作者: 温才妃 杨玉凤 曾小杰 来源:中国科学报 发布时间:2017/12/26 9:34:56
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让学生逐梦深海油气

 

■本报记者 温才妃 通讯员 杨玉凤 曾小杰

“钻井深度2000米,循环压力7.65兆帕,泵速30冲每分,接立根、起卡瓦、放钻柱……”在海洋油气开采全尺寸虚拟实验室内,大屏幕上的钻柱缓缓下降,突然警报响动,显示发生溢流事故。正在进行深海钻井演练的西南石油大学海洋油气工程专业本科生王东随即停转盘,观察设备指数、重新计算,最终警报解除。

在西南石油大学海洋油气开采虚拟仿真实验室(以下简称虚拟仿真实验室),这样自由的实验探索随时都在发生。在学生眼中,这更像是看一场3D电影,激发着大家的创新灵感。

虚拟教学解决远离现场问题

四川自古被称为“陆海”“天府”,距离东海、南海均有近2000公里距离,内陆办学决定了开办海洋油气专业不可能临海教学。然而,这并没有难倒西南石油大学。在2011年专业建设之初,他们就规划设计出一间世界首创的全尺寸虚拟实验室,全景再现了海洋钻井、采油等平台及综合操作。

“从设计构造,到实验取材,再到装置调试的每一步,整个实验室的设计可谓精益求精。”西南石油大学副校长郭建春表示,虚拟实验室旨在让学生通过穿越式体验,掌握海洋油气勘探开发的各项工艺和流程。

同时,学校还创建了世界首个海洋非成岩天然气水合物固态流化开采实验室,建成国内领先的海洋油气工程实验室,自主研制了“海洋波流同造实验水槽”等8套特色实验教学系统,为学生开展自主创新实验和数值模拟研究提供了平台。

“同学们第一次去,都惊呼‘太棒了’!大家都有机会动手操作,感觉像处于生产环境中。”海洋油气专业本科生刘洋告诉《中国科学报》记者。

与虚拟仿真实验室的“亲密”接触,在校内共分为三个阶段。据海洋油气工程教研室主任杨志介绍,第一阶段是感性认识,组织大一新生前来参观,增强专业认同感;第二阶段是课程学习,一些实验在虚拟仿真实验室开展;第三阶段是课外开放实验,学生自主选择创新性题目,在虚拟仿真平台等进行扩展研究。

值得一提的是,虚拟仿真实验室还可以在指导老师、学生的共同努力下,不断实现功能完善。比如,模拟钻井从前只能完成一开始的钻井过程,但不能完成最后的完井过程,通过师生模拟开发,把整个过程变得更加完善。此外,正如开篇的场景,虚拟实验中还会随机出现各种故障,比如井喷、井漏等突发情况,需要学生完成应急操作,进而不断提高他们的综合训练能力。

虚实结合的工程实训

就像打游戏“通关”一样,完成以上的校内实践教学任务的学生,将在大三暑假来到位于天津的中海油实训基地。

当1万平方米全尺寸海上仿真平台展现在刘洋面前时,他的“眼前豁然开朗,明显地感觉到设备特别大”。

“学校与工厂的虚拟仿真最大的区别在于,前者是虚拟实验室,后者是实体仿真工厂。” 刘洋说。

杨志告诉记者,由于海上作业安全要求高,在没有取得“出海五小证”之前,甚至连正式员工也不能登上平台作业。因此,一个1:1仿真平台成为了新员工入职、大学生实训的最佳场所。

“相比较单纯的理论学习,企业课程从最初的地质到油藏,再到钻井、完井、采油的过程,先讲解理论再讲解现场知识,不仅让我们感受到不同岗位的职责,也感受到工作中实际存在的危险。”刘洋举例,打开阀门时,操作人员所站的位置必须侧向阀门,正对阀门会被打开时产生的高压伤到,“而这的确要在工厂中才能了解”。

让他大开眼界的还不止如此,在中海油研究院内,安装了远程专家辅助系统的司钻平台吸引了刘洋的注意力。“即便在遥远的海上作业出问题,也能通过该系统实现远程指导,科技感十足。”刘洋说。

事实上,西南石油大学在学生培养方面的校企合作由来已久,据杨志介绍,从专业建设之初,校方就在培养方案、教材编写等方面请来了中海油专家作指导。

值得一提的是,短短4年间,在校企的共同努力下,团队主编出版19 本教材,参编1 本国家级规划教材。其中,13 本教材被7 所兄弟高校采用。电子科技大学校长、中国工程院院士李言荣夸其“填补了该领域教学理论空白”。

第二课堂拓宽内涵

在西南石油大学逸夫楼内,70多名海洋油气工程专业本科生正在紧张地进行着比赛。比赛为时一小时,每个人要针对PIPESIM(油田广泛使用的一种工程设计软件)培训所设计的问题进行程序设计,时间一到马上提交,由任课教师约请校外专家共同评判设计的可行性。

第二课堂是工科建设的重中之重。在西南石油大学,校方不仅邀请企业人士、校友入校开设技术讲座、培训工程软件,还与中海油的专家们一起出题,以专业竞赛方式检验学生工程软件、办公软件的学习成果。

运用软件模拟现场环境,解决复杂问题并预测问题走向,是现代实际生产中常见的应用。然而,受到课时限制,一些实用性强的软件不得不挪到第二课堂展开。

“我们的竞赛结合海上油田的实际,让学生进行设计,并利用常用的办公软件PPT、Excel展示。除了专业知识外,还注重了通用知识的学习。参加竞赛不仅可以获得学分,还能获得证书等奖励,相当于给将来就业添加了一块砝码。”杨志说。

近年来,海洋油气工程专业的学生由小竞赛走向了大竞赛,在石油工程设计大赛、国际钻井平台设计大赛等中屡创佳绩。学科竞赛国家级以上奖励17项,省部级奖励10项,本科生的课外创新实践覆盖面达100%,首届毕业生就业率超过90%……

曾获国际海洋钻井平台设计大赛冠军的毕业生李骏说:“丰富的实验实践系统拓宽了第二课堂的内涵,在这里我们可以做开放实验,开展科技实践活动,完成课程设计,准备学科竞赛等,动手能力和创新意识都得到了提高。”

“正是因为在学校的知识储备,让我得以平稳过渡到工作中。”已在中海油工作的学生饶兴龙说,深水钻井平台就像流动的国土,而作为当代海洋油气学子,“我们已作好准备迎接挑战”。

《中国科学报》 (2017-12-26 第6版 动态)
 
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