 水平生產(chǎn)井筒和水平注入井筒兩端采用ICD控制模擬實驗。以已知滲透率分布的平板油藏物理模型為實驗對象,在相同注水量下,改變水平注入井筒和水平生產(chǎn)井筒中不同尺寸ICD的組合方式以及不同的ICD控制范圍,觀察飽和度云圖和水驅(qū)前緣變化,研究注入端和生產(chǎn)端同時采用ICD控制裝置對最終原油采收率的影響。

(3) 油藏描述不確定性對ICD控制生產(chǎn)的影響模擬實驗。設(shè)計一個滲透率任意分布的非均質(zhì)平板油藏模型,水平注入井筒采用傳統(tǒng)的均勻布孔井段。在相同的注水量和相同的ICD控制長度下,改變水平生產(chǎn)井筒中不同尺寸ICD的組合方式,觀察飽和度云圖和水驅(qū)前緣變化,研究油藏描述不確定性對ICD控制生產(chǎn)的影響。

1.2.2 ICV控制油藏的水平井生產(chǎn)模擬實驗

ICV控制是基于井下直接測量數(shù)據(jù)的反饋式生產(chǎn)控制方法,可以避免油藏描述不確定性帶來的影響,常分為Reactive 控制和Proactive 控制(或Defensive 控制) 。Reactive 控制是在井內(nèi)已經(jīng)監(jiān)測到水或氣等不希望產(chǎn)出的流體后對各個井段的ICV 進行調(diào)控；Proactive 控制是在水或氣還沒有進入井筒前就對ICV進行調(diào)控[13]。在構(gòu)建的實驗平臺上,開展不同ICV調(diào)控方式對最終原油采收率和驅(qū)替前緣影響的實驗并進行結(jié)果比較,確定最佳的ICV調(diào)控模式；也可以研究ICV控制對油藏描述不確定性的適應(yīng)性。

(1) 水平生產(chǎn)井筒或水平注入井筒單端采用ICV控制模擬實驗。水平注入井筒(或水平生產(chǎn)井筒)采用傳統(tǒng)的均勻布孔井段,水平生產(chǎn)井筒(或水平注入井筒)采用固定的ICV井段模型組合。在相同的注水量下,分別采用Reactive 控制策略和Proactive 控制策略調(diào)節(jié)水平生產(chǎn)井筒(或水平注入井筒)中各個ICV開口面積,觀察飽和度云圖和水驅(qū)前緣變化,研究生產(chǎn)端(或注入端)采用不同ICV控制策略對最終原油采收率的影響。

(2) 水平生產(chǎn)井筒和水平注入井筒兩端采用ICV控制模擬實驗。水平生產(chǎn)井筒和水平注入井筒均采用固定的ICV井段模型組合。在相同的注水量下,分別采用Reactive 控制策略和Proactive 控制策略調(diào)節(jié)水平生產(chǎn)井筒和水平注入井筒中各個ICV開口面積,觀察飽和度云圖和水驅(qū)前緣變化,研究注入端和生產(chǎn)端采用不同ICV控制策略對最終原油采收率的影響。

(3) ICV控制對油藏描述不確定性的適應(yīng)性模擬實驗。設(shè)計一個滲透率任意分布的非均質(zhì)平板油藏模型,水平注入井筒采用傳統(tǒng)的均勻布孔井段,水平生產(chǎn)井筒采用固定的ICV井段模型組合。在相同的注水量下,分別采用Reactive 控制策略和Proactive 控制策略調(diào)節(jié)水平生產(chǎn)井筒中各個ICV開口面積,觀察飽和度云圖和水驅(qū)前緣變化,研究ICV控制對油藏描述不確定性的適應(yīng)性。

本文構(gòu)建的水平井生產(chǎn)模擬實驗系統(tǒng)是一個基礎(chǔ)的、綜合的實驗平臺,上述實驗方案也僅僅是本實驗平臺提供的一些基礎(chǔ)實驗方案。學(xué)生基于該實驗平臺,可以進一步自主設(shè)計實驗內(nèi)容,例如底水油藏生產(chǎn)過程中的ICV或ICD控制模擬實驗、油水井采用傳統(tǒng)井筒生產(chǎn)一段時間后再改為ICV或ICD控制生產(chǎn)模擬實驗、ICV調(diào)控頻率(次數(shù))對生產(chǎn)效果的影響模擬實驗等。另外,通過引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進行分析和對比,運用相關(guān)知識對實驗結(jié)果進行解釋,針對具體的油氣生產(chǎn)(復(fù)雜工程)問題提出相應(yīng)的解決方案。

