可攜式鑽井模擬系統的製作方法

2023-05-04 02:16:46 2

專利名稱：可攜式鑽井模擬系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鑽井模擬裝置，特別是涉及一種可攜式鑽井模擬系統。
背景技術：
石油工業是一種技術密集型行業，鑽井作業是石油工業拿儲量、上產能的重要手 段之一。由於石油鑽井生產條件的限制和井下情況的複雜性，使石油鑽井作業面臨極大的 風險。為了獲得更好生產效率和經濟效益，減少人為事故的發生，對鑽井現場操作人員和工 程技術人員的技術技能培訓就顯得十分重要。 目前，鑽井操作培訓主要在生產現場進行，由於各種條件和因素的制約，使培訓內 容受到極大的限制，培訓的系統性、培訓效果及培訓人員數量等都受到極大的影響。

發明內容
本發明的目的在於克服現有石油鑽井作業培訓技術的不足，提供一種基於計算機 仿真技術的可攜式鑽井模擬系統，該模擬器參照鑽井作業現場的實際操作流程，對鑽井工 藝過程的進行逼真模擬，提高培訓效果、縮短培訓周期、降低培訓成本，提升司鑽、隊長的操 作水平及對井下複雜情況的分析判斷能力和處理的能力。
本發明的發明目的是通過以下技術方案實現可攜式鑽井模擬系統，它包括主控
計算機、圖形處理計算機、阻流器控制臺和防噴器控制臺，主控計算機和圖形處理計算機通
過區域網路互聯，主控計算機通過串行接口分別與阻流器控制臺和防噴器控制臺連接。 防噴器控制臺包括機箱和內部控制板，機箱的正面包括一個防噴器控制面板，防
噴器控制面板上左側設有防噴器控制區、右側上部設有節流管匯控制區、右側下部設有高
壓管匯控制區。 防噴器控制區上設有閘板防噴器油壓表、環形防噴器油壓表、氣源開關、環形開 關、環形開指示燈、環形關指示燈、上半封開關、上半封開指示燈、上半封關指示燈、全封開 關、全封開指示燈、全封關指示燈、壓井管匯開關、壓井管匯開指示燈、壓井管匯關指示燈、 放噴閥開關、放噴閥關指示燈、放噴閥開指示燈、下半封開關、下半封開指示燈和下半封關 指示燈。 節流管匯控制區上由平行線路和垂直線路呈"+ "交叉連接，形成交叉點a、 b、 c、 d、 e、 f，在交叉點a的左端平行線路上設有平板閥B，在交叉點a的下端垂直線路上設有平 板閥E，在交叉點b的上端垂直線路上設有平板閥A，在交叉點b的下端垂直線路上依次設 有平板閥D、 G，在交叉點c的右端平行線路上設有平板閥C，在交叉點c的下端垂直線路上 設有平板閥F，在交叉點d的右端和交叉點e的左端平行線路上設有平板閥H、 I，在交叉點 d的下端垂直線路上設有液動指示燈，在交叉點e的下端垂直線路上設有放噴閥開關指示 燈，在交叉點e的右端和交叉點f的左端平行線路上設有平板閥J、K，在交叉點f的下端垂 直線路上設有手動節流閥。 高壓管匯控制區上由平行線路和垂直線路呈"T"交叉連接，形成交叉點g、 h、 i、
4j、 k，在交叉點h的上端垂直線路上設有平板閥L，在交叉點h的下端垂直線路上設有平板 閥N，在交叉點i的上端垂直線路上設有平板閥M，在交叉點i的下端垂直線路上設有平板 閥O，在交叉點k的左端平行線路上設有平板閥P，在交叉點k的下端垂直線路上設有平板 閥Q。 防噴器控制臺內部控制板包括一個單片機及外圍電路組成，氣源開關、環形開關、 上半封開關、全封開關、壓井管匯開關、放噴閥開關、下半封開關及平板閥A 平板閥Q通過 緩衝器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機的一個數據輸入輸出口連接，手動節流閥 連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接到運算放大器，運算放大器的輸出經A/D轉換器 連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機的一個數據輸入輸出口連接，所述的輸入輸出口 還用作數據輸出口 ，其輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出連接D/A轉換器，D/A轉換器的輸 出連接運算放大器B，運算放大器B的輸出連接場效應管，場效應管的輸出分別與閘板防噴 器油壓表、環形防噴器油壓表連接，單片機的另一個數據輸入輸出口連接並行接口 ，並行接 口連接驅動器，驅動器的輸出與環形開指示燈、環形關指示燈、上半封開指示燈、上半封關 指示燈、全封開指示燈、全封關指示燈、壓井管匯開指示燈、壓井管匯關指示燈、放噴閥關指 示燈、放噴閥開指示燈、下半封開指示燈、下半封關指示燈、液動指示燈和放噴閥開關指示 燈連接，單片機的第三個輸入輸出口的兩位輸出經鎖存器B連接地址解碼器，地址解碼器 的輸出分別連接並行接口 、 D/A轉換器和A/D轉換器的選中控制端。 閘板防噴器油壓表用於顯示閘板防噴器油壓值，環形防噴器油壓表顯示環形防噴
器油壓值，氣源開關、環形開關、上半封開關、全封開關、壓井管匯開關、放噴閥開關、下半封
開關分別用於打開或關閉氣源、環形防噴器、上半封、全封、壓井管匯、放噴閥、下半封，環形
開/關指示燈、上半封開指示燈、全封開指示燈、壓井管匯開指示燈、放噴閥開指示燈、下
半封開指示燈分別用於指示環形防噴器、上半封、全封、壓井管匯、放噴閥、下半封打開/關
閉，液動指示燈用於顯示採用液動調節節流閥，節流管匯上放噴閥開關指示燈用於顯示放
噴閥開關，手動節流閥用於手動調節節流閥開度，平板閥用於平板閥的打開/關閉。 防噴器控制臺的工作流程大致為初始化程序完成內部控制板上的串口 、並口等
埠的初始化，以實現與遠控臺點對點通信，以及面板上指示燈及相關參數的初始值設定，
然後讀入開關量並存入到內部緩衝器，以供從串口將開關狀態發送給主控機，再讀入A/D
結果並存入到內部緩衝器，以供從串口將A/D轉換後的值發送給主控機，接著輸出數據到
指示燈，它們是根據開關狀態控制指示燈的顯示，輸出數據到壓力表顯示初始值，閘板防噴
器油壓表和環形防噴器油壓表顯示初始狀態的數值，其後接受主控機命令和數據，單片機
以中斷方式接受主控機命令和數據，中斷過程為讀單片機串口 SBuf的值，若SBuf = 1為
