“上天容易入地难”。石油深埋地下，无论是石油在地层孔隙中渗流，还是从深达数千米的地层中采油，都存在不可视性和不可及性。当学生操作实体设备模型时，无法直观了解到地层和油管中石油的流动情况，学习迁移效率低。
采油生产系统涉及到的装备种类繁多、结构复杂、地面位置分散。实体实验模型无法深入地层、占地面积大、部件多、建设成本昂贵、维护保养困难。如，国内常用的采油设备包括双驴头抽油机、直线电机抽油机等上百种，且需要在钻数百米深的配套实验井筒以下入实验用的深井抽油泵，建设成本高、环保要求高。
采油的生产环节无法依靠有杆抽油系统的实体模型进行模拟。一方面，实体实验设备不能模拟数千米井下高温高压的井下恶劣工况；另一方面，室内小型有杆抽油系统（抽油机）实验模型受力情况与井下存在巨大差异，无法形成真实的示功图，影响学生对真实有杆抽油系统故障示功图特征的判断和理解、影响对操作者事故处理能力的培养。
综上，使用“不可视、不可及、不可逆、高危险和高成本”有杆抽油系统虚拟仿真实验教学软件模拟真实的采油生产过程，可以通过人机交互将操作结果及时反馈给学生，从而让操作者掌握地下不同工况下的生产情况和故障特征、判断和解决出现的有杆抽油系统复杂故障；还可训练学生对有杆抽油系统生产装置的操作能力；避免实验中的危险性和对设备损坏的不可逆性，有利于节约建设和维修资金。所以，本软件的应用，不仅丰富了使用教学内容、拓展了实践领域、提升了真实工程现场的体验感，而且提高了实验效率、减少了维护成本，降低了实验风险，所以具有较强的实用性。
有杆抽油系统由原动机、抽油机、抽油杆、抽油泵、井下管柱和井口装置以及地下油层组成，包含地层向井筒供液及原油从井底流动到井口两个流动过程。本实验通过有杆抽油系统仿真，研究地层与井筒流动过程之间的协调性、油层改造措施的增产作用和生产参数的合理性，并诊断井下工作状况。原理为：
1）有杆抽油系统的生产协调性和增产措施
油井流入动态反映了油藏提供原油的能力，井筒多相管流规律反应了油管将地层供给的原油输送到井口能力，这两个过程共同决定了油井产量。对油层采用了水力压裂等增产措施后，油井流入动态会改善；合理的有杆抽油装置运行参数，能保证地层流入油井的原油被安全高效地抽汲到地面。两个流动过程协调生产，才能获得稳定的产量。
2）有杆抽油泵泵效及其影响因素分析
有杆抽油泵实际排量与理论排量之比为泵效，提升泵效即可以提高有杆抽油系统的产量。实验通过限定参数敏感性分析，可让用户分析冲程、冲次、抽油杆直径、抽油泵泵径等对泵效的影响，优选有杆抽油设备型号和设计生产方案。
3）地面（光杆）示功图及有杆抽油系统工况诊断
有杆抽油泵是井下的信号源，抽油杆是信号传递媒介，在地面可测取示功图以判断有杆抽油系统地下部分的故障，该方法称为工况诊断。
<1> 选择“节点系统分析研究”模块，用户在出现的窗口中设定油井的地层参数和流体物性参数；选择射孔完井IPR曲线计算方法，保存计算参数；用户设定不同流量，计算井底流压，计算完毕后保存数据，生成并保存IPR曲线；检查IPR曲线是否正确，若不正确，返回实验重做。
<2> 压裂地层IPR曲线计算。选择对地层进行压裂的IPR曲线计算方法，设置压力、裂缝半长、裂缝渗透率等不同的压裂参数，保存计算参数；改变压力、裂缝半长、裂缝渗透率，再重复操作两次，生成并保存地层压裂增产后IPR曲线；用户选择最合理的IPR曲线，并保存IPR曲线；
<3> TPR曲线计算。用户在出现的“TPR计算”窗口中设定油井的地层参数和流体物性参数，保存计算参数；用户设定不同流量，计算泵排出口压力，计算完毕后保存数据，生成并保存TPR曲线；
<4> 协调点分析。用户在出现的“协调点分析”窗口中，观察TPR和IPR曲线的交点，在文本框中输入交点的压力和产量。若无交点向教师报错，提醒修改井口压力，停止实验；
<5>敏感性分析。用户进入有杆抽油泵敏感性分析研究窗口，在显示的窗口中设定有杆抽油系统的设备型号和生产参数等，依次拖动滑块，分析冲程、冲次、泵径、抽油杆直径对泵效的影响，保存对应参数与泵效的关系曲线，进行敏感性分析，选择合理的生产参数；
<6>开机检查。用户进入有杆抽油系统生产及诊断窗口，检查抽油管线是否通畅；检查光杆、悬绳器滑轮、润滑油、刹车、螺丝等；检查保险丝开关、启动开关、电阻等；
<7>启动抽油机的操作。检查抽油系统有无异常声音；检查各部件有无振动现象；检查减速箱及各轴承部位有无漏油现象、确认压力、温度等数据正常；
<8>测取井下部分的生产产数。选择地下观察按钮，观察抽油泵，设置不同的抽汲参数，研究井筒中多相流体运行情况，保存井筒中的流体流动结果；
<9>示功图诊断。选择地面示功图按钮，测取并保存地面示功图，分析抽油泵工作状态，计算抽油泵实际排量，研究气体对抽油泵泵效的影响，关闭抽油机；
<10>安全、环保、经济性评价。显示生产结果窗口，采集生产参数、判断有杆抽油设备安全、环保、经济性评价结果，并保存计算结果到临时数据库；
<11>工作制度优化。输入重复进行4次以上实验操作；选择“停止实验”。在软件显示的窗口中显示保存的临时方案，分析有杆抽油系统工作状态，计算工况指标，选取最优方案，选择“保存”按钮，记录实验结果。选择“生成实验报告”按钮，填写主观性内容后提交实验报告，实验结束。