2 水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺的功能與實踐

2.1 實驗平臺功能

(1) 本實驗平臺以現(xiàn)場工程應(yīng)用為背景,將井筒和油藏的復(fù)雜的生產(chǎn)過程相耦合,直觀、完整地展示井筒生產(chǎn)控制與油藏生產(chǎn)動態(tài)之間的相互影響,彌補了現(xiàn)有單個實驗項目的不足。學(xué)生在油藏物理模型3D打印制作、油藏驅(qū)替、井筒生產(chǎn)控制等綜合實驗訓(xùn)練中,完成多學(xué)科知識的融會、實踐能力的提升和研究方法的探究。基于這個基礎(chǔ)的、綜合的實驗平臺,學(xué)生可以根據(jù)已掌握的相關(guān)知識和自己的興趣自主選定實驗內(nèi)容、自主設(shè)計實驗方案和制定實驗步驟、自主進行實驗并分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)和探索水驅(qū)油藏的開發(fā)規(guī)律以及控制方法,針對性地提出解決油氣生產(chǎn)問題的實施方案。這樣既充實了現(xiàn)有教學(xué)資源,又滿足了創(chuàng)新性實驗的需求、夯實了“工程化”教育的基石。

(2) 本實驗平臺可為不同層次的學(xué)生提供綜合的實踐和實訓(xùn)操作。針對水平井生產(chǎn)過程中存在的問題,本科生在畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新訓(xùn)練過程中,結(jié)合指導(dǎo)教師給定的研究課題和現(xiàn)有水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺,通過國內(nèi)外相關(guān)文獻的調(diào)研,完成開題、內(nèi)容設(shè)計、實驗操作、結(jié)果分析,得出一些規(guī)律性的結(jié)論；碩士和博士研究生借助于本實驗平臺可開展創(chuàng)新性的理論與方法研究,將ICD、ICV理論優(yōu)化的控制過程和控制結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證優(yōu)化算法和優(yōu)化策略的可操作性和可靠性,針對具體油氣生產(chǎn)(復(fù)雜工程)問題提出切實可行的解決方案,為更好地指導(dǎo)現(xiàn)場應(yīng)用提供“智庫”支持。這不僅鍛煉了學(xué)生理論聯(lián)系工程實際的能力,同時也培養(yǎng)了學(xué)生探究新方法、新技術(shù)、新理論的科學(xué)精神。

(3) 本實驗平臺還可以為科學(xué)研究和科技創(chuàng)新提供探索平臺。鼓勵學(xué)生利用創(chuàng)新思維進行以流動電位為監(jiān)測手段的油藏驅(qū)替前緣監(jiān)測實驗[14-15]、以噪聲為監(jiān)測手段的水平井生產(chǎn)剖面監(jiān)測實驗[16-17]等方面的創(chuàng)新性、探索性實驗研究。將現(xiàn)場應(yīng)用新技術(shù)引入實驗教學(xué),引領(lǐng)不同層次的學(xué)生參與到科學(xué)研究與工程應(yīng)用課題中,緊貼工程教育發(fā)展需求,一方面實現(xiàn)科研與教學(xué)、理論與現(xiàn)場、工程與實踐的緊密結(jié)合,另一方面激發(fā)學(xué)生從事科學(xué)研究、探究科技前沿的興趣和培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作的精神,實現(xiàn)教學(xué)資源的效益最大化[18]。

