陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)及模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井模擬系統(tǒng)，特別是一種陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)及模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油鉆井是指利用專用鉆井設(shè)備和技術(shù)，在經(jīng)過勘探發(fā)現(xiàn)儲油的地表位置處，向下或一側(cè)鉆出一定直徑的圓柱孔眼，并鉆達(dá)地下油氣層的工序，要實(shí)現(xiàn)油氣開采必須要熟練掌握石油鉆井的專業(yè)知識和操作技能。井下作業(yè)是油田勘探開發(fā)過程中保證油水井正常生產(chǎn)的技術(shù)手段，是為了維護(hù)正常長期正常的生產(chǎn)過程所進(jìn)行的修井作業(yè)。
[0003]然而，對于油田新進(jìn)員工或石油相關(guān)專業(yè)學(xué)生，他們對鉆井的過程、井下作業(yè)的操作或者發(fā)生事故時的處理方法都沒有感性的認(rèn)識，對于現(xiàn)場井下作業(yè)不熟悉。一旦出現(xiàn)操作失誤或不慎，有可能引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量事故或安全事故，為國家和人民帶來重大的損失。因此，鉆井從業(yè)人員的上崗知識培訓(xùn)和專業(yè)技能培訓(xùn)顯得十分重要。但由于幾乎所有的鉆井現(xiàn)場和設(shè)施都分布在野外，不可能將培訓(xùn)放到現(xiàn)場進(jìn)行，如果僅依靠常規(guī)的課堂教學(xué)或?qū)嶒?yàn)室操作，由于缺乏形象逼真、直觀生動的輔助手段和方式，不免陷入課程內(nèi)容簡單枯燥、學(xué)員學(xué)習(xí)效果差的尷尬局面，培訓(xùn)難以達(dá)到預(yù)期效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)及模擬方法，該模擬系統(tǒng)體積小，安裝方便，能夠模擬陸地鉆機(jī)安裝操作過程中的指示燈的狀態(tài)和顯示表的指示位置，能夠根據(jù)學(xué)員的操作模擬出虛你的現(xiàn)場實(shí)景，給學(xué)員身臨其境之感，克服傳統(tǒng)培新方式培訓(xùn)難度大、成本高、安全性差、考核難等弊端，學(xué)員在進(jìn)行陸地鉆機(jī)安裝操作訓(xùn)練時，能夠模擬各種異常，能夠?qū)崟r顯示操作過程中的各種參數(shù)，為井下作業(yè)培訓(xùn)提供一套科學(xué)、規(guī)范、高效、安全的培訓(xùn)考核新模式。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)，它包括陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)和控制單元，控制單元包括主控機(jī)、參數(shù)機(jī)和圖形處理機(jī)，主控機(jī)與陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)連接，陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)通過串口總線與參數(shù)機(jī)相連，參數(shù)機(jī)和圖形處理機(jī)分別通過通訊網(wǎng)絡(luò)與主控機(jī)連接；
所述的陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)包括PLC控制器、前端可操作輸入設(shè)備和前端輸出顯示設(shè)備；前端可操作輸入設(shè)備包括多個調(diào)節(jié)桿、閥門、旋鈕和開關(guān)，前端輸出顯示設(shè)備包括指示燈和顯示表，前端可操作輸入設(shè)備和前端輸出顯示設(shè)備分別與PLC控制器相連，PLC控制器中設(shè)置有用于采集調(diào)節(jié)桿位置、閥門開度、旋鈕位置和開關(guān)狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集模塊，以及用于控制指示燈、顯示表顯示的輸出控制模塊；
所述的主控機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)閥門開度、旋鈕位置、開關(guān)狀態(tài)和調(diào)節(jié)桿位置數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出指示燈狀態(tài)、顯示表數(shù)據(jù)、虛擬場景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)的計(jì)算模塊；所述的圖形處理機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)虛擬場景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)呈現(xiàn)模擬的現(xiàn)場實(shí)景及設(shè)備工作情況的虛擬呈現(xiàn)模塊。
[0006]它還包括投影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)包括投影儀和與投影儀相配合的投影幕布，投影儀與圖形處理機(jī)連接。
