固井工程是石油生产开发中的必备环节,是在油井钻进过程中,下石油套管、注水泥,使套管与油井井壁相互固定,然后再安装采油井口并进行套管试压的施工过程。固井过程中用到的主要设备有固井车、水泥车、固井管柱等。该环节主要的操作流程是由地面装备进行控制,具体操作过程及结果在地层下实现完成。
  固井设备价格昂贵,而且石油套管等为一次性产品,固井作业完成后无法取出,操作过程复杂,采用传统教学方法很难保证实验实训效果。结合工程教学要求和生产工艺情况,中心建设了固井工程虚拟仿真实验实训教学模块。本模块硬件条件主要由计算机数据仿真控制系统、3D固井作业场景动画系统、按一定比例缩放的系列仿真教学操作设备(固井车、固井管柱、水泥头等)、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,可以完整地再现石油固井工艺操作流程,展现固井工作现场场景和工作气氛,提高学生对固井作业现场的感性认识。
  本教学模块共开设5个实验实训教学项目,学生通过本模块的项目训练,可以了解相关固井设备和固井工具的工作原理和使用方法、固井管柱的选用和搭配方法;并可以通过数据仿真控制系统,模拟常规固井工艺流程和非常规固井工艺流程,开展固井设备仿真实训、固井管柱仿真实训、固井工具仿真实训、常规及非常规固井工艺虚拟实训等项目训练;加强学生对整个固井工艺流程的掌握,提高学生的动手能力。

序号

实验实训
项  目

内容及功能

I-1

固井设备仿真实训

本教学项目主要包括固井设备介绍和仿真操作两部分。固井设备主要包括固井车、灰罐车、管汇车和供水车等,通过讲解,让给学生了解各设备的结构组成、工作原理和操作方法,并通过操作设备模型锻炼学生的动手能力。

I-2

固井管柱仿真实训

本教学项目具有采用铝合金制作的系列固井工艺管柱仿真模型和仿真控制操作台,通过讲解,让学生了解各种固井管柱的工作原理;通过拆卸、组装各种固井管柱,让学生了解不同工具间的相互关系和相互作用,能够通过选用不同工具组成可以实现不同功能的固井管柱。

I-3

固井工具仿真实训

本教学项目具有采用铝合金制作的系列固井工具仿真模型和仿真控制操作台,通过讲解,让学生了解各种固井工具的工作原理、结构组成和用途;通过拆卸、组装各种固井工具,让学生进一步认识各种工具的内部结构。对于复杂的固井工具,可以在虚拟仿真平台上进行虚拟装配和拆卸。

I-4

常规固井工艺虚拟仿真实训

本教学项目主要包括常规固井工艺介绍和虚拟操作两部分。常规固井工艺流程为下套管、循环泥浆、注前置液、注水泥浆、顶替水泥浆、关井候凝、安装井口、套管试压和出质量检测评估报告等。通过讲解,让学生了解固井作业的工艺过程和各环节的操作注意事项;通过虚拟操作,加深学生的感性认识和对整个固井工艺过程的理解。 I-5 非常规固井工艺虚拟仿真实训本教学项目主要是让学生学习非常规固井工艺的工作原理和施工方法,并通过实践操作提高学生对各种非常规固井工艺过程的理解。非常规固井工艺方法主要有管外封隔固井、尾管井固井、热采井预应力固井和分级固井等。其中每一种又都分为表层套管内管法、技术套管和油层套管三类。


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