石油天然气工程类专业实训基地建设实践

韩福勇

(天津石油职业技术学院， 天津 301603)

天津石油职业技术学院以服务油田和地方经济建设为办学方向,覆盖石油天然气工程类的油气开采技术、钻井技术、石油工程技术、油气储运技术、城市燃气工程技术等5个专业。学院的石油天然气工程类专业实训基地是教育部与天津市人民政府共建的滨海新区技能型紧缺人才培养基地,也是中国石油化工协会认定的石油和化工行业职业教育与培训全国示范性实训基地。为满足智慧油田建设的需要,有必要建设集理论学习、虚拟现实、实操仿真为一体的仿真实训室,形成与实践教学体系相配套、能满足智慧油田发展趋势的实训基地建设方案,推动高质量的实践教学开展,培养高质量的石油天然气工程技术技能人才[1-2]。

1 石油天然气工程类专业实训基地的功能

石油天然气工程类专业实训基地建设始终遵循高等职业教育规律,特别是遵循石油和化工职业教育特点,对接天津市十大支柱产业之一的石油化工,依托中国石油天然气集团有限公司(简称“中石油”)的优势办学,服务京津冀区域经济社会和石油天然气行业的发展。

1.1 满足教育与培训服务的需求

发挥校企协同共建实训基地的优势,根据石油天然气工程类专业的发展需要,建设先进的实训硬件环境,构建工学交替、分段递升的实践教学体系。不但满足实践教学的需要,还要满足石油企业员工培训的需要。实训基地的建设注重操作技能和流程性训练与培训,培养学生和石油企业员工油田生产的实操一体化能力、数据分析与调控能力、标准化作业能力、故障分析处置能力和协同创新能力[3-4]。

1.2 推动科技创新与基地品牌建设

依托实训基地,学校与石油企业合作开展技术攻关,包括共同申报科研课题,共同申报专利或进行技术转让,技术创新成果可以直接在石油企业应用和推广。依靠科技创新推动实训基地的品牌建设,以基地的品牌建设带动学院的招生就业和创新发展[5]。

1.3 提升社会服务能力

与天津市人力资源和社会保障局以及行业协会开展合作,加强实训基地的教学资源建设,发挥油田企业的人才与技术优势,面向社会进行职业培训、鉴定和认证,满足社会和区域经济发展的需要。我校与大型跨国企业中法地质公司共建实训基地,共同培养学生；利用校外实习基地以及学院的技师工作室为油田企业培训员工。我校还与中国石油大学(华东)合作开发国际化合作办学项目,为学生搭建职业生涯发展平台[6]。

2 实训基地建设对标管理

2.1 标杆选择

依据教育部石油和化工职业教育教学指导委员会高职石油天然气工程类专业委员会每年对各成员校的信息采集数据,结合互联网媒体信息进行综合分析,以石油工程技术专业的实训基地作为典型分析对象,从12所开设有石油工程技术专业的高职学院中,选择综合实力较强的大庆职业学院、克拉玛依职业技术学院、承德石油高等专科学校和湖北科技职业学院等4所学院为标杆进行对比[7-9]。

2.2 标杆对比

运用模糊分析法,与大庆职业学院、承德石油高等专科学校和克拉玛依职业技术学院等国家示范校相比,我校石油工程实训基地在实训条件、实训室数量、实训规模上都具有一定的领先优势,实训基地建设情况见图1。

图1 实训基地建设对比图

根据各学校的统计数据和教育部石油和化工职业教育教学指导委员会高职石油天然气工程类专业委员会信息采集表,运用层次分析法(AHP)找出影响实训基地先进水平的关键指标,对一级指标和二级指标分别赋予权重,开发出校内实训基地建设水平评价模型,运用Minitab、SAS等统计分析软件进行定量评价分析(见表1),定量分析结果与图1所示的结论吻合度较高[10]。

表1校内实训基地水平评价表

2.3 对标分析结果

通过与国内相关石油高职院校的石油天然气工程类专业实训基地进行对标分析,天津石油职业技术学院有些实训室建立时间较早,实训项目的开发落后于油田现场,需要进行升级调整。对照今后智慧油田的建设方向,需要新建基于新技术、新理念的实训基地,完善实训基地的功能,确保并扩大学院石油天然气工程类专业实训基地在石油高职学院中的领先地位。

3 石油天然气工程类专业实训基地的建设内容

3.1 已建实训基地的状况

自天津石油职业技术学院开办以来,在石油天然气工程类专业实训基地的建设中注重内涵建设,借鉴石油企业的文化与管理制度,加强对学生专业技能与职业能力以及工匠精神的培养。学生需依照石油企业的标准完成实训基地的实践学习,以适应石油企业岗位实际工作的技术技能要求[11-12]。目前,石油天然气工程类专业建有5个专业实训基地。

