教學資源和平臺
三維嚴肅游戲虛擬仿真平臺
（1）交互和漫游式井控虛擬系統
為了解決上述基于半實物仿真系統投資大，實驗和實踐操作只能在安裝仿真設備的場所進行、可同時實驗的人數受限， 以及無法實現異地多人協同工作、無法實現網絡共享等方面的不足，我校組織團隊，采用嚴肅游戲理論，基于油氣鉆采行業規范、 現場操作規程及經現場實踐驗證過的成熟的理論計算模型，以計算機軟件技術為核心，綜合應用計算機三維圖形技術、計算機仿真技術、人機交互技術、 多媒體技術、網絡通訊、數據庫技術等，開發了可在PC機運行的虛擬仿真實驗實訓系統。這類系統可節約實物仿真系統的硬件成本，增加仿真實驗的靈活性、 趣味性和實驗人員參與的主動性。根據需要，可設計為單機版和網絡版，便于學生靈活安排實驗時間和地點，充分利用網絡和計算機資源， 完成教學大綱規定的理論實驗和技能實踐，可增加資源的共享性程度和受眾面。
目前單機版的油氣鉆井井控虛擬實驗教學模塊已開發完成并已投入使用。
功能和效果：
應用該系統，實驗和實際操作技能訓練人員可通過人機界面，交互式設置地層條件、井眼條件，并根據地層條件和井眼條件配置作業設備、工程施工參數， 系統根據這些數據，生成虛擬的地層環境、井筒環境、地面及井下作業裝備環境。用直觀的三維實時動畫和虛擬設備上的實時數據來反映設備的運行狀況、 井眼結構及地層環境、井內流體及地層流體的流動狀態、理論或模擬數據的動態顯示，模擬異常情況及現象，并對操作過程和操作情況進行跟蹤評價。
實驗者可扮演某個工作崗位，在井場中漫游，通過操作虛擬設備和觀察虛擬儀器儀表數據，根據所學知識，不斷分析判斷作業工況， 調整實驗參數來完成相關的實驗和技能訓練項目，實現油氣鉆井井控原理、現場應用實踐和工作操作技能的有機結合。 能實現上述半實物仿真鉆井及井控模擬器的井控方面的教學實驗和技能實踐功能。系統如圖1～圖6所示。
圖1鉆井井控虛擬實驗教學系統
圖2鉆井井控虛擬拆裝實驗教學模塊
圖3虛擬仿真實驗條件設計、設備配置人機界面
圖4三維虛擬仿真井場中交互操作與參數調整
圖5三維虛擬仿真井場中交互漫游
圖6 虛擬仿真實驗過程紀錄和實驗數據分析
該系統支持的專業面、課程和實驗項目與半實物仿真操作系統相同。
（2）油氣開采安全事故仿真系統(含應急預案)
油氣開采過程中，由于特殊的高溫、高壓、腐蝕作業條件和油氣易于擴散的特性，也可能含有硫化氫等有毒氣體，作業過程中發生安全事故， 一旦處置不當，容易造成巨大的經濟損失和人畜傷亡、環境污染等社會危害。這種高危、復雜的工程事故無法用實際實驗來反演和分析， 只能基于計算仿真技術再現事故過程、分析原因及后果、給出應急處理策略、規劃公眾逃生方案等。我校已將油氣安全事故仿真分析的科研成果用于教學， 已完成井噴失控仿真分析平臺的建設，可用于石油與天然氣工程相關專業的油氣開采風險識別及安全教育，也可作為社會公眾共享資源， 普及油氣開采風險及應急逃生知識。典型事故仿真如圖7～圖9所示。
圖7井噴原因、過程虛擬仿真反演
圖8 “虛實”結合的井噴失控有毒氣體復雜地形擴散仿真分析系統
圖9 井噴應急方案演練虛擬仿真實驗教學系統
通過對這些虛擬仿真實驗教學資源的合理利用、持續建設與共享，可滿足石油與天然氣工程相關學科實驗教學需求，克服了真實實驗過程中成本高、 資源（包括能源和試驗原材料）消耗大、環境污染嚴重等缺點。能夠較好地為本科生、碩士生和博士生等不同層次人才開展基礎實驗、創新實驗， 培養其工程實踐能力和創新能力。也可為企業提供職工職業技能訓練和職業技能鑒定服務。