石油工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的作用

劉竟成 何君蓮 王振庫(kù) 潘義強(qiáng)

摘 要：石油工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量提升具體重要意義。實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)研究具有靈活性、直觀性、及時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)，對(duì)提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平、提高教師綜合能力、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)等方面發(fā)揮了巨大作用。以油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置為設(shè)備研發(fā)成果案列，分析了設(shè)備的創(chuàng)新性、實(shí)用性和安全性。

關(guān)鍵詞：石油工程;實(shí)驗(yàn)設(shè)備;研發(fā);實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

石油工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是石油工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要手段，是培養(yǎng)適應(yīng)油田企業(yè)生產(chǎn)一線技術(shù)人才有效手段。因此，加強(qiáng)石油工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論研究和應(yīng)用創(chuàng)新是石油與天然氣工程學(xué)院全院教師的主要研究目標(biāo)和方向。

為有效解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備引進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，加大應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，極為重視相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研設(shè)備的研發(fā)與自制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的研發(fā)提高人才培養(yǎng)的創(chuàng)新能力、通過(guò)自制提高動(dòng)手能力、通過(guò)設(shè)計(jì)、研制相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研設(shè)備補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研所需設(shè)備數(shù)量，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)人員的專(zhuān)業(yè)水平和素質(zhì)，降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，避免了實(shí)驗(yàn)設(shè)備引進(jìn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要意義。

1專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備研發(fā)的意義

通過(guò)一線理論教師和實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)人才培養(yǎng)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)、研發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，具有較強(qiáng)的直觀性和操作性，能較好的滿足石油工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的要求，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需要實(shí)現(xiàn)的目的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研設(shè)備的研發(fā)可以由教師科研團(tuán)隊(duì)完成，也可由老師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新完成，可以邊研發(fā)邊實(shí)踐，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，即滿足了實(shí)驗(yàn)建設(shè)和教學(xué)的需要，也達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生了目的。

2實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)在教學(xué)中的作用

2.1促進(jìn)教學(xué)和科研水平提高

研發(fā)符合石油工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)和科研的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，供老師進(jìn)行科研和教學(xué)，供學(xué)生進(jìn)行操作實(shí)踐，對(duì)提升石油工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有極其重要的作用。研發(fā)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)擬達(dá)到的目標(biāo)針，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件或者經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的改裝，完成不同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，可以有效避免機(jī)械式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以給實(shí)驗(yàn)教學(xué)新增相當(dāng)數(shù)量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，節(jié)省實(shí)驗(yàn)室建設(shè)開(kāi)支，節(jié)省實(shí)驗(yàn)空間，提高學(xué)生的知識(shí)面和創(chuàng)造力。

2.2設(shè)備研發(fā)提高教師綜合能力

實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)從設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理、選用材料、焊接拼裝、調(diào)試評(píng)估等方面都是一個(gè)思考創(chuàng)新的過(guò)程，富有創(chuàng)造性，不僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需，也是對(duì)教學(xué)人員綜合素質(zhì)能力的一個(gè)提升。研發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備增加了專(zhuān)業(yè)理論教師、實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生之間的交流合作，提高了教學(xué)人員的業(yè)務(wù)水平，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能。

3實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)成果案列

油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置是通過(guò)對(duì)溫度、流量等主要參數(shù)進(jìn)行控制，能夠開(kāi)展不同結(jié)蠟管傾角、不同結(jié)蠟溫差、不同流量變化和不同含水率等條件下的防蠟率的測(cè)定，這有效地幫助和指導(dǎo)了石油與天然氣工程領(lǐng)域研究生、本科生通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段弄清楚油井井筒結(jié)蠟機(jī)理，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，并為學(xué)生獨(dú)立完成合理的清防蠟措施選擇和措施的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了必要的實(shí)驗(yàn)支持。

