[發明專利]分布式鉆井模擬系統及操作方法

有效

• 申請號: 200910216126.1
• 申請日: 2009-11-03
• 公開（公告）號: CN101789191A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 陳利學;田永生;梅大成;龔捷;胡衛東;鄭巧;趙剛
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鉆井模擬系統和模擬方法，特別是涉及一種分布式鉆井模擬系統及模擬方法。

背景技術

目前，國內外現有的鉆井模擬器多采用集中式的系統結構，其可靠性和強壯性較低；加之其采用普通的動畫技術，圖像顯示模糊，不流暢，缺乏真實感；并且顯示屏幕采用普通大小的屏幕來展示鉆井過程，圖形展示缺乏必要的沖擊力和沉浸感。另外，目前國內外新型鉆機大多配備頂部驅動鉆井裝置，但現有的鉆井模擬器大多實現的是基于轉盤驅動的模擬，即使采用了頂驅方式，但其模擬較為粗糙，而且對于鉆井事故和井下復雜情況的模擬也不夠全面和詳細，缺乏一定的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有鉆井模擬器的不足，提供一種分布式鉆井模擬系統及模擬方法，該鉆井模擬器采用基于先進的計算機網絡及分布式系統結構，前端學員控制臺操作系統采用嵌入式系統設計，系統設計、制造和測試采用工業標準，系統運行穩定、可靠；圖形動畫采用全三維實時動畫技術，操作者能根據圖形反映的位置及狀態進行鉆井操作，真實感強；圖形展示采用大環幕圖形展示技術，鉆井過程中的所有畫面具有更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內容以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果；鉆井驅動方式采用高度仿真的頂部驅動模擬，更能適應技術的變化，滿足市場的需求；基于事件驅動的鉆井事故與井下復雜情況處理技術可對鉆井員工進行事前仿真培訓，提高安全性。

本發明的發明目的是通過以下技術方案實現的：分布式鉆井模擬系統，它包括節流管匯、高壓管匯、防噴器控制臺、阻流器控制臺、遠程控制臺、司鉆控制臺、教師控制臺和圖形投影單元；其中，司鉆控制臺模擬實現對絞車的升降控制，對轉盤的轉速控制、對泥漿泵的調速控制；采集絞車離合器位置、絞車檔位、轉盤離合器位置、轉盤檔位、泵調節器位置、柴油機功率調節器位置等；監測懸重、鉆壓、鉆機氣源壓力、泥漿密度、泥漿黏度以及泥漿失水等參數。防噴器控制臺的基本功能是對防噴器中各組件進行開、關控制；對立管壓力、套管壓力、鉆機氣源等進行監視。阻流器控制臺的基本功能是關井后及壓井作業時監視立管壓力和套管壓力；壓井時控制立管壓力和套管壓力；壓井時計量排量(替入量)。遠程控制臺由PLC控制步進電機帶動手柄完成對防噴器中各組件進行開、關控制。高壓管匯仿真控制鉆井液流通路徑。節流管匯仿真控制鉆井液流通路徑，通過液壓閥控制井口立管壓力套管壓力。教師控制臺由2臺高性能計算機構成，分別是主控計算機和圖形處理計算機。主控計算機的基本功能是存儲和設置模擬參數、運行主控程序、圖形控制、計算并繪制參數曲線、成績評定及學員管理、采集前端設備參數及控制前端全部受控儀表及執行機構等。圖形處理計算機與主控計算機通過以太網絡連接，采用TCP/IP通訊協議，基本功能是顯示靜態背景圖、顯示轉盤工作、鉆柱運動、地層分層等受控動態圖形、顯示自動動畫、顯示記錄曲線。圖形投影單元由以較高分辨率和亮度的高性能投影儀及大尺寸屏幕構成，圖形投影單元與圖形處理計算機連接，將全部圖形投影到大屏幕幕布上。司鉆控制臺、遠程控制臺、防噴器控制臺和阻流器控制臺通過西門子點到點協議PPI協議互聯，教師控制臺通過PPI接口與PPI協議連接，節流管匯與阻流器控制臺連接，高壓管匯與防噴器控制臺連接。