油气钻井具有高风险、高投入、高科技三大特点，作业场所是面临海洋、沙漠、戈壁等恶劣地面环境和高温高压、有毒有害的深部地下环境。油气钻井具有地面环境恶劣、地下环境不可见、作业风险高、工艺复杂、设备多样等特点，采用原有的课堂教学手段难以直观形象地展示钻井过程。同时油田单位因生产任务重、安全要求高，很少接纳学生到作业现场实地培训[1-3]。

　　钻井队当班生产组由司钻(班长)、副司钻、外钳工、内钳工、井架工等成员组成，作业时需要多人多岗位立体交叉协同作业(见图1)，作业过程中各成员必须全程密切配合、互叫互应、行动一致[4]。这样高标准、严要求的团队作业模式对学校的油气钻井实践教学提出了新的要求和挑战，不但要培养学生的理论知识和实践技能，更要培养学生的团队合作能力和创新精神[5]。

　　图1 多人多岗位立体交叉协同的钻井作业

　　原有的油气钻井教学培训大多采用单人单次训练模式，培训岗位单一，主要为司钻岗位提供教学培训，其他岗位基本无法参与或参与度很低，难以实现多岗位、多工种协同作业。此外，原有的油气钻井模拟培训系统沉浸感差，现场模拟完成度低，难以真实呈现作业现场，学生无法身临其境地感知钻井作业场景，导致教学培训效果不佳[6]。

　　为满足实践教学需求，促进钻井教学培训科学化、规范化发展，加强专业教学资源建设，顺应教育信息化发展趋势，应用人机交互技术，将专业教学与实际工程应用相结合，设计和开发基于VR的多人协同油气钻井模拟系统(简称系统)，代替原有的课堂教学和现场培训，开展多人协同钻井作业模拟训练。这样不仅能大大降低培训成本，而且能保证学生的人身安全[7]。通过该系统，将不可见的井下复杂情况和地层环境可视化，可以实现针对井喷、有毒气体泄漏等事故的防喷、防毒演习训练，对安全生产具有重要意义[8]。

　　1 系统设计

　　2 教学应用

　　3 结语

　　在高校实验教学改革和油田单位创新技能训练的新形势下，采用先进的信息技术手段，将课程理论与工程实际应用相结合，设计并开发贴合实际生产的系统并推广应用。利用此系统，不仅能够满足油气钻井相关专业人才的基本技能和实践动手能力培养、考核及安全教育的需要，而且有效解决了原有钻井实践教学的难题，对推进实践教学改革、创新教学模式、提升学生的团队合作能力和创新精神具有重要作用。

　　参考文献

　　[1] 王永友,王琨,郭昭学,等.石油与天然气工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践[J].实验技术与管理,2019,36(12):23-27.

　　[2] 刘永辉,姚利,李早元,等.石油工程本科创新型人才培养的实践教学平台建设与实践[J].石油教育,2016(5):19-21.

　　[3] 王其军,王琨,吕栋梁,等.虚拟仿真平台建设促进实验室发展[J].中国现代教育装备,2021(7):62-64,68.

　　[4] 杨二龙,张立刚,王昶,等.信息化视角下的多角色协同式钻井及井控虚拟仿真项目建设[J].信息记录材料,2019,20(8):133-134.

　　[5] 董燕,代晓东.虚拟仿真技术在石油工程实验教学中的应用[J].实验科学与技术,2021,19(3):112-116.

　　[6] 李浩平.基于VR的油田钻井工程仿真系统的开发与实现[D].西安:西安石油大学,2020.

　　[7] 徐静.新时期VR在石油企业员工培训模式创新中的路径分析[J].企业改革与管理,2019(9):75-77.

　　[8] 米玲.基于VR技术的控压钻井节流回压远程控制系统的设计[D].成都:西南石油大学,2016.

　　[9] 冯其红,李晓东,马建民,等.石油勘探开发工业虚拟仿真实验教学中心建设[J].实验技术与管理,2014,31(9):1-4.

　　[10] 薛黎明,李华清,王豪杰,等.矿业虚拟仿真教学实验室建设研究与探索[J].实验技术与管理,2020,37(8):233-235,242.

　　[11] 马文顶,吴作武,万志军,等.采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践[J].实验技术与管理,2014,31(9):14-18.

　　[12] 刘磊,张嘉鹭.“新工科”背景下工程机械类虚拟仿真实验教学资源建设[J].实验技术与管理,2021,38(1):140-143.

王永友 郭昭学 王琨 王其军 孙扬　西南石油大学石油与天然气工程学院