宋 文

（延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 延安716000）

高職鉆井技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是具備石油與天然氣鉆井專業(yè)理論與實(shí)際操作基本知識(shí)和基本技能，可在石油與天然氣勘探開發(fā)生產(chǎn)一線從事鉆井、完井、試油及井下作業(yè)等生產(chǎn)技術(shù)和管理方面工作的高技能應(yīng)用型人才。

該類專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，學(xué)生通常在接受了一定的理論知識(shí)后，通過相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)和實(shí)習(xí)來鍛煉素質(zhì)和培養(yǎng)自身技能。所以，實(shí)踐教學(xué)是該專業(yè)教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但實(shí)踐教學(xué)也是目前教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏、工程意識(shí)淡薄、技術(shù)及原理講解困難等方面。

目前，高職鉆井技術(shù)專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)的組織上，采用的方法主要有案例教學(xué)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)和校外實(shí)習(xí)教學(xué)，其中校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要采用仿真模擬教學(xué)方法。仿真模擬可以分為物理模擬和計(jì)算機(jī)模擬兩大類，物理模擬主要通過對(duì)實(shí)物模型的觀摩認(rèn)識(shí)、講解說明、模擬演示、拆裝練習(xí)等方式完成實(shí)訓(xùn)，它的優(yōu)點(diǎn)是直接、形象、易信，但模型受限、易破壞、難以重用。鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)模擬。計(jì)算機(jī)模擬在實(shí)踐教學(xué)中有很多優(yōu)勢(shì)，它可以模擬先進(jìn)的工藝措施、儀器設(shè)備，而且可以重復(fù)演示、反復(fù)使用，這種模擬是多方面、多角度的。

高職鉆井技術(shù)專業(yè)鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)能夠創(chuàng)造出一種以鍛煉受訓(xùn)者專業(yè)實(shí)踐技能為目的，與鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)非常相似的模擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境。受訓(xùn)者在該環(huán)境下進(jìn)行實(shí)踐操作，能強(qiáng)化他們對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，同時(shí)也能提高他們將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的能力。以西南石油大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院開發(fā)的DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)提供了鉆井現(xiàn)場(chǎng)共23種工況的模擬，每一種工況按照現(xiàn)場(chǎng)施工預(yù)先設(shè)計(jì)了操作程序，受訓(xùn)者必須按照現(xiàn)場(chǎng)的操作程序一步一步地進(jìn)行操作才能夠完成相應(yīng)的工況。而在完成每一種工況的操作過程中，受訓(xùn)者需要不斷思考自己所學(xué)的鉆井工程理論知識(shí)，不斷嘗試每一個(gè)步驟的操作。DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的絕大多數(shù)操作和真實(shí)鉆機(jī)完全相同，司鉆操作臺(tái)、司鉆關(guān)井控制臺(tái)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等設(shè)備都是按照一比一的比例仿真實(shí)鉆機(jī)設(shè)計(jì)，操作者有完全真實(shí)的操作體驗(yàn)和感受。鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下。

經(jīng)濟(jì)性 對(duì)像鉆井施工這種設(shè)備復(fù)雜、耗材多的大型工程項(xiàng)目，若使用真實(shí)的鉆機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)戰(zhàn)性培訓(xùn)，其費(fèi)用是相當(dāng)驚人的。而鉆井模擬器的使用可以使受訓(xùn)者在最終接受實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練前，對(duì)鉆井施工中的各種工況進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，達(dá)到相當(dāng)?shù)氖炀毘潭龋⒋蟠鬁p少實(shí)戰(zhàn)培訓(xùn)的次數(shù)和惡性事故發(fā)生的幾率可以極大地減少費(fèi)用。

可重復(fù)性 對(duì)于鉆井施工人員來說，除了熟練掌握常規(guī)鉆井技術(shù)和操作外，對(duì)突發(fā)性事件也需要進(jìn)行快速的判斷和處理。在實(shí)際鉆井中，突發(fā)事件的發(fā)生應(yīng)是盡量避免的。而如果使用鉆井模擬器，則可以重復(fù)性地模擬各種突發(fā)情況，使受訓(xùn)者有足夠的機(jī)會(huì)接受突發(fā)事件的挑戰(zhàn)。

高效性 在具體操作訓(xùn)練中，鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)省去了對(duì)材料、儀器、設(shè)備的準(zhǔn)備過程，操作完成后，也節(jié)省了回收時(shí)間。學(xué)員可以輕松地對(duì)操作過程初始化，有些實(shí)際操作只需要按一個(gè)按鈕就能完成，這極大地提高了培訓(xùn)效率。