3.1.1 石油工程技术专业实训基地

石油工程技术专业实训基地总面积300 m2,有3个实验室,实训设备总值近200万元。

(1) 石油工程采集输实训室。实训室将油气开采、地面集输、注水处理等工艺有机结合在一起,真实、全面地展示了石油天然气矿场外部结构及主要设备,有操作工位30个。

(2) 排水采气实训室。可以真实地模拟演示各种排水装置排水采气操作,操作工位12个,可以进行排水采气10多个实训项目。

(3) 油井远程视频监控实训室。能模拟油田现场调度室工作场景,可以进行远程监控、抽油机远程启停操作等10多个实训项目。

3.1.2 钻井技术专业实训基地

钻井技术专业实训基地实训总面积3 000 m2,有 3个实验室,设备总值1 000余万元。

(1) 钻井实训中心。拥有大庆130-Ⅱ型钻机1套,可完成场地工操作、内外钳工操作、泥浆工操作、井架工操作、司钻操作等5个实训项目。

(2) 钻井技术综合技能实训中心。拥有PDS-8型钻井模拟操作考核器1台,可以完成正常钻进及接单根操作。

(3) 钻井专项技能实训室主要包括5套5 m高的井架起升装置和固井模拟操作装置,可完成井架起升、注水泥操作等实训项目。

3.1.3 油气开采技术专业实训基地

油气开采技术专业实训基地总面积2 000 m2,有7个实训室,实训设备总值650万元。

(1) 修井实训室。设备操作台采用450修井操作台,能够真实再现作业现场的情况,能够模拟小修作业28项、大修作业22项、井下井控操作20余项。

(2) 压裂酸化实训室。设备操作台采用2000压裂车机组,可进行远程控制和本地控制操作训练,能够模拟各种工况下的压裂、酸化操作30余项。

(3) 采油一体化实训室。能够满足采油工程教学需要,可让学生在教室内学会简单采油操作,在学中做、做中学。

(4) 石油HSE实训室。能够模拟进行心肺复苏操作和简单现场急救处理,以及有毒有害气体的监测操作培训。

(5) 采油技能训练基地。配有7套井口装置及多种型号的抽油机,能全过程处理现场单井来油到计量站分离计量,再到联合站综合处理。

(6) 采油工具技能实训室。有49种1∶1.5的油田采油工具,可进行原理演示及拆装训练。

(7) 井下工具技能实训室。有53种1∶1.5的油田井下作业工具,可进行原理演示及拆装训练。

3.1.4 城市燃气工程技术专业实训基地

城市燃气工程技术专业实训基地总面积1 000 m2,有3个实训室,实训设备总值近400万元。

(1) 天然气长输实训室。包括天然气长输首站、增压分输站、末站、天然气储气库等4个单元,可完成压缩机启停、收发球、储气库注气和取气等近20个操作项目。

(2) 天然气储配实训室。包括天然气门站、LNG气化调压站、CNG加气站、CNG储气井等实训设备,可完成燃气供应与输配、燃气设备维护维修等20余个实训项目。

(3) 油品计量分析实训室。有油品燃点测定仪、油品闪点测定仪、油品恒温密度测定仪等油品参数分析设备38台,另含加油机及其配套设施2套,可开展实训项目10余项。

3.1.5 油气储运技术专业实训基地

油气储运技术专业实训基地总面积800 m2,4个实训场地,实训设备总值近350万元.

(1) 油气管道安装实训室。拥有重型铰板、热熔对接焊机、手动试压泵等实训设备,可进行管子铰板套扣、PE管热熔对焊、金属管外壁除锈等实训项目10余个。

(2) 油气储运技能训练场。拥有原油缓冲罐、分离器、过滤器、原油外输泵等实训设备20余台,可开设污水过滤器反冲洗、油气分离操作等实训项目10余项。

(3) 油气储运工艺仿真实训室。拥有天然气输送仿真软件、成品油油库储运仿真软件、原油处理联合操作站仿真软件、油气工程典型工艺单元仿真软件。

(4) 泵阀拆装与流体流动性分析实训室。拥有离心泵综合实验台、流体力学综合实验台等设备100余台。可完成离心泵串并联实验、伯努利实验、雷诺实验等实训项目10余项。

3.2 新建实训基地的规划

天津石油职业技术学院规划新建实训基地4个实训室(中心)。这些项目将于2020前陆续建成[13-15]。

(1) 钻修井一体化井控实训室。根据现场真实大型钻井台进行等比例缩小,利用泵向地下注水模拟地下出油情况。配置井控实训平台、钻井作业实训平台,购置远程控制台、井控司钻操作台、节流控制台、防喷器组合、预制井管汇、钻具等实训设备,可开展模拟钻井、修井中起下钻、正常钻进、接单根、井喷关井、现场事故处理和跑位等实训项目。按中石油标准建立钻修井一体化井控实训室管理制度,编制出国际化的操作规范和手册。