真，接受主控機發送過來的命令，然後中斷返回，輸出數據到D/A，用於控制閘板防噴器油壓
表和環形防噴器油壓表的顯示，最後從串口發送數據，單片機以中斷方式將數據發送給主
控機，中斷過程為讀單片機串口 SBuf的值，若SBuf = 1為假，發送數據給主控機，然後中斷
返回，以此循環。 阻流器控制臺包括機箱和內部控制電路板，機箱的正面包括一個阻流器控制面 板，阻流器控制面板上設有立管壓力表、套管壓力表、節流閥開度表、顯示器組、旋鈕組、開 關組和帶燈按鈕組，其中，顯示器組包括泵衝數顯示器、參數顯示器A和參數顯示器B，旋鈕 組包括節流閥速度調節旋鈕、增大按鈕A、減小按鈕A、增大按鈕B、減小按鈕B、油門調節旋鈕和泵衝數調節旋鈕，開關組包括節流調節閥開關、泵離合器開關、轉盤離合器開關、貓頭 選擇開關和滾筒離合器開關，帶燈按鈕包括一號帶燈按鈕、二號帶燈按鈕、三號帶燈按鈕、 四號帶燈按鈕、五號帶燈按鈕、六號帶燈按鈕、七號帶燈按鈕、八號帶燈按鈕、十一號帶燈按 鈕、十二號帶燈按鈕、十三號帶燈按鈕、十四號帶燈按鈕、十五號帶燈按鈕、十六號帶燈按 鈕、十七號帶燈按鈕和十八號帶燈按鈕。 阻流器控制臺內部控制電路板由一個單片機及其外圍電路構成，帶燈按鈕組、開 關組、增大按鈕A、減小按鈕A、增大按鈕B和減小按鈕B共二十五個開關量輸入與緩衝器連 接，緩衝器的輸出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機的一個數據輸入輸出口 ； 節流閥速度調節旋鈕、油門調節旋鈕和泵衝數調節旋鈕三個模擬量連接多路選擇器，多路 選擇器的輸出連接運算放大器A，運算放大器A的輸出連接A/D轉換器，A/D轉換器的輸出 連接鎖存器A;所述的輸入輸出口還用作數據輸出口，其輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出 分兩路， 一路連接D/A轉換器，D/A轉換器的輸出連接運算放大器B，運算放大器B的輸出連 接場效應管，場效應管的輸出分別與立管壓力表、套管壓力表和節流閥開度表連接，鎖存器 B的另一路輸出連接並口 ，並口的輸出連接泵衝數及參數顯示驅動器，泵衝數及參數顯示驅 動器的輸出分別連接泵衝數顯示器、參數顯示器A和參數顯示器B;單片機的另一個數據輸 入輸出口連接並行接口 ，並行接口連接驅動器，驅動器的輸出與帶燈按鈕組連接；單片機的 第三個輸入輸出口的兩位輸出經鎖存器B連接地址解碼器，地址解碼器的輸出分別連接並 行接口 、 D/A轉換器和A/D轉換器的選中控制端。 泵衝數及參數顯示驅動器包括地址緩衝器、數據緩衝器、比較器、解碼器、撥碼開 關、數碼管驅動晶片和數碼管，地址緩衝器和數據緩衝器的輸入端均連接到並口 ，數據緩衝 器的輸出連接數碼管驅動晶片，數碼管驅動晶片輸出分別連接泵衝數顯示器、參數顯示器 A和參數顯示器B的數碼管；地址緩衝器輸出分別連接到比較器和解碼器，比較器的另一 個輸入端連撥碼開關，比較器的輸出連接解碼器的使能端，解碼器的一個輸出端連接數碼 管驅動晶片的寫控制端，解碼器的另一個輸出端經觸發器連接數碼管驅動晶片的模式控制
丄山順。 阻流器控制臺的工作流程大致為系統初始化完成內部控制板上串口 、並口等端 口的初始化，以及面板上指示燈兒相關參數的初始值設定，然後讀入開關量並存入到內部 緩衝器以供從串口將開關狀態發送給主控機，讀入A/D結果並存入到內部緩衝器以供從串 口將A/D轉換後的值發送給主控機，輸出數據到指示燈，然後單片機以中斷方式接收主控 機命令和數據，再從並口發送數據給顯示控制板，顯示累計泵衝數、泥漿密度、重漿體積等 相關參數值，如參數不符合作業要求，增大或減小參數值，然後輸出數據到D/A用於控制立 管壓力、套管壓力、節流閥開度等儀表的顯示，再單片機以中斷方式將數據發送給主控機， 最後返回，如此循環。 阻流器控制臺以中斷方式接收命令和發送數據流程大致為讀取單片機串口 SBuf的值，如果SBuf = 1則發送數據給主控機，否則接收主控機發送來的命令，然後中斷返 回。 主控計算機包括一臺計算機和在其上運行的主控程序，圖形計算機包括一臺計算 機和在其上運行的圖形處理程序。 主控程序包括鑽井工藝模塊、系統管理模塊、智能評分模塊和通信模塊。主控程序通過通信模塊與前端硬體設備(防噴器控制臺、阻流器控制臺)通信，實時獲得硬體設 備狀態，比如在鑽進過程的模擬中，就需要獲得鑽盤轉數、剎把狀態，泥漿排量，泥漿密度等 參數，然後在內部通過相關數學模型，模擬鑽井的典型過程，進而完成以下任務一是通過 TCP/IP協議向圖形處理程序發送控制命令，可以驅動圖形處理程序產生與硬體設備操作同 步的動畫過程；二是實現智能評分系統；三是將信號反饋給前端硬體，使前端儀表參數的 顯示符合現場情況。 系統管理模塊包括系統自檢和系統設置子模塊，系統自檢主要完成阻流器控制 臺、防噴器控制臺及其節流管匯、高壓管匯等進行功能檢查，確定前端設備是否正常工作， 具體方法是改變前端硬體設備各個開關、按鈕或閥門的狀態，可在主控制程序中看見同步 的變化，這樣可以觀察前端設備是否工作正常。系統設置用於對前端硬體設備的主要部件 進行校正，主要包括殺把校正、腳油門校正、針型閥校正、手油門l校正、手油門2校正、手油 門3校正、節流速度校正和系統運行設置等。 智能評分模塊主要完成培訓過程的自動評分。該成績評定主要與兩種因素有關 一是操作流程；系統記錄了學員的所有操作過程，當學員考核結束後，將學員的操作過程與 系統預先設定的操作過程進行比較，考察兩個序列的符合程度，以此為依據給出操作流程 得分；二是操作水平要全面評價學員的技術水平，除了要求學員掌握正確的操作流程外， 還要考慮其操作水平，比如在鑽進時鑽壓的選擇是否合適，送鑽是否均勻；在壓井時，對壓 力的控制是否滿足壓井施工單位的要求，系統中對這類問題採用在操作過程中記錄相關數 據曲線，事後與標準曲線比對的方法給出操作水平得分。其評分過程如下學員登錄系統， 開始考核，完成相應的操作，系統根據相應的標準自動評定，得出最後評分。
