淺談采油工程三維仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

芮閣

大慶職業(yè)學(xué)院主要進(jìn)行中職、高職學(xué)歷教育、油田培訓(xùn)教學(xué)，為油田輸送應(yīng)用型人才和高素質(zhì)勞動者。隨著油田勘探開發(fā)的不斷深入，對操作人員的實(shí)際操作能力和現(xiàn)場反應(yīng)速度要求越來越高，傳統(tǒng)的紙面教學(xué)方式已經(jīng)不能完全滿足這一要求。采油工程實(shí)訓(xùn)設(shè)備是一種現(xiàn)代化、高效率的培訓(xùn)手段，是提高學(xué)生實(shí)際操作能力的一種有效途徑。

采油工程實(shí)訓(xùn)設(shè)備以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，主要包括實(shí)物沙盤、三維動畫演示和桌面推演三部分。實(shí)物沙盤是將實(shí)際中的各種設(shè)備做成縮小的模型，按照實(shí)際流程布局，使人能夠直觀看到流程全貌。

三維動畫演示作為一種常用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在采油工程領(lǐng)域雖有應(yīng)用，但并未形成系統(tǒng)。其構(gòu)建時首先建立一個虛擬的世界，構(gòu)建者在此虛擬世界中按照要表現(xiàn)的對象的具體形狀、尺寸建立健全模型及場景，然后依據(jù)虛擬攝影機(jī)的運(yùn)動、設(shè)定模型的運(yùn)動軌跡及相關(guān)動畫參數(shù)，最后計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，生成畫面。

與以往傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，實(shí)訓(xùn)設(shè)備教學(xué)具有以下優(yōu)勢：

一、讓學(xué)員不到現(xiàn)場卻如身臨其境

通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，借助于油田開發(fā)的真實(shí)歷史數(shù)據(jù)，將現(xiàn)場各種環(huán)境進(jìn)行集成組合，提供近乎于真實(shí)的操作場景和工況，使學(xué)員能夠直觀清晰的看到油氣水在地下的流動，油氣的自噴、抽油泵共工況、油水地面輸送、泵站工作等實(shí)際場景，形象具體，有實(shí)物感，讓學(xué)員多感官學(xué)習(xí)采油工程系統(tǒng)知識，而不僅僅是依靠書本上枯燥的描述來獲取知識。

二、讓學(xué)員在宏觀上把握整理流程

過去的紙面教學(xué)模式，學(xué)生首先是接收各分項(xiàng)流程的收碎片式的信息，然后自行消化整合，進(jìn)而認(rèn)識全部流程，這樣做不僅割裂了學(xué)生對采油工程的整體認(rèn)識，重要的是降低了學(xué)習(xí)效率。而通過實(shí)物沙盤，將油氣從地下流動到產(chǎn)出外運(yùn)的全流程呈現(xiàn)在學(xué)生面前，通過教師的講解，是學(xué)生能夠熟練的掌握全流程運(yùn)行情況，然后根據(jù)學(xué)習(xí)和理解程度，有針對性的去學(xué)習(xí)其中的分項(xiàng)部分，提高培訓(xùn)的針對性和有效性。

三、讓學(xué)生有機(jī)會進(jìn)行現(xiàn)場操作

通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，為學(xué)生實(shí)際操作提供了平臺，解決我校實(shí)際操作現(xiàn)場有限的問題，使學(xué)生能夠在短期內(nèi)掌握工藝設(shè)備原理和操作原理，提高學(xué)生實(shí)際操作能力，彌補(bǔ)了學(xué)生不能到現(xiàn)場進(jìn)行操作的遺憾，達(dá)到我校學(xué)歷教學(xué)的辦學(xué)目的。

四、讓學(xué)生能夠模擬應(yīng)對各類事故

事故在實(shí)際操作中不可避免，我們傳統(tǒng)的教育中只是借助以往的案例對學(xué)生進(jìn)行虛擬教育，而學(xué)生在學(xué)習(xí)后往往印象不深或臨事慌亂。通過三維動畫和桌面推演可以模擬事故現(xiàn)場，讓學(xué)生真實(shí)的感受事故現(xiàn)場的狀況，模擬處理事故，增強(qiáng)學(xué)生對事故的感官認(rèn)識，強(qiáng)化學(xué)生的安全意識，讓學(xué)生在無危險的情況下就能夠提高學(xué)生面對事故的反應(yīng)能力和處理事故的能力。

五、讓學(xué)生能夠更充分的思考

通過實(shí)訓(xùn)設(shè)備，將學(xué)生直接放到了實(shí)際工礦中，有利于引導(dǎo)學(xué)生對工礦條件進(jìn)行思考，包括管理制度、應(yīng)急預(yù)案、工作方案等。提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

六、減少與企業(yè)之間的溝通障礙

以往我校采取油田企業(yè)委托管理的方式進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，這樣做增加了各方管理的難度。企業(yè)要照顧學(xué)生的安全和飲食等諸多方面因素，往往不愿意接受實(shí)訓(xùn)任務(wù)。由于點(diǎn)多面廣，學(xué)員分散，學(xué)校無法掌握學(xué)生的實(shí)訓(xùn)效果，疲于應(yīng)付。學(xué)員則處于兩不管的狀態(tài)，情緒消極，達(dá)不到學(xué)習(xí)效果，甚至出現(xiàn)逃課現(xiàn)象，給學(xué)校的管理帶來隱患。采取校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的方式，學(xué)生統(tǒng)一行動，能夠加強(qiáng)學(xué)校對學(xué)生的管理，避免這類問題的發(fā)生。

七、便于監(jiān)督考核學(xué)生學(xué)習(xí)情況

借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能，隨時統(tǒng)計(jì)掌握學(xué)生參加培訓(xùn)的時間，實(shí)時監(jiān)控學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，不斷找出問題和差距，能夠做到實(shí)時跟蹤輔導(dǎo)，盡快提高學(xué)生的水平;同時借助于實(shí)訓(xùn)設(shè)備的考核，考核結(jié)果更接近學(xué)生的實(shí)際能力，這也是對學(xué)生的負(fù)責(zé)。

本文所研究的采油工程仿真培訓(xùn)系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，既可應(yīng)用于中高職的學(xué)制教育，又可應(yīng)用于油田培訓(xùn)、相關(guān)考核的需要，極大豐富了教學(xué)內(nèi)容和方式方法。 在數(shù)字化高速發(fā)展的今天，仿真系統(tǒng)在采油工程中的推廣意義不僅僅是提升了當(dāng)前教學(xué)質(zhì)量，其后期的維護(hù)發(fā)展和內(nèi)容更新更可以實(shí)時進(jìn)行，使教學(xué)不脫離油田現(xiàn)場應(yīng)用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了中高職培養(yǎng)技能型人才的目標(biāo)。

[基金項(xiàng)目：油氣開采技術(shù)專業(yè)職前職后一體化仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的研究與實(shí)踐，項(xiàng)目編號：JG2014020172]

（作者單位：黑龍江大慶職業(yè)學(xué)院）