(2) 智慧油田生产一体化仿真实训中心。采用智能化、大数据分析技术是油田发展的方向。华北油田公司是中石油重点建设的数字化油田示范单位。学校利用企业的优势,校企合作共建国内石油院校首个智慧油田生产一体化仿真实训中心。该中心与油田现场实际生产区块连接,不仅可以模拟油气开采、集输全流程,还可以实时将油田现场生产场景、动静态数据传到控制中心。在实践教学的同时,还可以通过该平台进行油田区块生产分析和管理,对油田现场生产远程监控、现场数据传输,工作情景与在现场完全一致。学生不但可以真实地感受到现场工作场景,利用真实数据教学提高教学效果,而且可以进行现场的生产管理与分析。

(3) 石油天然气处理信息化仿真实训室。建设一个集实物与虚拟仿真为一体的信息化油田管理培训考核平台,包括井场、计量、污水处理、注水等4个模块。在学校现有生产设备基础上,通过改造部分硬件和配置相关仪器仪表,开发专用软件,建立中控室和离线仿真室。在管路无介质的前提下,以现场真实工艺数据为依据,模拟实现油田开采、注水生产过程各类参数,与现场完全一致。通过专用软件对工艺参数进行采集、处理,实现对采油作业的信息化管理。通过无线数字传输,实现油田远程操作,并对学生和培训学员的操作过程进行自动考核和记录。

(4) HSE虚拟仿真实训中心。建立HSE管理体系,服务于天津市区域经济。校企共建一流的综合性HSE虚拟仿真实训中心,持续提高全院师生安全技能、安全意识和安全素质,着力提升学院HSE管理水平、HSE培训和社会服务能力。HSE虚拟仿真实训中心按照安全知识培训、安全技能实训、HSE管理训练的需要,建设安全生产警示教育实训室、公共安全技能训练室、现场作业安全技能实训室、体感式多工艺HSE培训室、HSE管理能力提升训练实训室。

3.3 实训基地新建项目的预期效果

(1) 将为先进技术的培训提供支撑。按照中石油标准进行开发的实训项目将新增200余个,实训内容包括先进的钻井、修井、采油、井下作业设备的工作原理、工作过程和操作规范,以及油田多岗位的协作。

(2) 将提高学生和培训学员的油田信息化操作与管理水平。智慧油田生产一体化仿真实训能够提供真实生产作业操作控制模式、方法与环境,特别是通过校企互通,能将油田油井静态数据、动态数据、采油设备数据、工况数据等与实训设备和终端进行对接,展示基于数字地面、数字井筒、数字油藏的油田真实生产作业流程,促进实践教学与理论教学的融合。

(3) 将提高学院的安全管理与服务水平。HSE虚拟仿真实训中心的年培训能力达到2 000人次,将大幅提升学生和培训学员的安全意识和安全技能,成为天津市同类院校专业师生实习实训的开放性示范基地和天津及周边地区企业员工进行安全培训的理想场所,实现实训基地建设的增值服务。

4 关于校企协同管理实训基地的建议

4.1 建立校企协同育人的长效机制

学校应适应人才培养精准化、定制化趋势,快速搭建实训教学与市场需求的桥梁,使人才培养与行业发展同步、课程教学与企业工作融合、学习与创业一体,教学内容及方法手段更具针对性和适应性。我校石油天然气工程类专业采用工学交替、分段递升的培训模式(见表2)和“确定培养目标—建立教学体系—创新人才培养模式—实施人才培养方案—评价培养结果”5步培养方法,营造良性、稳定、可持续的校企互动环境,促进校企协同育人的长效机制的建立[16]。

表2 石油天然气工程类专业的人才培训模式

4.2 构建基于岗位能力递进的实践教学体系

按照“认识实习—专项实训—综合实训—顶岗实习” 构建四级实践教学体系(见图2),达到培养学生的基本能力、专业能力及综合能力的目的。利用校内石油天然气工程类专业实训基地的真实生产环境,对校内/校外实训进行一体化设计,使下厂实习和学校学习融通,确保学生理论扎实、技能过硬、素质优良。

图2 基于岗位能力的四级实践教学体系

4.3 校企协同提升实训基地的效益

深化高等职业教育改革,实施校企深度合作,共建稳健的实训基地。完善石油天然气工程类专业实训基地内部管理机构以及运作模式,增加政府、油田企业以及社会资金的投入,改善实训条件,引进高新技术,优化实训环境,切实将重心转移到培养学生技能、提高学生就业竞争力上来,共同提升实训基地的运作效益。

5 结语

石油天然气工程类专业实训基地整合了原有的实训室和仪器设备,实训软件更加科学、规范,极大地发挥了实训基地的功能。在智慧油田技术发展的背景下,石油天然气工程类专业实训基地的建设必须依靠校企协同建设,充分考虑仿真性、先进性、适用性、开放性和职业性,才能适应社会发展和学院自身发展的需要,满足企业对技能人才的需求,在技术服务增收创效方面发挥重要作用。