圖形處理程序包括場景初始化模塊、工藝動畫控制、碰撞處理模塊和渲染特效模 塊；採用全三維動畫，構造一個逼真的，虛擬的鑽井環境，使受訓人員完全具有身臨其境的 感覺，提高學員對事故處理時的心理承受能力，獲得更好的培訓效果。其中，四個模塊的功 能分別如下 場景初始化由於鑽井工藝的複雜性和虛擬培訓的操作性，每個作業當前場景都 有所不同。在一個新的作業開始前，圖形程序在接收到控制機發出的作業指令後初始化當 前場景，例如鑽井平臺上各操作部件當前的數量、狀態以及位置。 工藝動畫控制在完成規定工藝作業的過程中，司鑽控制臺做出的每一個動作都 將轉換成數位訊號傳遞給主控機，再由主控機發送協議數據給圖形程序，圖形程序得到參 數後，做出具體反映。在圖形機上體現出鑽臺上各種控制系統的運動參數、具體動作、視圖 選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。 碰撞處理在三維圖形的運動仿真過程中是不允許有"穿牆而過"的狀況發生的， 因此要對運動物體作碰撞檢測的處理。為了遵循模型運動的真實感，鑽井模擬器視景仿真 系統當然也包括碰撞的檢測與處理部分。
渲染特效實現對火焰、氣泡、液體噴湧效果的模擬，使用GLSL實現電影級的光照 效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實感。
鑽井工藝模塊包括下鑽、起鑽、鑽進、事故及複雜情況處理、關井和壓井子模塊，是 主控程序中最重要的模塊。事件驅動培訓對於受訓學員沒有任何的限制，學員可以任意操 作模擬器，而圖形系統將反映其合理的機械動作，同時對於誤操作做出語音提示。該模塊主要用於新學員對鑽井現場及鑽井機械的認知培訓。工藝過程培訓則要求受訓學員按照其工
藝過程的要求操作模擬器，強化學員對工藝過程的理解並熟練掌握其操作過程。 其中，下鑽子模塊是模擬下鑽工藝過程，要求受訓學員正確掌握下鑽的工藝流程，
做到平穩下鑽，其包括如下實際流程 (a)正常下鑽流程為開始本次作業，起控吊卡，然後擺立柱上扣，再移開弔卡，下
放鑽具，摘開弔環，判斷是否下鑽，如果是返回起控吊卡，否則結束本次作業。
(b)下鑽遇阻流程開始本次作業，正常下鑽，如果下鑽遇阻則衝阻，劃眼，結束本
次作業，如果未遇阻則返回。 (c)控制波動壓力下鑽流程開始本次作業，起控吊卡，然後擺立柱上扣，再移開 吊卡，慢速下放鑽具，按下相應按鈕摘開弔環，判斷是否繼續下鑽，如果是返回開始本次作 業，否則結束本次作業。 起鑽子模塊是模擬起鑽的工藝過程，要求受訓學員正確掌握起鑽的工藝流程，做 到平穩起鑽，其實際操作流程如下 (a)正常起鑽流程開始本次作業，提升鑽具，卸下立柱，灌注泥漿，判斷是否起 鑽，如果是則返回開始本次作業，否則結束本次作業。 (b)起鑽遇卡流程開始本次作業，正常下鑽，如果起鑽遇卡則循環解卡，倒劃眼， 結束本次作業，如果未遇卡則返回正常起鑽。 (c)控制抽吸壓力起鑽流程開始本次作業，慢速提升鑽具，卸下立柱，灌注泥漿， 判斷是否繼續起鑽，如果是則返回慢速提升鑽具，否則結束本次作業。 鑽進子模塊是模擬典型鑽井工況，要求受訓學員正確掌握鑽進工藝流程，做到均 勻鑽進，同時掌握複雜地層的鑽進技術，其實際操作流程為 (a)正常鑽進及接立柱流程開始本次作業，循環泥漿，輕壓跑合，正常鑽井，接立 柱，下放一定深度後，結束本次作業。 (b)不同地層可鑽性條件下的鑽進流程開始本次作業，循環泥漿，輕壓跑合，在 第一種地層鑽進1米，在第二種地層鑽進1米，在第三種地層鑽進1米，提出鑽柱，結束本次 作業。 (c)憋跳下的鑽進流程開始本次作業，正常鑽進，如果未出現憋跳則正常鑽進， 如果出現憋跳則上提鑽柱，改變轉速、鑽壓，下放鑽進，判斷憋跳是否減弱，若憋跳未減弱則 返回上提鑽柱，循環至憋跳減弱，然後對憋跳段劃眼，結束本次作業。 (d)高壓地層鑽進流程開始本次作業，循環泥漿，正常鑽進，判斷是否出現溢流， 若未出現溢流則正常鑽進，否則加大泥漿密度，繼續鑽進，接立柱，最後結束本次作業。
(e)低壓地層鑽進流程開始本次作業，循環泥漿，正常鑽進，判斷是否出現漏失， 若未出現漏失則正常鑽進，否則加大泥漿密度，繼續鑽進，接立柱，最後結束本次作業。
事故及複雜情況處理子模塊是模擬鑽井過程中常見的故障及複雜情況。模擬系統 隨機產生事故，要求受訓學員通過模擬器反應出的現象(主要是各種儀表的變化)判斷事 故類型，並正確處理事故。其具體操作流程如下 (a)粘附卡鑽判斷及處理流程開始本次作業，起鑽柱，判斷地面是否有故障，若 沒有故障則繼續起鑽柱，若有故障則間斷下放鑽具，活動鑽具，循環泥漿，活動鑽具解卡，再 判斷是否已解卡，如果沒有返回繼續解卡，直到解卡完畢，結束本次作業。
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(b)沉砂卡鑽判斷及處理流程開始本次作業，正常起鑽，判斷是否沉砂卡鑽，如 沒有則返回正常起鑽，如果沉砂卡鑽則活動鑽具，小排量循環泥漿，判斷泵壓是否正常，如 果不正常則返回循環泥漿，如果泵壓正常則大排量循環泥漿，最後結束本次作業。
(c)泥包卡鑽判斷及處理流程開始本次作業，輕壓跑合，正常鑽進，判斷是否泥 包卡鑽，如果沒有則返回正常起鑽，如果泥包卡鑽則加大排量循環泥漿，高速劃眼，調整泥 漿性能，繼續鑽進，最後結束本次作業。
(d)公錐打撈處理流程開始本次作業，衝洗魚頭，下探落魚，判斷是否探到，若沒 有探到，則返回繼續下探；若探到，則引扣，造扣，試提鑽柱，提出落魚，最後結束本次作業。
(e)落物磨銑處理流程開始本次作業，衝洗井底，磨銑2次，繼續磨銑直到磨鞋破 損，結束本次作業。 關井子模塊是模擬四種關井工況。要求學員能及時發現溢流，並能按照"四、七"動 作的要求安全、迅速的關井，其實際操作流程如下 (a)正常鑽進與關井在鑽進中，若發生溢流，能安全、快速、正確地關井。操作流 程為開始本次作業，正常鑽進，判斷是否出現溢流，若未出現溢流則正常鑽進，若出現溢 流，打開節流管匯，關閉環形防噴器、上半封防噴器、環形防噴器、節流閥、J2A平板閥，然後 錄井，結束本次作業。 (b)起鑽與關井在起鑽過程中，若發生溢流，應安全、快速、正確地關井。操作流 程為開始本次作業，卸方鑽杆，起立杆，判斷是否溢流，若未發現溢流則返回起立杆，若發 現溢流則搶接鑽具防噴器，關井，錄井，最後結束本次作業。 (c)起鑽鋌與關井在起下鑽鋌過程中，若發生溢流，應安全、快速、正確地關井。 操作流程為開始本次作業，起鑽鋌，判斷是否溢流，若未發現溢流則返回起鑽鋌，若發現溢 流則搶接防噴單杆，關井，錄井，最後結束本次作業。
