钻井模拟器在钻井工程实践教学环节中的应用

李银朋　王长进　哈明达　李磊

摘 要 钻井工程是理论与生产现场结合最紧密的课程之一，针对校外钻井实践存在的众多问题，简单介绍了钻井模拟器的结构和工作原理，详细介绍了3种典型钻井模拟器的功能，最后分析了钻井模拟器在钻井工程课程中所扮演的重要角色。

关键词 钻井模拟器 钻井工程 实践教学

钻井工程是石油工程专业的核心课程之一，也是与生产现场结合最紧密的课程之一，除介绍有关钻井理论知识外，重点突出钻井的操作规范，突出职业技能，注重实用性和可操作性。钻井工程实践教学有助于学生巩固理论基础知识，培养实践能力、创新能力和综合能力。然而，随着企业的改制和高校的扩招，校外实习实践环节存在诸多问题，迫使钻井工程在实践教学环节寻找新的途径。

1校外钻井实践存在的问题

1.1实习单位联系困难

石油企业更注重经济效益和安全生产，学生的实习实践会给高危钻井现场带来巨大的安全隐患，同时住宿、就餐等问题也给企业带来不小的压力，加之高校的实习经费又低，所以很多石油企业不愿意接受学生现场实践。

1.2实践内容零乱

现场注重生产进度和安全，不允许学生实际操作，整个实践过程几乎都是看和听讲。同时，由于不同井队的不同进度，同一班级不同组的学生到不同的井队，看到和听讲到的内容不同，实践教学环节的时间和费用也不足以支持学生从井队搬家、井场布置、安装开钻、试油、再搬家整个过程。因此，实践内容缺乏系统性。

1.3实践动力不足

一是现场条件艰苦，噪声巨大，大多数学生都是走马观花的参观实践，学习的兴趣不高；二是部分学生不追求好成绩，只求出勤良好，成绩及格就行；三是部分学生不认为以后一定会从事基层工作，内心不接受现场工作；四是害怕实践中存在的危险，选择远离危险。

2钻井模拟器的结构及原理

钻井模拟器是应用现代电子、通信技术模拟司钻操作的实验室设备。它由钻井平台设备外壳、触摸屏、振动台、过程控制机、主控计算机、图形机、投影设备和数字音响系统等几大部分组成。

前台对操作参数进行采集、处理，后台按钻井工艺进行运算、判断、监控和报警，图形机将有关信息转换为同步图形，通过投影设备展示给操作者，实现钻井过程中的司钻操作、井控操作的模拟仿真。

3典型的钻井模拟器

3.1 DS一100钻井模拟器

它在1995年底研制成功，各项技术指标均处于当时国外同类模拟器的技术水平。主要有以下功能：钻井设备基本操作，包括设备启停、管柱操作、管汇循环、关井操作等；钻进操作，包括钻井参数设定、钻头使用、刹把控制、送钻操作等；起下钻操作，包括接单根、上卸钻杆、起下钻等；井控操作，包括“四、七”关井程序、压井计算和实际压井操作等；钻井故障判断，包括井下复杂情况与井控作业故障诊断等；仪表系统自检；教学演示。

3.2 SWPI一1 钻井工程培训模拟器

它将操作工艺过程分为强制性操作工艺和非强制性操作工艺。强制性操作工艺过程是指必须按此操作工艺过程进行。如正常钻井中，发生溢流，关井过程必须按照程序设计步骤进行，并且必须在限定的时间内完成每个动作。非强制性操作工艺过程模型是指不一定按照某一个过程进行操作，正常和非正常的操作过程都可以。若是正常的操作过程， 操作合格，否則将适当扣分。如开钻启动过程，可按开泵、开转盘、加钻压的操作过程依次进行，也可以按开转盘、开泵、加钻压的操作过程依次进行，都为正常的操作过程。但当按加钻压、开泵、开转盘的操作过程依次进行时，操作会被适当扣分。

3.3全尺寸实物欠平衡钻井模拟器

它主要由前端控制台、主控台和图形控制系统三部分组成。前端控制台包括司钻控制台、仪表台、防喷器控制台、压井管汇、节流管汇、振动台、指重表、气液分离器控制台、旋转防喷器控制台等部件组成；主控台由一台主机、外围设备构成；图形控制台由一台主机、外围设备、投影系统等组成。欠平衡司钻控制台是由转盘离合器、绞车离合器等组合而成，其尺寸大小、各种开关板动的力度与手感都同实际一样。防喷器控制台的尺寸大小与操作同实际一样。阻流器控制台的尺寸大小与操作亦同实际一样。图形控制台及时放映操作者的操作结果。

钻井模拟钻井器最初是为培训钻井技术工人而研制的，是随着计算机仿真技术的发展，在室内实现野外钻井作业过程，达到逼真的声、像效果。钻井模拟器操作可以作为钻井工程的实践教学内容，成为石油工程专业的特色实验，响应培养实用型人才的政策号召，在石油工程专业人才培养方面起到重要作用，实现专业课学习与实践教学的紧密衔接，不仅提高了学生专业课的学习效果，更是提高了学生的实际动手能力，实现学校与企业正真意义上的无缝衔接。

参考文献

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