直觀性 鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)通過大量動(dòng)畫直觀再現(xiàn)鉆井工藝過程和原理。在DS-7B系統(tǒng)中，可以看到環(huán)形防噴器和閘板防噴器開關(guān)井的動(dòng)作，可以看到鉆頭在地層中鉆進(jìn)的情形。在壓井過程中，可以看到壓井液循環(huán)的情形和立管壓力、套管壓力變化曲線，而這些在實(shí)鉆現(xiàn)場(chǎng)都是看不到的。

可普及性 由于鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)主要是通過計(jì)算機(jī)程序結(jié)合一些硬件設(shè)備來完成相應(yīng)操作的，它不受實(shí)際鉆機(jī)設(shè)備和材料的影響，也不受時(shí)間和環(huán)境限制，因此可以在任何油田企業(yè)或職業(yè)教育培訓(xùn)部門安裝應(yīng)用，具有很好的推廣普及性。

鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)法的實(shí)施

制定鉆井模擬實(shí)訓(xùn)計(jì)劃 教師在授課之前應(yīng)根據(jù)高職鉆井技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案和《鉆井施工技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)制定鉆井模擬實(shí)訓(xùn)計(jì)劃，實(shí)訓(xùn)計(jì)劃包括實(shí)訓(xùn)科目及要求、計(jì)劃及進(jìn)度、課時(shí)分配、重難點(diǎn)、時(shí)間及地點(diǎn)等內(nèi)容。然后，根據(jù)實(shí)訓(xùn)計(jì)劃制定課表并告訴學(xué)生相應(yīng)的安排。

鉆井模擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)的具體方法 （1）觀摩認(rèn)識(shí)。學(xué)生第一次接觸鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)作一個(gè)初步了解，內(nèi)容包括了解系統(tǒng)各部分的名稱和組成、各部分的作用和工作原理、系統(tǒng)的工作原理、操作注意事項(xiàng)、開關(guān)系統(tǒng)的步驟、初始狀態(tài)的調(diào)節(jié)、簡(jiǎn)單故障的處理等。這些內(nèi)容可以減少學(xué)生在后續(xù)實(shí)訓(xùn)中遇到的麻煩。（2）理論講解。每一個(gè)工況實(shí)訓(xùn)之前都應(yīng)有講解說明，講解內(nèi)容包括該工況最基本的原理，操作時(shí)的準(zhǔn)備工作、操作步驟、注意事項(xiàng)等。以DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)為例，在模擬正常鉆進(jìn)條件下的關(guān)井工況時(shí)，必須講清楚什么是關(guān)井，為什么要關(guān)井，關(guān)井的原理是什么，關(guān)井要用到哪些設(shè)備，“四七”動(dòng)作是如何進(jìn)行關(guān)井操作的，關(guān)井的準(zhǔn)備工作和注意事項(xiàng)有哪些。這些內(nèi)容可以消除學(xué)生在實(shí)訓(xùn)操作時(shí)的許多疑問。（3）操作示范。理論講解完畢并基本理解之后，由教師對(duì)具體的工況進(jìn)行操作示范，操作示范可以重復(fù)2～3次，在操作示范中對(duì)每一個(gè)操作步驟進(jìn)行詳細(xì)講解。操作示范必須嚴(yán)格按照模擬器操作使用指導(dǎo)書進(jìn)行規(guī)范操作，這可能需要教師在上課之前做較長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)備。（4）操作訓(xùn)練。操作示范之后，由學(xué)生進(jìn)行嘗試性操作，也就是操作訓(xùn)練，這個(gè)過程持續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng)，原則是要保證每名學(xué)生都有充分的時(shí)間來熟練每一個(gè)工況的操作，同時(shí)注意操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。在學(xué)生操作過程中，教師要注意與學(xué)生的交流互動(dòng)，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)解答并參與探討。（5）操作點(diǎn)評(píng)。所有學(xué)生操作訓(xùn)練完成之后，要進(jìn)行操作點(diǎn)評(píng)，當(dāng)然可以針對(duì)某一名學(xué)生的情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，或者對(duì)多數(shù)學(xué)生的共同特點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出其操作的可取之處和需要努力改進(jìn)的方向。（6）實(shí)訓(xùn)考核。實(shí)訓(xùn)考核是校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考試系統(tǒng)，將實(shí)訓(xùn)考核變得簡(jiǎn)單方便。可以預(yù)先在主控機(jī)上將培訓(xùn)模式設(shè)置成考試模式，這樣每個(gè)學(xué)生在操作完畢之后，計(jì)算機(jī)就會(huì)對(duì)他們的操作給出相應(yīng)的成績(jī)。