(d)空井與關井在空井過程中，若發生溢流，應安全、快速、正確地關井。操作流 程為開始本次作業，起完鑽鋌，判斷溢流量是否大，如果溢流量大則關井，錄井，最後結束 本次作業；如果溢流量小則搶接防噴單杆，關井，錄井，最後結束本次作業。
壓井子模塊是模擬三種常規壓井作業。要求學員能正確控制井口壓力，做到一次 壓井成功。其實際操作流程如下 (a)司鑽法壓井認識常規壓井條件下的司鑽法壓井原則，通過對阻流閥的控制， 準確控制井口回壓，保證施工順利進行，確保壓井一次成功。操作流程為開始本次作業，設 置泥漿泵衝數，排出受侵汙泥槳，判斷是否排完，如果沒有排完則返回排出受侵汙泥漿；如 果已經排完，則加大泥漿密度，重泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒有則返回繼續壓井， 如果已經壓井完畢則結束本次作業。 (b)工程師法壓井認識常規壓井條件下的工程師法壓井原則，通過對阻流閥的 控制，準確控制井口回壓，保證施工順利進行，確保壓井一次成功。操作流程為開始本次作 業，設置泥漿泵衝數，加大泥漿密度，然後重泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒有則返回 繼續壓井，如果已經壓井完畢則結束本次作業。 (c)超重泥槳司鑽法壓井認識常規壓井條件下的工程師法壓井原則，通過對阻 流閥的控制，準確控制井口回壓，保證施工順利進行，確保壓井一次成功。操作流程為開始 本次作業，準備超重泥漿，泵入超重泥漿，判斷循環是否完畢，如果循環已完，然後調整泥漿密度，壓井泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒有則返回繼續壓井，如果已經壓井完畢則結束本次作業。 本發明的有益效果是將常規防噴器控制臺、節流管匯、高壓管匯和阻流器控制臺集成在一起，實現了在一個控制面板上對多個設備的模擬操作，提高了培訓效率，縮短了培訓周期、降低了培訓成本，而且體積小，便於攜帶和使用。


圖1可攜式鑽井模擬系統組成結構示意圖 圖2防噴器控制臺控制面板結構示意圖 圖3防噴器控制臺內部控制板與控制面板上主要部件的連接關係圖 圖4防噴器控制臺內部控制板中斷方式流程圖 圖5防噴器控制臺內部控制板主控程序流程圖 圖6阻流器控制臺制面板結構示意圖 圖7阻流器控制臺內部控制板與控制面板上主要部件的連接關係圖 圖8泵衝數及參數顯示驅動器組成結構圖 圖9阻流器控制臺內部控制板中斷方式流程圖 圖10阻流器控制臺內部控制板主控程序流程圖 圖11主控計算機上主控程序的組成 圖12智能評分流程圖 圖13圖形計算機上圖形處理程序的組成 圖14正常下鑽流程圖 圖15下鑽遇阻流程圖 圖16控制波動壓力下鑽流程圖 圖17正常起鑽流程圖 圖18起鑽遇卡流程圖 圖19控制抽吸壓力起鑽流程圖 圖20正常鑽進及接立柱流程圖 圖21不同地層可鑽性條件下的鑽進流程圖 圖22憋跳下的鑽進流程圖 圖23高壓地層鑽進流程圖 圖24低壓地層鑽進流程圖 圖25粘附卡鑽判斷及處理流程圖 圖26沉砂卡鑽判斷及處理流程圖 圖27泥包卡鑽判斷及處理流程圖 圖28公錐打撈處理流程圖 圖29落物磨銑處理流程圖 圖30正常鑽井與關井操作流程圖 圖31起鑽與關井操作流程圖 圖32起鑽鋌與關井操作流程圖
圖33空井與關井操作流程圖
圖34司鑽法壓井操作流程圖
圖35工程師法壓井操作流程圖
圖36超重泥漿司鑽法壓井操作流程圖 圖中，l-控制面板，2-防噴器控制區，3-節流管匯控制區，4-高壓管匯控制面，5_閘板防噴器油壓表，6-環形防噴器油壓表，7-氣源開關，8-環形開關，9-環形開指示燈，10-環形關指示燈，11-上半封開關，12-上半封開指示燈13-上半封關指示燈，14-全封開關，15-全封開指示燈，16-全封關指示燈，17-壓井管匯開關，18-壓井管匯開指示燈，19-壓井管匯關指示燈，20-放噴閥開關，21-放噴閥關指示燈，22-放噴閥開指示燈，23-下半封開關，24-下半封開指示燈，25-下半封關指示燈，26-液動指示燈，27-放噴閥開關指示燈，28-手動節流閥，A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K、 L、 M、 N、 P、 Q-平板閥，a、 b、 c、 d、 e、 f 、 g、 h、 i、j 、 k-交叉點，29-控制面板，30-立管壓力表，31-套管壓力表，32-泵衝數顯示器，33-節流閥開度表，34-節流調節閥開關，35-節流閥速度調節旋鈕，36- —號帶燈按鈕，37- 二號帶燈按鈕，38-三號帶燈按鈕，39-四號帶燈按鈕，40-五號帶燈按鈕，41-六號帶燈按鈕，42-七號帶燈按鈕，43-八號帶燈按鈕，44-參數顯示器A， 45-增大按鈕A， 46-減小按鈕A， 47-參數顯示器B， 48-增大按鈕B， 49-減小按鈕B， 50- i^—號帶燈按鈕，51-十二號帶燈按鈕，52-十三號帶燈按鈕，53-十四號帶燈按鈕，54-十五號帶燈按鈕，55-十六號帶燈按鈕，56-十七號帶燈按鈕，57-十八號帶燈按鈕，58-泵離合器開關，59-轉盤離合器開關，60-貓頭選擇開關，61-滾筒離合器開關，62-油門調節旋鈕，63-泵衝數調節旋鈕。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步描述本發明的技術方案，本發明不限於所述實施例如圖1，可攜式鑽井模擬系統，它包括主控計算機、圖形處理計算機、阻流器控制臺和防噴器控制臺，主控計算機和圖形處理計算機通過區域網路互聯，主控計算機的串行接口通過兩根四芯電纜分別與阻流器控制臺和防噴器控制臺的航空頭連接，航空頭再與阻流器控制臺和防噴器控制臺的內部控制板連接。 