2.2 STEM教育實踐效果

基于本實驗平臺開展相關(guān)自主設(shè)計實驗和創(chuàng)新型實驗時,學(xué)生在科學(xué)層面需要設(shè)計不同性質(zhì)的油藏物理模型、分析引起注入水突進的機理及影響因素、探究相應(yīng)的解決之道；在技術(shù)層面需要掌握查閱外文文獻、使用3D打印機、油水流量計量裝置和含水飽和度測量裝置、操作計算機軟件、組裝整個實驗裝置和流程等技能；在工程層面需要采用不同的井段模型、設(shè)計不同的井筒模型組合、提出工程問題的解決方法；在數(shù)學(xué)層面則需要分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律、研究最佳ICD/ICV布置方式、確定生產(chǎn)優(yōu)化算法、制定生產(chǎn)優(yōu)化策略。學(xué)生在此平臺上既可以針對某個特定問題開展單獨學(xué)科(相關(guān)課程融合模式)的實驗,也可以開展綜合學(xué)科(廣域課程融合模式)的實驗[19]。

本實驗平臺建成以來,結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容為海洋油氣工程專業(yè)3屆6個班學(xué)生開出了演示性實驗,加深了學(xué)生對注入水突進現(xiàn)象的認(rèn)識，讓學(xué)生了解了通過水平井井筒控制裝置抑制水突進和錐進的方法；指導(dǎo)了3名本科生在此實驗平臺上開展水平井調(diào)控提高油藏采收率本科畢業(yè)設(shè)計和2批次8名本科生開展“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”項目；4名碩士研究生和2名博士研究生借助于本實驗系統(tǒng)進行了生產(chǎn)調(diào)控優(yōu)化方法與理論、油水前緣電位監(jiān)測與解釋、水平井筒水突破監(jiān)測與解釋等方面的理論研究,發(fā)表了多篇高水平科研論文[20-22]

在人才培養(yǎng)過程中,有效地將STEM教育理念融入教學(xué)、科研工作中。通過本實驗平臺的構(gòu)建,促使學(xué)生將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等知識有機地整合在一起,在強化學(xué)生工程意識和創(chuàng)新意識、提升學(xué)生入職技能的同時,也促進了教師科研和教學(xué)綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)的不斷提高。

3 結(jié)語

水平井生產(chǎn)模擬實驗平臺的建設(shè),以現(xiàn)場工程應(yīng)用和需求為背景,將油藏與井筒2個復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程相互耦合,使實驗教學(xué)在一定程度上緊跟學(xué)科發(fā)展的前沿技術(shù)、貼近油田現(xiàn)場的迫切需求。本實驗平臺加深了學(xué)生對水驅(qū)油藏水平井開采知識和方法的理解,為不同層次的學(xué)生開展自主實驗、探究實驗提供了基礎(chǔ)的實驗平臺,有利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的工程意識和創(chuàng)新意識。多學(xué)科實驗資源整合和工程化教學(xué)科研融合的做法和實踐,提升了學(xué)生的STEM素養(yǎng),實現(xiàn)了STEM教育的目的,對于促進復(fù)合型、創(chuàng)新型“工程化”人才培養(yǎng)發(fā)揮了積極作用。

References)

[1] 熊友明,劉理明,張林，等. 我國水平井完井技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展建議[J]. 石油鉆探技術(shù), 2012(1):1-6.

[2] 楊金華. 美國水平井鉆井現(xiàn)狀與前景展望[J]. 國際石油經(jīng)濟,2013(9):11-15，108.

[3] 郭思,郭科,彭宇,等. 非常規(guī)油氣田水平井井位優(yōu)選應(yīng)用分析[J]. 地球物理學(xué)進展,2015(1):312-318.

[4] 郭慶,張軍濤,申峰，等. 水平井分段壓裂工藝在延長油田陸相頁巖氣開發(fā)中的應(yīng)用[J]. 石油地質(zhì)與工程,2016(5):120-123.

[5] 姚健歡,侯冬冬,景建明,等. 儲層參數(shù)對頁巖氣水平井產(chǎn)能的影響[J]. 非常規(guī)油氣,2015(1):50-53.

[6] 董宏建,白敏. 中國理工科STEM教育發(fā)展探究[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù),2016(7):12-17.

[7] 余勝泉,胡翔. STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J]. 開放教育研究,2015(4):13-22.

[8] 龍玫,趙中建. 美國國家競爭力:STEM教育的貢獻[J]. 現(xiàn)代大學(xué)教育,2015(2):41-49,112.

[9] 張紅光,孫曉娜,紀(jì)常偉,等.開放實驗室,培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力[J].實驗技術(shù)與管理,2011,28(6):16-19.