3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備創(chuàng)新性分析

油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置與現(xiàn)有的化學(xué)清防蠟劑防蠟率測(cè)定儀相比，具有以下顯著的特點(diǎn)：（1）油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置結(jié)蠟管設(shè)計(jì)尺寸為Φ 50.66mm，與2-3/8的油管尺寸相同，充分考慮了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件下的原油管流特性;結(jié)蠟管設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為400mm，更有利于觀察到結(jié)蠟管內(nèi)壁的結(jié)蠟狀況;（2）油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置采用水浴箱直接對(duì)結(jié)蠟管進(jìn)行溫度控制，不僅可以采用水浴加熱，而且還能夠配備制冷方式，使得結(jié)蠟管的溫度控制范圍更大，保證了該裝置能夠在各種室溫環(huán)境下正常工作;（3）油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置采用HY01-25型號(hào)的循環(huán)泵，流量調(diào)節(jié)范圍可以達(dá)到0～1.5m3/h，在充分發(fā)揮泵效的基礎(chǔ)上能夠進(jìn)行更大流量范圍的實(shí)驗(yàn);（4）油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置通過(guò)節(jié)流閥可以調(diào)節(jié)結(jié)蠟管內(nèi)試液的壓力，最高可以達(dá)到2.5MPa，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒壓力場(chǎng)的模擬;（5）油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置采用傾角調(diào)節(jié)工具，可以對(duì)結(jié)蠟管傾角進(jìn)行定量微調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為0～10°，從而實(shí)現(xiàn)了不同傾角下對(duì)清防蠟劑防蠟率的測(cè)定;（6）油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置在水浴箱箱體設(shè)置了可視窗，可以方便觀察結(jié)蠟管內(nèi)試液的流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)方便監(jiān)測(cè)水浴箱及結(jié)蠟管是否出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象;（7）油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置采用控制柜對(duì)結(jié)蠟管內(nèi)試液的溫度、流量和壓力參數(shù)進(jìn)行集中控制和實(shí)時(shí)采集，提高了自動(dòng)化水平。

3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)用性分析

油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置自動(dòng)化程度較高，采用控制柜對(duì)結(jié)蠟管內(nèi)試液的溫度、流量和壓力參數(shù)進(jìn)行集中控制和實(shí)時(shí)采集，便于師生操作;雙泵、雙回路設(shè)計(jì)，保證了測(cè)試裝置性能穩(wěn)定，并在一定程度上提高了測(cè)試裝置的系統(tǒng)可靠性;在水浴箱箱體設(shè)置的可視窗，可以方便觀察結(jié)蠟管內(nèi)試液的流動(dòng)狀態(tài)，也便于監(jiān)測(cè)水浴箱及結(jié)蠟管是否出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象;相應(yīng)的過(guò)載保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和卸荷閥等安裝，提高了測(cè)試裝置的安全性;結(jié)蠟管設(shè)計(jì)尺寸與2-3/8的油管尺寸相同，方便替換。同時(shí)，利用油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置，學(xué)生可以完成井筒蠟沉積規(guī)律、防蠟劑性能評(píng)價(jià)及其優(yōu)選等創(chuàng)新性、綜合性實(shí)驗(yàn)，提高其動(dòng)手能力和工程素養(yǎng)，有利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備安全性分析

油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置使用過(guò)程中的危險(xiǎn)因素主要包括觸電、灼燙、機(jī)械傷害、火災(zāi)和容器爆炸，測(cè)試采用控制柜對(duì)結(jié)蠟管內(nèi)試液的溫度、流量和壓力參數(shù)進(jìn)行集中控制和實(shí)時(shí)采集，避免了師生操作過(guò)程中直接接觸高溫水浴和攪拌裝置，不會(huì)出現(xiàn)灼燙和機(jī)械傷害。測(cè)試裝置安裝過(guò)載保護(hù)器和過(guò)熱保護(hù)器，可有效防止元器件短路或過(guò)載，控制箱外的電器元件均選用低壓24V直流元器件，控制箱配置指示燈能夠發(fā)揮警示作用，保證了師生的用電安全，有效避免觸電事故的發(fā)生。測(cè)試裝置回路管件及閥門(mén)額定壓力遠(yuǎn)大于使用壓力，過(guò)流情況能夠通過(guò)卸荷閥快速釋放系統(tǒng)壓力，減少了容器爆炸事故發(fā)生的可能性。經(jīng)過(guò)安全論證，油井井筒動(dòng)態(tài)結(jié)蠟率測(cè)試裝置能滿足研究生、本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的安全要求。

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（1.重慶科技學(xué)院石油與天然氣國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心;2.重慶市石油與天然氣學(xué)會(huì)）