如圖2所示，防噴器控制臺包括機箱和內部控制板，機箱的正面包括一個防噴器控制面板l，防噴器控制面板1上左側設有防噴器控制區2、右側上部設有節流管匯控制區3、右側下部設有高壓管匯控制區4。 防噴器控制區2上設有閘板防噴器油壓表5、環形防噴器油壓表6、氣源開關7、環形開關8、環形開指示燈9、環形關指示燈10、上半封開關11、上半封開指示燈12、上半封關指示燈13、全封開關14、全封開指示燈15、全封關指示燈16、壓井管匯開關17、壓井管匯開指示燈18、壓井管匯關指示燈19、放噴閥開關20、放噴閥關指示燈21、放噴閥開指示燈22、下半封開關23、下半封開指示燈24和下半封關指示燈25。 節流管匯控制區3上由平行線路和垂直線路呈"+ "交叉連接，形成交叉點a、b、c、d、 e、 f，在交叉點a的左端平行線路上設有平板閥B，在交叉點a的下端垂直線路上設有平板閥E，在交叉點b的上端垂直線路上設有平板閥A，在交叉點b的下端垂直線路上依次設有平板閥D、 G，在交叉點c的右端平行線路上設有平板閥C，在交叉點c的下端垂直線路上設有平板閥F，在交叉點d的右端和交叉點e的左端平行線路上設有平板閥H、 I，在交叉點d的下端垂直線路上設有液動指示燈26，在交叉點e的下端垂直線路上設有放噴閥開關指示燈27，在交叉點e的右端和交叉點f的左端平行線路上設有平板閥J、K，在交叉點f的下端垂直線路上設有手動節流閥28。 高壓管匯控制區4上由平行線路和垂直線路呈"T"交叉連接，形成交叉點g、h、i、j、 k，在交叉點h的上端垂直線路上設有平板閥L，在交叉點h的下端垂直線路上設有平板閥N，在交叉點i的上端垂直線路上設有平板閥M，在交叉點i的下端垂直線路上設有平板閥O，在交叉點k的左端平行線路上設有平板閥P，在交叉點k的下端垂直線路上設有平板閥Q。 如圖3所示，防噴器控制臺內部控制板包括一個單片機及外圍電路組成，氣源開關7、環形開關8、上半封開關11、全封開關14、壓井管匯開關17、放噴閥開關20、下半封開關23及平板閥A 平板閥Q通過緩衝器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機的一個數據輸入輸出口 PO連接，手動節流閥28連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接到運算放大器，運算放大器的輸出經A/D轉換器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機的一個數據輸入輸出口 PO連接，單片機的PO 口還用作數據輸出口 ，其輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出連接D/A轉換器，D/A轉換器的輸出連接運算放大器B，運算放大器B的輸出連接場效應管，場效應管的輸出分別與閘板防噴器油壓表5、環形防噴器油壓表6連接，單片機的另一個數據輸入輸出口 P3連接並行接口 ，並行接口連接驅動器，驅動器的輸出與環形開指示燈9、環形關指示燈10、上半封開指示燈12、上半封關指示燈13、全封開指示燈15、全封關指示燈16、壓井管匯開指示燈18、壓井管匯關指示燈19、放噴閥關指示燈21、放噴閥開指示燈22、下半封開指示燈24、下半封關指示燈25、液動指示燈26和放噴閥開關指示燈27連接；單片機的第三個輸入輸出口 P2的兩位輸出經鎖存器B連接地址解碼器，地址解碼器的輸出分別連接並行接口 、 D/A轉換器和A/D轉換器的選中控制端。 圖5是防噴器控制臺主控程序流程圖，其控制流程為啟動控制程序，初始化程序完成內部控制板上的串口、並口等埠的初始化，以實現與遠控臺點對點通信，以及面板上指示燈及相關參數的初始值設定，然後讀入開關量並存入到內部緩衝器，以供從串口將開關狀態發送給主控機，再讀入A/D結果並存入到內部緩衝器，以供從串口將A/D轉換後的值發送給主控機，接著輸出數據到指示燈，它們是根據開關狀態控制指示燈的顯示，輸出數據到壓力表顯示初始值，閘板防噴器油壓表和環形防噴器油壓表顯示初始狀態的數值，其後接受主控機命令和數據，單片機以中斷方式接受主控機命令和數據，輸出數據到D/A，用於控制閘板防噴器油壓表和環形防噴器油壓表的顯示，最後從串口發送數據，單片機以中斷方式將數據發送給主控機，以此循環。 圖4是防噴器控制臺中斷方式流程圖當中斷過程啟動時，先讀單片機串口 SBuf的值，若SBuf = 1為真，單片機接受主控機發送過來的命令，然後中斷返回，若SBuf = 1為假，單片機發送數據給主控機，然後中斷返回。 如圖6，阻流器控制臺包括機箱和內部控制電路板，機箱的正面包括一個阻流器控制面板29，阻流器控制面板29上設有立管壓力表30、套管壓力表31、節流閥開度表33、顯示器組、旋鈕組、開關組和帶燈按鈕組；其中，顯示器組包括泵衝數顯示器32、參數顯示器A44和參數顯示器B47，旋鈕組包括節流閥速度調節旋鈕35、增大按鈕A45、減小按鈕A46、增大按鈕B48、減小按鈕B49、油門調節旋鈕62和泵衝數調節旋鈕63，開關組包括節流調節閥開關34、泵離合器開關58、轉盤離合器開關59、貓頭選擇開關60和滾筒離合器開關61，帶燈按鈕包括一號帶燈按鈕36、二號帶燈按鈕37、三號帶燈按鈕38、四號帶燈按鈕39、五號帶燈按鈕40、六號帶燈按鈕41、七號帶燈按鈕42、八號帶燈按鈕43、十一號帶燈按鈕50、十二號帶燈按鈕51、十三號帶燈按鈕52、十四號帶燈按鈕53、十五號帶燈按鈕54、十六號帶燈按鈕55、十七號帶燈按鈕56和十八號帶燈按鈕57。 