井下作业是石油生产开发过程中的重要环节,主要从事油气井的开采、维修和油层改造等作业施工。用到的主要设备有修井机、压裂车、混砂车、修井管柱和压裂管柱等。除了部分控制装备外,井下作业的大部分工作过程在地层下的井筒内完成,处于不可视状态。井下作业的特点使得教师通过传统的讲解教学,很难让学生理解相关的技术及工艺,为此中心建设了井下作业虚拟仿真实训教学模块。本模块硬件条件主要由仿真操作设备(修井机模型、压裂车模型、混砂车模型、修井管柱和压裂管柱等)、计算机数据仿真控制系统、3D固井作业场景动画系统、多媒体投影显示系统、现场作业模拟音效系统等五大系统组成,可以形象地展现石油井下工作现场场景和工作气氛,提高学生对井下作业过程的认识和理解。
  本教学模块共开设9个实验实训教学项目,学生通过本模块的项目训练,可以学习石油开发中常用的井下作业设备、作业管柱和作业工具的工作原理和操作方法,以及酸化压裂设备、酸化压裂管柱和酸化压裂工具的工作原理和操作方法;并通过数据仿真控制系统,模拟操作各种井下作业和酸化压裂工艺流程,提高学生的动手能力和加深对井下作业、酸化压裂等工艺的理解。实现各种井下维修作业仿真模拟、井下作业设备仿真实训、酸化压裂作业工艺虚拟仿真、酸化压裂设备仿真实训等功能。

序号

实验实训
项  目

内容及功能

I-1

井下作业设备仿真实训

本教学项目主要包括井下作业设备介绍和仿真操作两部分。井下作业设备主要包括修井机、通井机和洗井车等,通过讲解,让学生了解井下作业设备的结构组成、工作原理和功能,通过仿真操作,让学生掌握各井下作业设备的操作方法,提高学生的动手能力。

I-2

井下作业管柱仿真实训

本教学项目主要包括井下作业管柱介绍和井下作业管柱设计两部分。常用的井下作业管柱主要有通径管柱、洗井冲砂管柱、打捞管柱等,通过讲解,使学生了解不同井下作业管柱的结构组成、工作原理和功能,要求学生能够根据井况设计合适的井下作业管柱,具有井下作业管柱设计能力。

I-3

井下作业工具仿真实训

本教学项目主要包括井下作业工具介绍和拆装练习。井下作业工具主要有公母锥、捞矛、磨鞋、打捞筒、封隔器、刮削器、内外钩、内外切刀、老虎嘴等几十种,通过讲解,使学生了解各井下作业工具的结构、工作原理和功能;通过拆装练习,提高学生对各种井下作业工具内部结构的认识,提高学生的动手能力。复杂工具可以在虚拟仿真平台上进行虚拟装配和拆卸。

I-4

酸化压裂设备虚拟仿真实训

本教学项目主要包括酸化压裂仿真设备介绍和虚拟仿真操作两部分。酸化压裂设备主要包括压裂车、混砂车、液氮车、压裂井口、压裂液罐和酸液罐等,通过讲解,让学生了解酸化压裂设备的结构组成、工作原理和功能,通过仿真操作,让学生掌握各酸化压裂设备的操作方法,提高学生动手能力。

I-5

酸化压裂管柱仿真实训

本教学项目主要包括酸化压裂管柱介绍和酸化压裂管柱设计两部分。常用的酸化压裂管柱主要有酸化压裂下层管柱、深井高温高压酸化压裂管柱、分层酸化压裂管柱等,通过讲解,使学生了解不同酸化压裂管柱的结构组成、工作原理和功能,要求学生能够根据井况设计合适的酸化压裂管柱。

I-6

酸化压裂工具仿真实训

本教学项目主要包括酸化压裂工具介绍和拆装练习。酸化压裂工具主要有水力锚、防顶卡瓦、喷砂器、封隔器、砂浓缩器、油壬和投球器等,通过讲解,使学生了解各酸化压裂工具的结构、工作原理和功能,通过拆装练习,提高学生对各种酸化压裂工具内部结构的认识,提高学生的动手能力。复杂工具可以在虚拟仿真平台上进行虚拟装配和拆卸。

I-7

简易维修作业工艺虚拟仿真实训

本教学项目主要针对简易井下作业工况开展实训教学。简易维修主要有:冲砂检泵、清蜡检泵、打捞简单落物、更换井下管柱或井下工具、注水泥、测压、卡堵水、注水井测试、调配等。通过讲解,让学生了解各种简易维修作业的工作流程和设备操作方法,然后通过虚拟仿真实训环节让学生自己动手,完成各种简易维修工作过程,提高学生对简易维修作业工艺的掌握程度。

I-8

复杂修复作业工艺虚拟仿真实训

本教学项目主要针对复杂井下作业工况开展实训教学。复杂修复作业主要有:复杂打捞,如井下管柱、工具全部卡死;修复油井套管,如遇到套管缩径、套管破裂、套管错位、断开等情况;套管内侧钻。通过讲解,让学生了解各种复杂修复作业的工作流程和设备操作方法,然后通过虚拟仿真实训环节让学生自己动手,完成各种复杂修复工作过程,提高学生对复杂修复作业工艺的掌握程度。

I-9

酸化压裂工艺虚拟仿真实训

本教学项目主要是让学生学习酸化压裂工艺的工作原理和施工方法,并通过3D虚拟仿真系统操作提高学生对各种酸化压裂工艺过程的理解。常用的压裂工艺主要有分层压裂、投球法压裂、限流法压裂、选择性压裂、多裂缝压裂、限流法完井压裂、平衡限流法压裂、热化学压裂工艺、水平井压裂、斜直井压裂、小井眼压裂、高能气体复合压裂和CO2泡沫压裂等;酸化工艺主要有酸洗、基质酸化和压裂酸化等。



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