石油工程專業實驗設備研發在實驗室建設中的作用

劉竟成 何君蓮 王振庫 潘義強

摘 要：石油工程專業實驗設備對人才培養質量提升具體重要意義。實驗設備設計研究具有靈活性、直觀性、及時性、經濟性等優勢，對提升實驗教學水平、提高教師綜合能力、促進實驗室的建設等方面發揮了巨大作用。以油井井筒動態結蠟率測試裝置為設備研發成果案列，分析了設備的創新性、實用性和安全性。

關鍵詞：石油工程;實驗設備;研發;實驗室建設

石油工程專業實驗教學是石油工程專業應用型人才培養目標實現的重要手段，是培養適應油田企業生產一線技術人才有效手段。因此，加強石油工程專業實驗教學理論研究和應用創新是石油與天然氣工程學院全院教師的主要研究目標和方向。

為有效解決實驗設備引進過程中出現的問題，加大應用型和創新型人才的培養，極為重視相關專業實驗教學和科研設備的研發與自制，通過實驗教學設備的研發提高人才培養的創新能力、通過自制提高動手能力、通過設計、研制相關專業實驗教學和科研設備補充實驗教學和科研所需設備數量，提高了實驗教學質量和教學人員的專業水平和素質，降低實驗室建設成本，避免了實驗設備引進過程中存在的問題，對實驗教學具有重要意義。

1專業實驗教學設備研發的意義

通過一線理論教師和實驗教師根據人才培養計劃和實驗項目要求設計、研發實驗設備，具有較強的直觀性和操作性，能較好的滿足石油工程專業人才培養的要求，完成實驗項目所需要實現的目的。實驗教學和科研設備的研發可以由教師科研團隊完成，也可由老師指導學生進行科技創新完成，可以邊研發邊實踐，培養了學生的創新能力和動手能力，即滿足了實驗建設和教學的需要，也達到了培養學生了目的。

2實驗設備研發在教學中的作用

2.1促進教學和科研水平提高

研發符合石油工程專業教學和科研的實驗設備，供老師進行科研和教學，供學生進行操作實踐，對提升石油工程專業人才培養質量具有極其重要的作用。研發的實驗設備可以根據實驗設計目的、設計思路、設計擬達到的目標針，通過改變實驗條件或者經過簡單的改裝，完成不同的實驗任務，可以有效避免機械式的實驗教學，可以給實驗教學新增相當數量的實驗項目，節省實驗室建設開支，節省實驗空間，提高學生的知識面和創造力。

2.2設備研發提高教師綜合能力

實驗設備研發從設備結構、原理、選用材料、焊接拼裝、調試評估等方面都是一個思考創新的過程，富有創造性，不僅是實驗教學所需，也是對教學人員綜合素質能力的一個提升。研發實驗設備增加了專業理論教師、實驗教師和學生之間的交流合作，提高了教學人員的業務水平，培養了學生實驗興趣和專業實驗技能。

3實驗設備研發成果案列

油井井筒動態結蠟率測試裝置是通過對溫度、流量等主要參數進行控制，能夠開展不同結蠟管傾角、不同結蠟溫差、不同流量變化和不同含水率等條件下的防蠟率的測定，這有效地幫助和指導了石油與天然氣工程領域研究生、本科生通過實驗手段弄清楚油井井筒結蠟機理，有利于培養學生實驗動手能力，并為學生獨立完成合理的清防蠟措施選擇和措施的優化設計提供了必要的實驗支持。

3.1實驗設備創新性分析

油井井筒動態結蠟率測試裝置與現有的化學清防蠟劑防蠟率測定儀相比，具有以下顯著的特點：（1）油井井筒動態結蠟率測試裝置結蠟管設計尺寸為Φ 50.66mm，與2-3/8的油管尺寸相同，充分考慮了現場實際條件下的原油管流特性;結蠟管設計長度為400mm，更有利于觀察到結蠟管內壁的結蠟狀況;（2）油井井筒動態結蠟率測試裝置采用水浴箱直接對結蠟管進行溫度控制，不僅可以采用水浴加熱，而且還能夠配備制冷方式，使得結蠟管的溫度控制范圍更大，保證了該裝置能夠在各種室溫環境下正常工作;（3）油井井筒動態結蠟率測試裝置采用HY01-25型號的循環泵，流量調節范圍可以達到0～1.5m3/h，在充分發揮泵效的基礎上能夠進行更大流量范圍的實驗;（4）油井井筒動態結蠟率測試裝置通過節流閥可以調節結蠟管內試液的壓力，最高可以達到2.5MPa，可以實現對井筒壓力場的模擬;（5）油井井筒動態結蠟率測試裝置采用傾角調節工具，可以對結蠟管傾角進行定量微調，調節范圍為0～10°，從而實現了不同傾角下對清防蠟劑防蠟率的測定;（6）油井井筒動態結蠟率測試裝置在水浴箱箱體設置了可視窗，可以方便觀察結蠟管內試液的流動狀態，同時方便監測水浴箱及結蠟管是否出現泄漏現象;（7）油井井筒動態結蠟率測試裝置采用控制柜對結蠟管內試液的溫度、流量和壓力參數進行集中控制和實時采集，提高了自動化水平。

3.2實驗設備實用性分析

油井井筒動態結蠟率測試裝置自動化程度較高，采用控制柜對結蠟管內試液的溫度、流量和壓力參數進行集中控制和實時采集，便于師生操作;雙泵、雙回路設計，保證了測試裝置性能穩定，并在一定程度上提高了測試裝置的系統可靠性;在水浴箱箱體設置的可視窗，可以方便觀察結蠟管內試液的流動狀態，也便于監測水浴箱及結蠟管是否出現泄漏現象;相應的過載保護、過熱保護和卸荷閥等安裝，提高了測試裝置的安全性;結蠟管設計尺寸與2-3/8的油管尺寸相同，方便替換。同時，利用油井井筒動態結蠟率測試裝置，學生可以完成井筒蠟沉積規律、防蠟劑性能評價及其優選等創新性、綜合性實驗，提高其動手能力和工程素養，有利于創新能力培養。

3.2實驗設備安全性分析

油井井筒動態結蠟率測試裝置使用過程中的危險因素主要包括觸電、灼燙、機械傷害、火災和容器爆炸，測試采用控制柜對結蠟管內試液的溫度、流量和壓力參數進行集中控制和實時采集，避免了師生操作過程中直接接觸高溫水浴和攪拌裝置，不會出現灼燙和機械傷害。測試裝置安裝過載保護器和過熱保護器，可有效防止元器件短路或過載，控制箱外的電器元件均選用低壓24V直流元器件，控制箱配置指示燈能夠發揮警示作用，保證了師生的用電安全，有效避免觸電事故的發生。測試裝置回路管件及閥門額定壓力遠大于使用壓力，過流情況能夠通過卸荷閥快速釋放系統壓力，減少了容器爆炸事故發生的可能性。經過安全論證，油井井筒動態結蠟率測試裝置能滿足研究生、本科生實驗教學相關的安全要求。

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（1.重慶科技學院石油與天然氣國家級實驗教學示范中心;2.重慶市石油與天然氣學會）