如圖7，阻流器控制臺內部控制電路板由一個單片機及其外圍電路構成，帶燈按鈕組、開關組、增大按鈕A45、減小按鈕A46、增大按鈕B48和減小按鈕B49共二十五個開關量輸入與緩衝器連接，緩衝器的輸出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機的一個數據輸入輸出口 PO ;節流閥速度調節旋鈕35、油門調節旋鈕62和泵衝數調節旋鈕63三個模擬量連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接運算放大器A，運算放大器A的輸出連接A/D轉換器，A/D轉換器的輸出連接鎖存器A ;單片機的PO 口還用作數據輸出口 ，其輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出分兩路，一路連接DA轉換器，DA轉換器的輸出連接運算放大器B，運算放大器B的輸出連接場效應管，場效應管的輸出分別與立管壓力表30、套管壓力表31和節流閥開度表33連接，鎖存器B的另一路輸出連接並口 ，並口的輸出連接泵衝數及參數顯示驅動器，泵衝數及參數顯示驅動器的輸出分別連接泵衝數顯示器32、參數顯示器A44和參數顯示器B47 ;單片機的另一個數據輸入輸出口連接並行接口 ，並行接口連接驅動器，驅動器的輸出與帶燈按鈕組連接；單片機的第三個輸入輸出口 P3的兩位輸出經鎖存器B連接地址解碼器，地址解碼器的輸出分別連接並行接口 、D/A轉換器和A/D轉換器的選中控制
丄山順。 如圖8，泵衝數及參數顯示驅動器包括地址緩衝器、數據緩衝器、比較器、解碼器、撥碼開關、數碼管驅動晶片和數碼管，地址緩衝器和數據緩衝器的輸入端均連接到並口 ，數據緩衝器的輸出連接數碼管驅動晶片，數碼管驅動晶片輸出分別連接泵衝數顯示器32、參數顯示器A44和參數顯示器B47的數碼管；地址緩衝器輸出分別連接到比較器和解碼器，比較器的另一個輸入端連撥碼開關，比較器的輸出連接解碼器的使能端，解碼器的一個輸出端連接數碼管驅動晶片的寫控制端，解碼器的另一個輸出端經觸發器連接數碼管驅動晶片的模式控制端。 圖10是阻流器控制臺主控程序的工作流程圖，其工作流程為系統初始化完成內部控制板上串口 、並口等埠的初始化，以及面板上指示燈幾相關參數的初始值設定，然後讀入開關量並存入到內部緩衝器以供從串口將開關狀態發送給主控機，讀入A/D結果並存入到內部緩衝器以供從串口將A/D轉換後的值發送給主控機，輸出數據到指示燈，然後單片機以中斷方式接收主控機命令和數據，再從並口發送數據給顯示控制板，顯示累計泵衝數、泥漿密度、重漿體積等相關參數值，如參數不符合作業要求，增大或減小參數值，然後輸出數據到D/A用於控制立管壓力、套管壓力、節流閥開度等儀表的顯示，再單片機以中斷方式將數據發送給主控機，最後返回，如此循環。 圖9是阻流器控制臺中斷方式接收命令和發送數據流程圖，其流程為程序開始，讀取單片機串口 SBuf的值，如果SBuf = 1則發送數據給主控機，否則接收主控機發送來的命令，然後中斷返回。 如圖ll，主控計算機包括一臺可攜式計算機和在其上運行的主控程序。主控程序包括鑽井工藝模塊、系統管理模塊、智能評分模塊和通信模塊。主控程序通過通信模塊與前端硬體設備(防噴器控制臺、阻流器控制臺)通信，實時獲得硬體設備狀態，比如在鑽進過程的模擬中，就需要獲得鑽盤轉數、剎把狀態，泥漿排量，泥漿密度等參數，然後在內部通過相關數學模型，模擬鑽井的典型過程，進而完成以下任務一是通過TCP/IP協議向圖形處理程序發送控制命令，可以驅動圖形處理程序產生與硬體設備操作同步的動畫過程；二是實現智能評分系統；三是將信號反饋給前端硬體，使前端儀表參數的顯示符合現場情況。
系統管理模塊包括系統自檢和系統設置子模塊，系統自檢主要完成阻流器控制臺、防噴器控制臺及其節流管匯、高壓管匯等進行功能檢查，確定前端設備是否正常工作，具體方法是改變前端硬體設備各個開關、按鈕或閥門的狀態，可在主控制程序中看見同步的變化，這樣可以觀察前端設備是否工作正常。系統設置用於對前端硬體設備的主要部件進行校正，主要包括殺把校正、腳油門校正、針型閥校正、手油門l校正、手油門2校正、手油門3校正、節流速度校正和系統運行設置等。 如圖12，智能評分模塊主要完成培訓過程的自動評分。該成績評定主要與兩種因素有關一是操作流程；系統記錄了學員的所有操作過程，當學員考核結束後，將學員的操作過程與系統預先設定的操作過程進行比較，考察兩個序列的符合程度，以此為依據給出操作流程得分；二是操作水平要全面評價學員的技術水平，除了要求學員掌握正確的操作流程外，還要考慮其操作水平，比如在鑽進時鑽壓的選擇是否合適，送鑽是否均勻；在壓井時，對壓力的控制是否滿足壓井施工單位的要求，系統中對這類問題採用在操作過程中記錄相關數據曲線，事後與標準曲線比對的方法給出操作水平得分。其評分過程如下學員登錄系統，開始考核，完成相應的操作，系統根據相應的標準自動評定，得出最後評分。
如圖13，圖形計算機包括一臺可攜式計算機和在其上運行的圖形處理程序，圖形處理程序包括場景初始化模塊、工藝動畫控制、碰撞處理模塊和渲染特效模塊；採用全三維動畫，構造一個逼真的，虛擬的鑽井環境，使受訓人員完全具有身臨其境的感覺，提高學員對事故處理時的心理承受能力，獲得更好的培訓效果。其中，四個模塊的功能分別如下
場景初始化由於鑽井工藝的複雜性和虛擬培訓的操作性，每個作業當前場景都有所不同。在一個新的作業開始前，圖形程序在接收到控制機發出的作業指令後初始化當前場景，例如鑽井平臺上各操作部件當前的數量、狀態以及位置。 工藝動畫控制在完成規定工藝作業的過程中，司鑽控制臺做出的每一個動作都將轉換成數位訊號傳遞給主控機，再由主控機發送協議數據給圖形程序，圖形程序得到參數後，做出具體反映。在圖形機上體現出鑽臺上各種控制系統的運動參數、具體動作、視圖選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。 碰撞處理在三維圖形的運動仿真過程中是不允許有"穿牆而過"的狀況發生的，因此要對運動物體作碰撞檢測的處理。為了遵循模型運動的真實感，鑽井模擬器視景仿真系統當然也包括碰撞的檢測與處理部分。 渲染特效實現對火焰、氣泡、液體噴湧效果的模擬，使用GLSL實現電影級的光照效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實感。
