鉆井模擬器在鉆井工程實踐教學環節中的應用

李銀朋　王長進　哈明達　李磊

摘 要 鉆井工程是理論與生產現場結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構和工作原理，詳細介紹了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。

關鍵詞 鉆井模擬器 鉆井工程 實踐教學

鉆井工程是石油工程專業的核心課程之一，也是與生產現場結合最緊密的課程之一，除介紹有關鉆井理論知識外，重點突出鉆井的操作規范，突出職業技能，注重實用性和可操作性。鉆井工程實踐教學有助于學生鞏固理論基礎知識，培養實踐能力、創新能力和綜合能力。然而，隨著企業的改制和高校的擴招，校外實習實踐環節存在諸多問題，迫使鉆井工程在實踐教學環節尋找新的途徑。

1校外鉆井實踐存在的問題

1.1實習單位聯系困難

石油企業更注重經濟效益和安全生產，學生的實習實踐會給高危鉆井現場帶來巨大的安全隱患，同時住宿、就餐等問題也給企業帶來不小的壓力，加之高校的實習經費又低，所以很多石油企業不愿意接受學生現場實踐。

1.2實踐內容零亂

現場注重生產進度和安全，不允許學生實際操作，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度，同一班級不同組的學生到不同的井隊，看到和聽講到的內容不同，實踐教學環節的時間和費用也不足以支持學生從井隊搬家、井場布置、安裝開鉆、試油、再搬家整個過程。因此，實踐內容缺乏系統性。

1.3實踐動力不足

一是現場條件艱苦，噪聲巨大，大多數學生都是走馬觀花的參觀實踐，學習的興趣不高；二是部分學生不追求好成績，只求出勤良好，成績及格就行；三是部分學生不認為以后一定會從事基層工作，內心不接受現場工作；四是害怕實踐中存在的危險，選擇遠離危險。

2鉆井模擬器的結構及原理

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

前臺對操作參數進行采集、處理，后臺按鉆井工藝進行運算、判斷、監控和報警，圖形機將有關信息轉換為同步圖形，通過投影設備展示給操作者，實現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，各項技術指標均處于當時國外同類模擬器的技術水平。主要有以下功能：鉆井設備基本操作，包括設備啟停、管柱操作、管匯循環、關井操作等；鉆進操作，包括鉆井參數設定、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，包括井下復雜情況與井控作業故障診斷等；儀表系統自檢；教學演示。

3.2 SWPI一1 鉆井工程培訓模擬器

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行。如正常鉆井中，發生溢流，關井過程必須按照程序設計步驟進行，并且必須在限定的時間內完成每個動作。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，否則將適當扣分。如開鉆啟動過程，可按開泵、開轉盤、加鉆壓的操作過程依次進行，也可以按開轉盤、開泵、加鉆壓的操作過程依次進行，都為正常的操作過程。但當按加鉆壓、開泵、開轉盤的操作過程依次進行時，操作會被適當扣分。

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、節流管匯、振動臺、指重表、氣液分離器控制臺、旋轉防噴器控制臺等部件組成；主控臺由一臺主機、外圍設備構成；圖形控制臺由一臺主機、外圍設備、投影系統等組成。欠平衡司鉆控制臺是由轉盤離合器、絞車離合器等組合而成，其尺寸大小、各種開關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果。

鉆井模擬鉆井器最初是為培訓鉆井技術工人而研制的，是隨著計算機仿真技術的發展，在室內實現野外鉆井作業過程，達到逼真的聲、像效果。鉆井模擬器操作可以作為鉆井工程的實踐教學內容，成為石油工程專業的特色實驗，響應培養實用型人才的政策號召，在石油工程專業人才培養方面起到重要作用，實現專業課學習與實踐教學的緊密銜接，不僅提高了學生專業課的學習效果，更是提高了學生的實際動手能力，實現學校與企業正真意義上的無縫銜接。

參考文獻

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