[10] 孫致學(xué),張凱,姚軍,谷建偉,等. 3D打印技術(shù)在石油工程實驗教學(xué)中的應(yīng)用及教學(xué)改革實踐[J]. 實驗技術(shù)與管理,2015,32(11):54-57.

[11] 何駿平,陳興隆,秦積舜.電阻率測井原理在飽和度測量中的應(yīng)用[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,31(3):53-56.

[12] 沈平平,王家祿,田玉玲,等. 三維油藏物理模擬的飽和度測量技術(shù)研究[J].石油勘探與開發(fā), 2004,31(增刊):71-76.

[13] 周峰,劉均榮,胡祥云. 智能井反饋控制生產(chǎn)策略數(shù)值模擬[J]. 中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014(4):110-116.

[14] 卜亞輝,姚軍,李愛芬,等. 三維油藏流動電位數(shù)值模擬及油水前緣預(yù)測[J]. 中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014(1):81-86.

[15] 卜亞輝,李愛芬,劉均榮,等. 巖石介質(zhì)流動電位影響因素實驗研究[J]. 測井技術(shù),2013(2):123-127.

[16] In ’t Panhuis P, den Boer H, Van Der Horst J, et al. Flow Monitoring and Production Profiling using DAS[C]//Society of Petroleum Engineers. 2014.

[17] Paleja R, Mustafina D, In ‘t Panhuis, P, et al. Velocity Tracking for Flow Monitoring and Production Profiling Using Distributed Acoustic Sensing[C]//Society of Petroleum Engineers. 2015.

[18] 吳音,劉蓉翾,李亮亮.科研成果轉(zhuǎn)化為綜合性實驗教學(xué)探索[J].實驗技術(shù)與管理,2016,33(8);162-164.

[19] Herschbach D R. The STEM initiative: Constraints and Challenges [J]. Journal of Stem Teacher Education, 2011(48):96-122.

[20] 張國浩. 實時調(diào)控技術(shù)提高水驅(qū)油藏采收率的實驗研究[D]. 青島:中國石油大學(xué)(華東),2012.

[21] 賈培鋒,劉均榮,盛倩,等. 底水油藏水平井ICV完井調(diào)控策略研究[C]//2015油氣田勘探與開發(fā)國際會議論文集. 2015:9.

[22] 卜亞輝. 多孔介質(zhì)中流動產(chǎn)生的電場與滲流場的耦合效應(yīng)研究[D].青島:中國石油大學(xué)(華東),2014.

Construction of simulation experimental platform for horizontal well production and practice of STEM innovative talent cultivation

Liu Junrong, Luo Mingliang, Chen Dechun, Wang Weiyang, Sun Zhixue

(School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

Based on the STEM(science, technology, engineering and mathematics)educational idea and combined with the requirements of the oil field production, a simulation experimental platform for the horizontal well production is explored and constructed. By taking the production control simulation experiment of the horizontal well with the affusion and the exploitation as example, the production control method of the horizontal wellbore is introduced. Through this experimental platform, the students can visually observe the oil reservior and the dynamic production process of the horizontal well, which can deepen their understanding of the knowledge and the methods about the horizontal well exploitation for the water-driving oil reservior. At the same time, it provides the basic experimental platform for the students at different levels to carry out independent experiments of horizontal wells and exploration experiments. This experimental platform helps train the students’ ability to solve complicated engineering problems, enhance their STEM quality, and cultivate their engineering awareness and innovative awareness of combining theory with practice, realizing the organic combination of research and teaching.

horizontal well; water-driving oil reservior; simulation experimental platform; STEM educational idea

10.16791/j.cnki.sjg.2017.08.020

2017-02-18

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2013AA09A215)；中國石油大學(xué)(華東)教學(xué)實驗技術(shù)改革項目( SY-B201401)；中國石油大學(xué)(華東)人才培養(yǎng)模式改革重大項目(JY-A201401)

劉均榮(1975—),男,四川合江,博士,副教授,主要從事油氣田開發(fā)工程教學(xué)與研究工作.E-mail：junrliu@upc.edu.cn

TE243； G484

A

1002-4956(2017)08-0078-06