石油工程技术是解决如何将几千甚至近万米深的地下油气资源经一条人工建立的通道采到地面，并经地面管道和集输站场分配和处理的相关技术。涉及油气钻井工程、油气开采工程、油藏工程、油气储运工程、流体力学等专业领域。由于工程作业往往涉及沙漠、戈壁、海洋等恶劣地面环境，以及具有高温高压(如有时温度高达200°C、压力超过100MPa)的深部地层、小尺寸井眼等地下不可及环境，同时油气勘探开发不仅涉及大型的工程施工，还涉及到微观的多孔介质特性以及流体的渗流规律研究和分析，由于油气勘探作业和生产事故具有典型的不可逆性，加之油气产品具有易燃、易爆、易扩散甚至具有有毒成分(如高含H2S、SO2)等特殊性，便形成了油气钻、采、输作业的高投入、高风险、工艺复杂、要求理论与实践经验紧密结合的工程技术特点。 

目前，随着油气勘探开发难度的不断加大，国际油气资源特别是海洋油气资源竞争日趋激烈。为了提高勘探开发进度，降低开采成本，石油工程领域不断应用和推广新技术、新设备、新工艺。这种工业需求形势对高校培养石油与天然气工程相关专业的技术人才提出了新的要求，即高校在人才培养的过程中，除应让学生掌握扎实的专业理论知识，还应使学生受到系统规范的工程技能训练，熟悉未来复杂的工作环境和要求，毕业生到企业的相关岗位后，能很快适应本职工作，并在工作中结合生产实际，发挥创造性，提高生产效率。实践证明，全面系统的课堂理论教学与实验教学以及工业实践实训有机结合，是实现对人才培养要求的有效方式。

油气钻井与完井工程是投资大、风险高、技术密集的隐蔽地下工程，要安全、高效地建立一条优质的油气流动通道，涉及多工种的协同作业。钻一口井的周期都在几个月的时间有的甚至超过一年，在人才培养过程中，与钻井与完井工程相关教学涉及的大部分实验和工程实践技能训练往往由于规模大、设备多，加之各种工况条件的约束和限制，根本无法在常规实验室或在一个井队完成，有的实验项目和内容也无法在有限的几周或几天内全部体现，加之钻井作业每天的成本消耗较高，作业现场现代化的大重型机械设备密集，对于没有任何工作经验的学生而言，受到意外伤害的可能性大，如果操作失误，有可能引起巨额的经济损失和严重的社会公共安全事故。有些实验根本就无法在常规实验室的实验设备上完成和在生产现场重复或再现，如井喷的理论与现场处理技能、井下复杂事故处理的理论和实践技能等。

油气开采工程担负着使地层中的油气稳定、高效、持久地从地层流到井底，并从几千米深的井底有控制地举升到地面的重任。涉及酸化/压裂等大型的地层改造工程、不同埋藏深度的复杂流体的渗流规律以及流体被举升至地面的配套技术及维持井筒生产寿命与安全修井技术等。许多与生产密切相关的实验项目由于规模大、高温、高压、腐蚀、毒性等无法在常规教学实验室进行，同上述钻井工程一样，由于受企业生产制度和安全方面局限，学生某些生产实践项目无法在生产现场进行。

油气储运工程是连接油气开采和终端用户的纽带，涉及到油气的收集、站场处理和储存等技术。油田内的油气管网长度高达数千公里甚至上万公里，还有大量不同规模和类型的油气处理站场和各型油库等。其工艺过程中的风险与上述钻、采工艺过程相似，大量与生产相关的实验难以在常规的教学实验室中进行，如压缩机和泵等设备的启停、油气管道的泄漏应急处理、复杂管网系统的运行操作、油库的收发油作业、油气管道和设备的腐蚀过程、油气净化处理等，同样受企业生产制度和安全方面的限制，学生在企业现场实习时无法进行实际操作，导致学生对油气储运工艺系统和一些事故工况的应急处理缺乏足够的认识。

海洋油气钻、采、输工程面临特殊的海洋环境，作业场所远离陆地，海洋油气的勘探开发系统要求比陆地更高。由于平台空间有限，作业风险更大，安全要求更高，更是无法接纳学生参观或实践，这在过去、现在甚至将来相当长一段时间内都将是高校海洋石油工程实验实践教育的一个薄弱环节。

鉴于此，随着石油工业的发展，在石油高校原有的实践教学条件和机制下，在油田现有的生产体制下，全面实现对石油与天然气工程相关专业学生理论教学与工程实验实践的有机结合难度大，难以及时培养和满足当前油田企业对高质量人才需求。为了弥补石油与天然气工程相关专业实践教学所存在的不足，多年来，我校进行了研究和探索，并认为利用虚拟现实技术、仿真技术、多媒体技术、人机交互技术、数据库技术和网络技术等与油气工业勘探开发工程实际相结合，建立虚拟和仿真实验实训平台，是有效开展石油与天然气工程相关专业的实验实践教学并避免环境恶劣、规模大、投资大、风险高的有效途径。