鑽井工藝模塊包括下鑽、起鑽、鑽進、事故及複雜情況處理、關井和壓井，是主控程序中最重要的模塊。事件驅動培訓對於受訓學員沒有任何的限制，學員可以任意操作模擬器，而圖形系統將反映其合理的機械動作，同時對於誤操作做出語音提示。該模塊主要用於新學員對鑽井現場及鑽井機械的認知培訓。工藝過程培訓則要求受訓學員按照其工藝過程的要求操作模擬器，強化學員對工藝過程的理解並熟練掌握其操作過程。 圖14是正常下鑽流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，起控吊卡，然後擺立柱上扣，再移開弔卡，下放鑽具，摘開弔環，判斷是否下鑽，如果是返回起控吊卡，否則結束本次作業。 圖15是下鑽遇阻流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，正常下鑽，如果下鑽遇阻則衝阻，劃眼，結束本次作業，如果未遇阻則返回。 圖16是控制波動壓力下鑽流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，起控吊卡，然後擺立柱上扣，再移開弔卡，慢速下放鑽具，按下相應按鈕摘開弔環，判斷是否繼續下鑽，如果是返回開始本次作業，否則結束本次作業。
圖17是正常起鑽流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，提升鑽具，卸
下立柱，灌注泥漿，判斷是否起鑽，如果是則返回開始本次作業，否則結束本次作業。
圖18是起鑽遇卡流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，正常下鑽，如
果起鑽遇卡則循環解卡，倒劃眼，結束本次作業，如果未遇卡則返回正常起鑽。
圖19是控制抽吸壓力起鑽流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，慢
速提升鑽具，卸下立柱，灌注泥漿，判斷是否繼續起鑽，如果是則返回慢速提升鑽具，否則結
束本次作業。 圖20是正常鑽進及接立柱流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，循環泥漿，輕壓跑合，正常鑽井，接立柱，下放一定深度後，結束本次作業。 圖21是不同地層可鑽性條件下的鑽進流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，循環泥漿，輕壓跑合，在第一種地層鑽進1米，在第二種地層鑽進1米，在第三種地層鑽進1米，提出鑽柱，結束本次作業。 圖22是憋跳下的鑽進流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，正常鑽進，如果未出現憋跳則正常鑽進，如果出現憋跳則上提鑽柱，改變轉速、鑽壓，下放鑽進，判斷憋跳是否減弱，若憋跳未減弱則返回上提鑽柱，循環至憋跳減弱，然後對憋跳段劃眼，結束本次作業。 圖23是高壓地層鑽進流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，循環泥漿，正常鑽進，判斷是否出現溢流，若未出現溢流則正常鑽進，否則加大泥漿密度，繼續鑽進，接立柱，最後結束本次作業。 圖24是低壓地層鑽進流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，循環泥漿，正常鑽進，判斷是否出現漏失，若未出現漏失則正常鑽進，否則加大泥漿密度，繼續鑽進，接立柱，最後結束本次作業。 圖25是粘附卡鑽判斷及處理流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，起鑽柱，判斷地面是否有故障，若沒有故障則繼續起鑽柱，若有故障則間斷下放鑽具，活動鑽具，循環泥漿，活動鑽具解卡，再判斷是否已解卡，如果沒有返回繼續解卡，直到解卡完畢，結束本次作業。 圖26是沉砂卡鑽判斷及處理流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，正常起鑽，判斷是否沉砂卡鑽，如沒有則返回正常起鑽，如果沉砂卡鑽則活動鑽具，小排量循環泥漿，判斷泵壓是否正常，如果不正常則返回循環泥漿，如果泵壓正常則大排量循環泥槳，最後結束本次作業。
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圖27是泥包卡鑽判斷及處理流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，輕壓跑合，正常鑽進，判斷是否泥包卡鑽，如果沒有則返回正常起鑽，如果泥包卡鑽則加大排量循環泥漿，高速劃眼，調整泥漿性能，繼續鑽進，最後結束本次作業。 圖28是公錐打撈處理流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，衝洗魚頭，下探落魚，判斷是否探到，若沒有探到，則返回繼續下探；若探到，則引扣，造扣，試提鑽柱，提出落魚，最後結束本次作業。 圖29是落物磨銑處理流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，衝洗井底，磨銑2次，繼續磨銑直到磨鞋破損，結束本次作業。 圖30是正常鑽進與關井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，正常鑽進，判斷是否出現溢流，若未出現溢流則正常鑽進，若出現溢流，打開節流管匯，關閉環形防噴器、上半封防噴器、環形防噴器、節流閥、J2A平板閥，然後錄井，結束本次作業。
