教学资源和平台
三维严肃游戏虚拟仿真平台
（1）交互和漫游式井控虚拟系统
为了解决上述基于半实物仿真系统投资大，实验和实践操作只能在安装仿真设备的场所进行、可同时实验的人数受限， 以及无法实现异地多人协同工作、无法实现网络共享等方面的不足，皇家永利组织团队，采用严肃游戏理论，基于油气钻采行业规范、 现场操作规程及经现场实践验证过的成熟的理论计算模型，以计算机软件技术为核心，综合应用计算机三维图形技术、计算机仿真技术、人机交互技术、 多媒体技术、网络通讯、数据库技术等，开发了可在PC机运行的虚拟仿真实验实训系统。这类系统可节约实物仿真系统的硬件成本，增加仿真实验的灵活性、 趣味性和实验人员参与的主动性。根据需要，可设计为单机版和网络版，便于学生灵活安排实验时间和地点，充分利用网络和计算机资源， 完成教学大纲规定的理论实验和技能实践，可增加资源的共享性程度和受众面。
目前单机版的油气钻井井控虚拟实验教学模块已开发完成并已投入使用。
功能和效果：
应用该系统，实验和实际操作技能训练人员可通过人机界面，交互式设置地层条件、井眼条件，并根据地层条件和井眼条件配置作业设备、工程施工参数， 系统根据这些数据，生成虚拟的地层环境、井筒环境、地面及井下作业装备环境。用直观的三维实时动画和虚拟设备上的实时数据来反映设备的运行状况、 井眼结构及地层环境、井内流体及地层流体的流动状态、理论或模拟数据的动态显示，模拟异常情况及现象，并对操作过程和操作情况进行跟踪评价。
实验者可扮演某个工作岗位，在井场中漫游，通过操作虚拟设备和观察虚拟仪器仪表数据，根据所学知识，不断分析判断作业工况， 调整实验参数来完成相关的实验和技能训练项目，实现油气钻井井控原理、现场应用实践和工作操作技能的有机结合。 能实现上述半实物仿真钻井及井控模拟器的井控方面的教学实验和技能实践功能。系统如图1～图6所示。
图1钻井井控虚拟实验教学系统
图2钻井井控虚拟拆装实验教学模块
图3虚拟仿真实验条件设计、设备配置人机界面
图4三维虚拟仿真井场中交互操作与参数调整
图5三维虚拟仿真井场中交互漫游
图6 虚拟仿真实验过程纪录和实验数据分析
该系统支持的专业面、课程和实验项目与半实物仿真操作系统相同。
（2）油气开采安全事故仿真系统(含应急预案)
油气开采过程中，由于特殊的高温、高压、腐蚀作业条件和油气易于扩散的特性，也可能含有硫化氢等有毒气体，作业过程中发生安全事故， 一旦处置不当，容易造成巨大的经济损失和人畜伤亡、环境污染等社会危害。这种高危、复杂的工程事故无法用实际实验来反演和分析， 只能基于计算仿真技术再现事故过程、分析原因及后果、给出应急处理策略、规划公众逃生方案等。皇家永利已将油气安全事故仿真分析的科研成果用于教学， 已完成井喷失控仿真分析平台的建设，可用于石油与天然气工程相关专业的油气开采风险识别及安全教育，也可作为社会公众共享资源， 普及油气开采风险及应急逃生知识。典型事故仿真如图7～图9所示。
图7井喷原因、过程虚拟仿真反演
图8 “虚实”结合的井喷失控有毒气体复杂地形扩散仿真分析系统
图9 井喷应急方案演练虚拟仿真实验教学系统
通过对这些虚拟仿真实验教学资源的合理利用、持续建设与共享，可满足石油与天然气工程相关学科实验教学需求，克服了真实实验过程中成本高、 资源（包括能源和试验原材料）消耗大、环境污染严重等缺点。能够较好地为本科生、硕士生和博士生等不同层次人才开展基础实验、创新实验， 培养其工程实践能力和创新能力。也可为企业提供职工职业技能训练和职业技能鉴定服务。