[发明专利]一种基于VR技术的浅水关井井控多岗位协同演练系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于VR技术的浅水关井井控多岗位协同演练系统及方法，方法包括以下子步骤：步骤1，配置深水关井井控三维演练场景参数；步骤2，根据参数构建深水关井井控三维演练场景三维模型；步骤3，设置各个岗位的信息参数，将各个岗位角色三维状态信息同步；步骤4，不同岗位的培训人员通过沉浸式虚拟现实头盔共同与三维演练场景进行交互，实现对演练内容的培训。本发明以提升浅水关井作业人员井控水平为目标，通过VR技术对发生溢流后的情景进行模拟，通过对演练项目涉及的演练人员进行工种和职能划分，实现多人协同演练，成本低，培训效果好。

技术领域

本发明涉及海洋钻井模拟领域，尤其涉及一种基于VR技术的浅水关井井控多岗位协同演练系统及方法。

背景技术

随着我们各项基础建设的开展，不少工程不再局限于陆地，逐渐发展到江河、湖泊，甚至是海域中进行施工。对于能源开采来说，相比于陆地钻探，水上钻探的难度较大，工作任务更加艰巨，而且水上钻探受自然条件各方面的影响较多，如流速、水位、季节、风浪、气象、潮水等，施工时的危险性也较大，所以，科学充分安排好水上工程的施工作业程序，做好必要的安全措施相当重要。

在钻进过程中，发生溢流后有两种关井方法，一是硬关井，二是软关井。硬关井是指在节流管汇处于关闭状态的情况下直接关闭井口防喷器；硬关井时，由于关井动作比软关井少，所以关井快。但硬关井时，液流通道突然关闭，使液流速度急剧变化，将引起系统中流体动能的迅速变化而产生“水击效应”。特别是高速油气冲向井口时，突然关井，会使井口装置、套管和地层所承受的压力急剧增加，甚至超过井口装置的额定工作压力、套管抗内压强度和地层的破裂压力。所以在我国大多数油田一般不提倡采取此方法关井。只有在特殊情况下使用，如钻井四通两侧放喷阀均打不开，溢流量没有超过最大允许溢流量，可采用硬关井的方法，实现迅速关井。软关井是指先开通节流管汇，再关闭井口防喷器，最后关节流管汇的关井方法；软关井尽管比硬关井动作多，关井慢，但此方法能防止过大的“水击效应”作用于井口装置及井眼各处，操作起来比较安全。

对于新进员工或石油相关专业学生来说，他们对钻井的过程、钻机的操作或者发生事故时的处理方法都没有感性的认识，当发生溢流后，由于对现场关井操作不熟悉，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水上，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无法进行形象逼真、直观生动的关井操作，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。同时，需要多工种立体交叉协同作业，而传统的钻井模拟培训系统大多为单机版，培训岗位主要为司钻，其他岗位如副司钻、井架工、外钳工、内钳工、场地工等几乎无法参与或参与度很低，无法实现多岗位、多工种协同作业，且建造成本高、沉浸感差，现场模拟完成度低，无法真实还原作业现场。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为在浅水进行关井操作的培训，提供一种基于VR技术的浅水关井井控多岗位协同演练系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于VR技术的浅水关井井控多岗位协同演练方法，包括以下子步骤：

步骤1，配置浅水关井井控三维演练场景参数；参数包括钻井参数、浅水环境参数和设备参数；

步骤2，根据参数构建浅水关井井控三维演练场景三维模型；

步骤3，设置各个岗位的信息参数，将各个岗位角色三维状态信息同步；

步骤4，不同岗位的培训人员通过沉浸式虚拟现实头盔共同与三维演练场景进行交互，实现对演练内容的培训。

进一步的，所述关井井控三维演练场景三维模型包括钻进工况下硬关井场景三维模型、起下钻杆工况下硬关井场景三维模型、起下钻铤工况下硬关井场景三维模型以及空井工况下硬关井场景三维模型。

进一步的，所述步骤2包括以下子步骤：