[发明专利]海洋石油水下生产虚拟仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟仿真系统，尤其涉及一种海洋石油水下生产虚拟仿真系统。

背景技术

随着我国海洋石油工业的迅猛发展，海上油气田的开发进入蓬勃发展的阶段，国家相继在东海、南海储油海域正在建设或规划了一系列的海上油气田开发项目。在深海石油开发项目中，海底生产系统的整体布局、连接方案设计、生产设备选择是其中非常重要的设计工作。而现阶段这些设计工作，还停留在“图纸上绘制”的阶段，即借助计算机辅助设计平台，在海底平面地形图上进行水下生产系统的布局设计。这种传统设计方式限于二维呈现，方式不但不直观，而且工作量较大。设计人员通常采用手工作图法进行分析计算，由于计算繁琐，测量误差较大而容易出错，而且消耗大量的人力物力。另外，海洋石油开发项目属于国家战略开发项目，投资巨大，在项目规划、设计、建设阶段往往要通过大量的审批和验收工作，在和各级政府、非专业人士交流时，平面图形的二维呈现方式严重制约了其对海底生产系统的理解，为项目的规划、设计工作增加了不必要的障碍。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种整体布局方案设计的水下生产虚拟仿真系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种海洋石油水下生产虚拟仿真系统，包括：

海洋环境及油藏地质构造模块，存储海床地貌的三维地形模型；

水下生产系统三维模型库，存储水下生产系统的三维部件模型；

整体布局及连接方案设计模块，与海洋环境及油藏地质构造模块、水下生产系统三维模型库分别相连接，并从海洋环境及油藏地质构造模块中导出海床地貌的三维地形模型，从水下生产系统三维模型库中导出水下生产系统的三维部件模型，将三维部件模型按照布局原则布置在三维地形模型上；

结果显示及输出模块，与整体布局及连接方案设计模块相连接，结果显示及输出模块提供三维漫游显示自动生成算法，提供模型参数、特征坐标信息的查询，提供预制生产系统主要部件安装过程的动画演示功能，提供水下生产系统整体布置三维图和平面图的自动生成功能，提供水下机器人ROV干涉报告的自动生成功能；以及

文件管理模块，与整体布局及连接方案设计模块、结果显示及输出模块分别相连接，对海洋石油水下生产虚拟仿真系统涉及的文件和数据进行管理。

本发明的海洋石油水下生产虚拟仿真系统中，整体布局及连接方案设计模块包括布局设计模块、信息查询模块、UCS与取点模块和辅助设计模块，其中：

布局设计模块用于导入三维地形模型和三维部件模型，在三维地形模型上进行整体布局，对三维部件模型之间进行管线连接设计，并进行水下机器人的干涉判断；

信息查询模块用于对三维地形模型及三维部件模型进行属性查询；

UCS与取点模块用于进行取点操作；

辅助设计模块对三维地形模型及三维部件模型进行包括快速选择、对齐、清理、创建视图的操作。

本发明的海洋石油水下生产虚拟仿真系统中，结果显示及输出模块包括三维显示及查询模块、动画显示模块和图形及报告模块，其中：

三维显示及查询模块，实现水下生产系统整体布局的三维动态漫游显示功能，提供三维漫游显示自动生成算法，提供模型参数、特征坐标信息的查询；

动画显示模块，实现将预先针对水下生产系统关键部位安装过程制作的动画提取并演示的功能；

图形及报告模块，实现从三维虚拟场景中导出水下生产系统整体布置三维图和平面图，生成水下机器人干涉报告。

本发明的海洋石油水下生产虚拟仿真系统中，海洋环境及油藏地质构造模块，提供的信息包括海洋油气田采油区域表面范围经纬度、水深、压力、水密度、和／或盐度。

本发明的海洋石油水下生产虚拟仿真系统中，水下生产系统三维模型库为开放式，用于新增三维部件模型。

本发明的海洋石油水下生产虚拟仿真系统中，水下生产系统三维模型库的三维部件模型包括管汇、采油树、管道终端、跨接管、海管、海底分配中心和水下机器人。

本发明的海洋石油水下生产虚拟仿真系统中，管汇、采油树和海底分配中心实现参数化建模功能。

本发明的海洋石油水下生产虚拟仿真系统中，整体布局及连接方案设计模块，提供坐标系统生成算法，提供水下生产系统整体布局算法，提供水下管线的快速连接算法，将三维部件模型按照布局原则布置在三维地形模型上，通过海底管线、跨接管、管道终端实现海底各生产系统的快速连接。