石油工程专业实验设备研发在实验室建设中的作用

刘竟成 何君莲 王振库 潘义强

摘 要：石油工程专业实验设备对人才培养质量提升具体重要意义。实验设备设计研究具有灵活性、直观性、及时性、经济性等优势，对提升实验教学水平、提高教师综合能力、促进实验室的建设等方面发挥了巨大作用。以油井井筒动态结蜡率测试装置为设备研发成果案列，分析了设备的创新性、实用性和安全性。

关键词：石油工程;实验设备;研发;实验室建设

石油工程专业实验教学是石油工程专业应用型人才培养目标实现的重要手段，是培养适应油田企业生产一线技术人才有效手段。因此，加强石油工程专业实验教学理论研究和应用创新是石油与天然气工程学院全院教师的主要研究目标和方向。

为有效解决实验设备引进过程中出现的问题，加大应用型和创新型人才的培养，极为重视相关专业实验教学和科研设备的研发与自制，通过实验教学设备的研发提高人才培养的创新能力、通过自制提高动手能力、通过设计、研制相关专业实验教学和科研设备补充实验教学和科研所需设备数量，提高了实验教学质量和教学人员的专业水平和素质，降低实验室建设成本，避免了实验设备引进过程中存在的问题，对实验教学具有重要意义。

1专业实验教学设备研发的意义

通过一线理论教师和实验教师根据人才培养计划和实验项目要求设计、研发实验设备，具有较强的直观性和操作性，能较好的满足石油工程专业人才培养的要求，完成实验项目所需要实现的目的。实验教学和科研设备的研发可以由教师科研团队完成，也可由老师指导学生进行科技创新完成，可以边研发边实践，培养了学生的创新能力和动手能力，即满足了实验建设和教学的需要，也达到了培养学生了目的。

2实验设备研发在教学中的作用

2.1促进教学和科研水平提高

研发符合石油工程专业教学和科研的实验设备，供老师进行科研和教学，供学生进行操作实践，对提升石油工程专业人才培养质量具有极其重要的作用。研发的实验设备可以根据实验设计目的、设计思路、设计拟达到的目标针，通过改变实验条件或者经过简单的改装，完成不同的实验任务，可以有效避免机械式的实验教学，可以给实验教学新增相当数量的实验项目，节省实验室建设开支，节省实验空间，提高学生的知识面和创造力。

2.2设备研发提高教师综合能力

实验设备研发从设备结构、原理、选用材料、焊接拼装、调试评估等方面都是一个思考创新的过程，富有创造性，不仅是实验教学所需，也是对教学人员综合素质能力的一个提升。研发实验设备增加了专业理论教师、实验教师和学生之间的交流合作，提高了教学人员的业务水平，培养了学生实验兴趣和专业实验技能。

3实验设备研发成果案列

油井井筒动态结蜡率测试装置是通过对温度、流量等主要参数进行控制，能够开展不同结蜡管倾角、不同结蜡温差、不同流量变化和不同含水率等条件下的防蜡率的测定，这有效地帮助和指导了石油与天然气工程领域研究生、本科生通过实验手段弄清楚油井井筒结蜡机理，有利于培养学生实验动手能力，并为学生独立完成合理的清防蜡措施选择和措施的优化设计提供了必要的实验支持。

3.1实验设备创新性分析

油井井筒动态结蜡率测试装置与现有的化学清防蜡剂防蜡率测定仪相比，具有以下显著的特点：（1）油井井筒动态结蜡率测试装置结蜡管设计尺寸为Φ 50.66mm，与2-3/8的油管尺寸相同，充分考虑了现场实际条件下的原油管流特性;结蜡管设计长度为400mm，更有利于观察到结蜡管内壁的结蜡状况;（2）油井井筒动态结蜡率测试装置采用水浴箱直接对结蜡管进行温度控制，不仅可以采用水浴加热，而且还能够配备制冷方式，使得结蜡管的温度控制范围更大，保证了该装置能够在各种室温环境下正常工作;（3）油井井筒动态结蜡率测试装置采用HY01-25型号的循环泵，流量调节范围可以达到0～1.5m3/h，在充分发挥泵效的基础上能够进行更大流量范围的实验;（4）油井井筒动态结蜡率测试装置通过节流阀可以调节结蜡管内试液的压力，最高可以达到2.5MPa，可以实现对井筒压力场的模拟;（5）油井井筒动态结蜡率测试装置采用倾角调节工具，可以对结蜡管倾角进行定量微调，调节范围为0～10°，从而实现了不同倾角下对清防蜡剂防蜡率的测定;（6）油井井筒动态结蜡率测试装置在水浴箱箱体设置了可视窗，可以方便观察结蜡管内试液的流动状态，同时方便监测水浴箱及结蜡管是否出现泄漏现象;（7）油井井筒动态结蜡率测试装置采用控制柜对结蜡管内试液的温度、流量和压力参数进行集中控制和实时采集，提高了自动化水平。

3.2实验设备实用性分析

油井井筒动态结蜡率测试装置自动化程度较高，采用控制柜对结蜡管内试液的温度、流量和压力参数进行集中控制和实时采集，便于师生操作;双泵、双回路设计，保证了测试装置性能稳定，并在一定程度上提高了测试装置的系统可靠性;在水浴箱箱体设置的可视窗，可以方便观察结蜡管内试液的流动状态，也便于监测水浴箱及结蜡管是否出现泄漏现象;相应的过载保护、过热保护和卸荷阀等安装，提高了测试装置的安全性;结蜡管设计尺寸与2-3/8的油管尺寸相同，方便替换。同时，利用油井井筒动态结蜡率测试装置，学生可以完成井筒蜡沉积规律、防蜡剂性能评价及其优选等创新性、综合性实验，提高其动手能力和工程素养，有利于创新能力培养。

3.2实验设备安全性分析

油井井筒动态结蜡率测试装置使用过程中的危险因素主要包括触电、灼烫、机械伤害、火灾和容器爆炸，测试采用控制柜对结蜡管内试液的温度、流量和压力参数进行集中控制和实时采集，避免了师生操作过程中直接接触高温水浴和搅拌装置，不会出现灼烫和机械伤害。测试装置安装过载保护器和过热保护器，可有效防止元器件短路或过载，控制箱外的电器元件均选用低压24V直流元器件，控制箱配置指示灯能够发挥警示作用，保证了师生的用电安全，有效避免触电事故的发生。测试装置回路管件及阀门额定压力远大于使用压力，过流情况能够通过卸荷阀快速释放系统压力，减少了容器爆炸事故发生的可能性。經过安全论证，油井井筒动态结蜡率测试装置能满足研究生、本科生实验教学相关的安全要求。

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（1.重庆科技学院石油与天然气国家级实验教学示范中心;2.重庆市石油与天然气学会）