連續(xù)油管模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

祖 健

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津300452)

0 引 言

連續(xù)油管模擬培訓(xùn)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的一套全尺寸模擬培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬連續(xù)油管作業(yè)過程中的各種工況，將各種可能發(fā)生的事故以及專家的經(jīng)驗(yàn)，加入到培訓(xùn)系統(tǒng)中，通過故障預(yù)埋，人為設(shè)置故障，同步顯示相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)的變化，全方位訓(xùn)練操作人員。由于系統(tǒng)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)真實(shí)感極強(qiáng)的視覺環(huán)境，讓學(xué)員有身臨其境的感覺。及配套軟件系統(tǒng)構(gòu)成(圖1)，其操作控制臺(tái)與連續(xù)油管真實(shí)設(shè)備十分相似。設(shè)備面板的布局、操作方式、參數(shù)顯示與實(shí)際產(chǎn)品完全一致。硬件控制采用工業(yè)級(jí)PLC實(shí)現(xiàn)，最大程度保證了設(shè)備的可靠性。

1 模擬培訓(xùn)系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由連續(xù)油管操作臺(tái)、顯示系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)

2 參數(shù)軟件

參數(shù)軟件為學(xué)員提供了設(shè)備配置、工具配置、狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)監(jiān)控、曲線視圖、壽命曲線、單位選擇、操作命令等功能。

2.1 設(shè)備配置

設(shè)備配置展示了井場的管匯流向，在作業(yè)開始前必須導(dǎo)通管匯，才能進(jìn)行作業(yè)。點(diǎn)擊設(shè)備能查看設(shè)備基本信息，管匯上閥門都能進(jìn)行開關(guān)操作(圖2)。

2.2 工具配置

工具配置模擬了井下工具串的配置(圖3)，學(xué)員通過手動(dòng)選配正確的工具串才能開始作業(yè)，點(diǎn)擊工具名稱能夠查看工具的基本信息。

2.3 數(shù)據(jù)監(jiān)控

數(shù)據(jù)監(jiān)控實(shí)時(shí)展示作業(yè)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括流體速度、油管深度、井口壓力、循環(huán)壓力等，精確反應(yīng)這些物理參數(shù)之間的關(guān)系，達(dá)到與實(shí)際連續(xù)油管作業(yè)相同的效果(圖4)。

3 圖形軟件

圖形軟件展示了連續(xù)油管場景以及連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)情況。對(duì)動(dòng)態(tài)部件控制器的操作所引起的相應(yīng)變化均會(huì)在顯示屏上展示相應(yīng)的效果，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造逼真的感知環(huán)境，采用與操作工況同步的三維動(dòng)畫，結(jié)合仿真的現(xiàn)場音效，給人以身臨其境的感受(圖5)。

4 主控軟件

主控軟件包含了快照管理、學(xué)員管理、成績管理、硬件自檢、硬件校正、參數(shù)監(jiān)控、曲線顯示等功能，可以對(duì)井深結(jié)構(gòu)、井下管柱、流體參數(shù)等進(jìn)行配置(圖6)。

5 事故處理

本系統(tǒng)可模擬的連續(xù)油管事故包括：防噴盒刺漏、連續(xù)油管刺漏、連續(xù)油管斷裂、連續(xù)油管擊毀、連續(xù)油管失速、連續(xù)油管遇卡、動(dòng)力系統(tǒng)失效，學(xué)員可在模擬機(jī)上進(jìn)行應(yīng)急處理操作。教師可以在學(xué)生訓(xùn)練過程中，隨時(shí)引入連續(xù)油管作業(yè)過程中常見事故。學(xué)生通過參數(shù)及圖形程序的變化來發(fā)現(xiàn)事故、判斷事故(圖7)。

6 結(jié) 語

通過對(duì)連續(xù)油管模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)，在系統(tǒng)上的反復(fù)演練，學(xué)員可以掌握、熟悉設(shè)備的操作要領(lǐng)和技術(shù)規(guī)范，提高對(duì)各種事故判斷能力和處理能力，減少人為事故的發(fā)生，同時(shí)也可以降低培訓(xùn)成本，提高培訓(xùn)效率?！?/p>