鉆井模擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)的實(shí)施 以DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)為例，它共設(shè)計(jì)了23種工況的模擬，這些工況可以概括為6大類，分別是下鉆操作、起鉆操作、鉆進(jìn)操作、事故及復(fù)雜處理、關(guān)井操作和壓井操作。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，可以將這6大類工況分為6個(gè)項(xiàng)目或6個(gè)情境進(jìn)行組織和實(shí)施，每一個(gè)項(xiàng)目作為一個(gè)獨(dú)立的教學(xué)單元，有教學(xué)目的和要求，教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，教學(xué)方法和實(shí)施步驟，教學(xué)效果的評(píng)估等。實(shí)訓(xùn)教學(xué)最好能與《鉆井施工技術(shù)》課程進(jìn)度相適應(yīng)，在學(xué)生掌握一定專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)講解和訓(xùn)練每一個(gè)項(xiàng)目中的一兩種工況，其余的工況可以作為課外延伸的內(nèi)容讓學(xué)生自己思考和探索，從而有助于他們綜合能力的提高。

鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用效果

鉆井工藝過程變得更直觀DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的所有操作都是通過動(dòng)畫展現(xiàn)在受訓(xùn)者面前的，這些動(dòng)畫形象地展現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景、設(shè)備動(dòng)作、人員操作、施工過程，再結(jié)合逼真的音響效果，使復(fù)雜的鉆井工藝過程變得一目了然。

鉆井工藝操作變得更現(xiàn)實(shí)DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的絕大多數(shù)操作和現(xiàn)場(chǎng)是完全一致的，而且很多設(shè)備也是按照一比一的比例設(shè)計(jì)的。比如，剎把的外形和手感、指重表的反映、離合器的操作都和真實(shí)鉆機(jī)完全相同。這樣，學(xué)生就有更多機(jī)會(huì)接觸并感受鉆井工藝的操作。

鉆井工藝?yán)碚撟兊酶腥?對(duì)于一些復(fù)雜抽象的鉆井工藝?yán)碚?，單向和被?dòng)的接受通常會(huì)使人感覺乏味和無趣。DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)可以充分調(diào)動(dòng)人的各種感官和肢體動(dòng)作，同時(shí)結(jié)合大腦的記憶、分析、聯(lián)想和決策，將所學(xué)復(fù)雜抽象理論應(yīng)用到實(shí)際中，這樣就使學(xué)習(xí)變得更有趣味。

鉆井工藝課程教學(xué)變得更有效 鉆井模擬培訓(xùn)教學(xué)具有很好的交互性，學(xué)生在培訓(xùn)中完全沉浸在模擬器所設(shè)置的鉆井場(chǎng)景中，與虛擬環(huán)境之間有多維信息交互作用。學(xué)生在定性和定量綜合集成的虛擬環(huán)境中，可以獲得對(duì)操作對(duì)象的感性和理性認(rèn)識(shí)。

鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)發(fā)展展望

鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)還在不斷的發(fā)展和完善中，其發(fā)展趨勢(shì)有以下三方面。

精細(xì)化DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)主要模擬帶頂驅(qū)的電動(dòng)鉆機(jī)在陸地鉆井時(shí)的相關(guān)操作，隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，各種鉆井新技術(shù)不斷出現(xiàn)，各種鉆井新設(shè)備不斷應(yīng)用，這就需要更為精細(xì)的鉆井模擬設(shè)備和程序來完成相應(yīng)模擬。

智能化DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)將具體的鉆井操作設(shè)計(jì)成了一系列固定的程序，這些程序的智能化程度還不是很高，不能完全按照鉆井現(xiàn)場(chǎng)的操作進(jìn)行訓(xùn)練。如果能夠?qū)⑦@些程序變得更智能化，使它們模擬的場(chǎng)景和現(xiàn)場(chǎng)完全一致，就可以進(jìn)一步提高培訓(xùn)的效率。

網(wǎng)絡(luò)化DS-7B鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)屬于單機(jī)版培訓(xùn)系統(tǒng)，不能在線升級(jí)，也不能提供其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。如果鉆井模擬培訓(xùn)系統(tǒng)能夠和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上模擬、更新、升級(jí)等，模擬培訓(xùn)功能將會(huì)變得更強(qiáng)大。

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