[发明专利]井下作业模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井模拟系统，特别是涉及一种井下作业模拟系统。

背景技术

石油钻井是指利用专用钻井设备和技术，在经过勘探发现储油的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的圆柱孔眼，并钻达地下油气层的工序，要实现油气开采必须要熟练掌握石油钻井的专业知识和操作技能。井下作业是油田勘探开发过程中保证油水井正常生产的技术手段，是为了维护正常长期正常的生产过程所进行的修井作业。

然而，对于油田新进员工或石油相关专业学生，他们对钻井的过程、井下作业的操作或者发生事故时的处理方法都没有感性的认识，对于现场井下作业不熟悉。一旦出现操作失误或不慎，有可能引发严重的质量事故或安全事故，为国家和人民带来重大的损失。因此，钻井从业人员的上岗知识培训和专业技能培训显得十分重要。但由于几乎所有的钻井现场和设施都分布在野外，不可能将培训放到现场进行，如果仅依靠常规的课堂教学或实验室操作，由于缺乏形象逼真、直观生动的辅助手段和方式，不免陷入课程内容简单枯燥、学员学习效果差的尴尬局面，培训难以达到预期效果。

现有的钻井模拟主要有真实设备培训和钻井模拟设备培训两种方式：

(1)真实设备培训，存在以下问题：

①成本非常高，需要大场地，并且设备难以缩小，缩小设备在未量产情况下，成本更加昂贵；

②由于管道内部有流体，系统的使用、维护费用高；

③不能展现设备内部流动情况；

④操作错误可能发生危险；

⑤模拟泄露、管堵事故困难，且比较危险。

(2)钻井模拟设备培训，存在以下问题：

①不具备修井模拟设备；

②不能模拟修井作业，不能显示重要的修井事故及相应处理方式；

③较修井更为复杂昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种井下作业模拟系统，克服传统培训方式难度大、成本高、安全性差、考核难等弊端，操作台上的控制与显示与实际控制台保持一致，能模拟设备的所有操作，让操作设备的学员控制带压作业机的所有部件，根据作业的实际情况能实时显示相关参数，以达到与现场操作一样的效果，为井下作业培训提供一套科学、规范、高效、安全的培训考核新模式。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：井下作业模拟系统，它包括修井司钻控制台系统、阻流器控制台系统、防喷器控制台系统和控制单元，控制单元包括主控机、参数机和图形处理机，防喷器控制台系统通过PPI总线与阻流器控制台系统连接，阻流器控制台系统通过PPI总线与修井司钻控制台系统相连，修井司钻控制台系统通过串口总线与参数机相连，参数机和图形处理机分别通过通讯网络与主控机连接；

所述的修井司钻控制台系统、阻流器控制台系统、防喷器控制台系统均包括PLC控制器、前端可操作输入设备和前端输出显示设备；前端可操作输入设备包括多个开关、旋钮、阀门，前端输出显示设备包括指示灯、压力表和温度表；前端可操作输入设备和前端输出显示设备分别与PLC控制器相连，PLC控制器中设置有用于采集开关状态、旋钮值及阀门开度的状态数据采集模块，以及用于控制指示灯、压力表及温度表显示的输出控制模块；

所述的主控机上设置有用于根据开关状态、旋钮值及阀门开度数据，通过数学模型计算出指示灯状态、压力表数据、温度表数据、虚拟场景中设备工作状况数据、流动情况数据的计算模块；

所述的图形处理机上设置有用于根据虚拟场景中设备工作状况数据呈现模拟的现场实景及设备工作情况的虚拟呈现模块。

井下作业模拟系统还包括投影系统，投影系统包括投影仪和与投影仪相配合的投影幕布，投影仪与图形处理机连接。

井下作业模拟系统还包括指重表、节流管汇和立管管汇，指重表与修井司钻控制台系统连接，节流管汇与阻流器控制台系统连接，立管管汇与防喷器控制台系统连接。