[0007]所述的陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)包括PLC模塊，多個開關(guān)、指示燈、閥門、旋鈕和顯示表，陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺PLC模塊通過串口總線與參數(shù)機(jī)連接，各檔位及開關(guān)、調(diào)節(jié)桿、閥門、旋鈕分別與陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺PLC模塊的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集接口連接，陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺PLC模塊的輸出控制接口通過D/A轉(zhuǎn)換器與顯示表連接。
[0008]所述的顯示表包括轉(zhuǎn)盤電流表、冷卻水壓力表、氣源壓力表、備用壓力表、絞車油壓表、轉(zhuǎn)盤油壓表、吊鉗扭矩表、立管壓力表和轉(zhuǎn)盤扭矩。
[0009]所述的主控機(jī)還包括智能評分模塊，主控機(jī)對學(xué)員的操作進(jìn)行評分，指出作業(yè)過程中存在的錯誤。
[0010]陸地鉆機(jī)安裝操作模擬方法，它包括以下步驟:
S1:采集陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺上的各開關(guān)狀態(tài)、閥門開度、旋鈕位置和調(diào)節(jié)桿的位置；
52:陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)的PLC控制器通過串口將采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給主控機(jī)；
53:主控機(jī)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)很熱調(diào)節(jié)桿的位置數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出顯示表數(shù)據(jù)、虛擬場景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)；
54:虛擬呈現(xiàn)，它包括以下兩個子步驟:
(1)主控機(jī)將計(jì)算得到的顯示表數(shù)據(jù)回傳給陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)的PLC控制器，PLC控制器對陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺上的顯示表進(jìn)行相應(yīng)控制，控制顯示表指示到相應(yīng)刻度；
(2)主控計(jì)算機(jī)將計(jì)算得到的虛擬場景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)發(fā)送給圖形處理機(jī)，圖形處理機(jī)根據(jù)此數(shù)據(jù)呈現(xiàn)模擬的現(xiàn)場實(shí)景及設(shè)備工作情況。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)及模擬方法，該模擬系統(tǒng)體積小，安裝方便，能夠模擬陸地鉆機(jī)安裝操作過程中的指示燈的狀態(tài)和顯示表的指示位置，能夠根據(jù)學(xué)員的操作模擬出虛你的現(xiàn)場實(shí)景，給學(xué)員身臨其境之感，克服了傳統(tǒng)培新方式培訓(xùn)難度大、成本高、安全性差、考核難等弊端，學(xué)員在進(jìn)行陸地鉆機(jī)安裝操作訓(xùn)練時，能夠模擬各種異常，能夠?qū)崟r顯示操作過程中的各種參數(shù)，為井下作業(yè)培訓(xùn)提供一套科學(xué)、規(guī)范、高效、安全的培訓(xùn)考核新模式。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為陸地鉆機(jī)安裝操作模擬方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0014]如圖1所示，陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)，它包括陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)和控制單元，控制單元包括主控機(jī)、參數(shù)機(jī)和圖形處理機(jī)，主控機(jī)與陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)連接，陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)通過串口總線與參數(shù)機(jī)相連，參數(shù)機(jī)和圖形處理機(jī)分別通過通訊網(wǎng)絡(luò)與主控機(jī)連接；
所述的陸地鉆機(jī)安裝模擬操作臺系統(tǒng)包括PLC控制器、前端可操作輸入設(shè)備和前端輸出顯示設(shè)備；前端可操作輸入設(shè)備包括多個調(diào)節(jié)桿、閥門、旋鈕和開關(guān)，前端輸出顯示設(shè)備包括指示燈和顯示表，前端可操作輸入設(shè)備和前端輸出顯示設(shè)備分別與PLC控制器相連，PLC控制器中設(shè)置有用于采集調(diào)節(jié)桿位置、閥門開度、旋鈕位置和開關(guān)狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集模塊，以及用于控制指示燈、顯示表顯示的輸出控制模塊；
所述的主控機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)閥門開度、旋鈕位置、開關(guān)狀態(tài)和調(diào)節(jié)