圖31是起鑽與關井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，卸方鑽杆，起立杆，判斷是否溢流，若未發現溢流則返回起立杆，若發現溢流則搶接鑽具防噴器，關井，錄井，最後結束本次作業。 圖32是起鑽鋌與關井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，起鑽鋌，判斷是否溢流，若未發現溢流則返回起鑽鋌，若發現溢流則搶接防噴單杆，關井，錄井，最後結束本次作業。 圖33是空井與關井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，起完鑽鋌，判斷溢流量是否大，如果溢流量大則關井，錄井，最後結束本次作業；如果溢流量小則搶接防噴單杆，關井，錄井，最後結束本次作業。 圖34是司鑽法壓井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，設置泥漿泵衝數，排出受侵汙泥槳，判斷是否排完，如果沒有排完則返回排出受侵汙泥漿；如果已經排完，則加大泥漿密度，重泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒有則返回繼續壓井，如果已經壓井完畢則結束本次作業。 圖35是工程師法壓井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開始本次作業，設置泥漿泵衝數，加大泥漿密度，然後重泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒有則返回繼續壓井，如果已經壓井完畢則結束本次作業。 圖36是超重泥漿司鑽法壓井操作流程圖，其作流程大致可描述為開始本次作業，準備超重泥漿，泵入超重泥漿，判斷循環是否完畢，如果循環已完，然後調整泥漿密度，壓井泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒有則返回繼續壓井，如果已經壓井完畢則結束本次作業。
權利要求
可攜式鑽井模擬系統，其特徵在於它包括主控計算機、圖形處理計算機、阻流器控制臺和防噴器控制臺，主控計算機和圖形處理計算機通過區域網路互聯，主控計算機通過串行接口分別與阻流器控制臺和防噴器控制臺連接；防噴器控制臺包括機箱和內部控制板，機箱的正面包括一個防噴器控制面板(1)，防噴器控制面板(1)上左側設有防噴器控制區(2)、右側上部設有節流管匯控制區(3)、右側下部設有高壓管匯控制區(4)；防噴器控制區(2)上設有閘板防噴器油壓表(5)、環形防噴器油壓表(6)、氣源開關(7)、環形開關(8)、環形開指示燈(9)、環形關指示燈(10)、上半封開關(11)、上半封開指示燈(12)、上半封關指示燈(13)、全封開關(14)、全封開指示燈(15)、全封關指示燈(16)、壓井管匯開關(17)、壓井管匯開指示燈(18)、壓井管匯關指示燈(19)、放噴閥開關(20)、放噴閥關指示燈(21)、放噴閥開指示燈(22)、下半封開關(23)、下半封開指示燈(24)和下半封關指示燈(25)；防噴器控制臺內部控制板包括一個單片機及外圍電路組成，氣源開關(7)、環形開關(8)、上半封開關(11)、全封開關(14)、壓井管匯開關(17)、放噴閥開關(20)、下半封開關(23)及平板閥A～平板閥Q通過緩衝器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機的一個數據輸入輸出口連接，手動節流閥(28)連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接到運算放大器，運算放大器的輸出經AD轉換器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機的一個數據輸入輸出口連接，所述的輸入輸出口還用作數據輸出口，其輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出連接DA轉換器，DA轉換器的輸出連接運算放大器B，運算放大器B的輸出連接場效應管，場效應管的輸出分別與閘板防噴器油壓表(5)、環形防噴器油壓表(6)連接，單片機的另一個數據輸入輸出口連接並行接口，並行接口連接驅動器，驅動器的輸出與環形開指示燈(9)、環形關指示燈(10)、上半封開指示燈(12)、上半封關指示燈(13)、全封開指示燈(15)、全封關指示燈(16)、壓井管匯開指示燈(18)、壓井管匯關指示燈(19)、放噴閥關指示燈(21)、放噴閥開指示燈(22)、下半封開指示燈(24)、下半封關指示燈(25)、液動指示燈(26)和放噴閥開關指示燈(27)連接；單片機的第三個輸入輸出口的兩位輸出經鎖存器B連接地址解碼器，地址解碼器的解碼輸出輸出分別連接並行接口、DA轉換器和AD轉換器的選中控制端；節流管匯控制區(3)上由平行線路和垂直線路呈「+」交叉連接，形成交叉點a、b、c、d、e、f，在交叉點a的左端平行線路上設有平板閥B，在交叉點a的下端垂直線路上設有平板閥E，在交叉點b的上端垂直線路上設有平板閥A，在交叉點b的下端垂直線路上依次設有平板閥D、G，在交叉點c的右端平行線路上設有平板閥C，在交叉點c的下端垂直線路上設有平板閥F，在交叉點d的右端和交叉點e的左端平行線路上設有平板閥H、I，在交叉點d的下端垂直線路上設有液動指示燈(26)，在交叉點e的下端垂直線路上設有放噴閥開關指示燈(27)，在交叉點e的右端和交叉點f的左端平行線路上設有平板閥J、K，在交叉點f的下端垂直線路上設有手動節流閥(28)；高壓管匯控制區(4)上由平行線路和垂直線路呈「T」交叉連接，形成交叉點g、h、i、j、k，在交叉點h的上端垂直線路上設有平板閥L，在交叉點h的下端垂直線路上設有平板閥N，在交叉點i的上端垂直線路上設有平板閥M，在交叉點i的下端垂直線路上設有平板閥O，在交叉點k的左端平行線路上設有平板閥P，在交叉點k的下端垂直線路上設有平板閥Q；阻流器控制臺包括機箱和內部控制電路板，機箱的正面包括一個阻流器控制面板(29)，阻流器控制面板(29)上設有立管壓力表(30)、套管壓力表(31)、節流閥開度表(33)、顯示器組、旋鈕組、開關組和帶燈按鈕組；其中，顯示器組包括泵衝數顯示器(32)、參數顯示器A(44)和參數顯示器B(47)，旋鈕組包括節流閥速度調節旋鈕(35)、增大按鈕A(45)、減小按鈕A(46)、增大按鈕B(48)、減小按鈕B(49)、油門調節旋鈕(62)和泵衝數調節旋鈕(63)，開關組包括節流調節閥開關(34)、泵離合器開關(58)、轉盤離合器開關(59)、貓頭選擇開關(60)和滾筒離合器開關(61)，帶燈按鈕包括一號帶燈按鈕(36)、二號帶燈按鈕(37)、三號帶燈按鈕(38)、四號帶燈按鈕(39)、五號帶燈按鈕(40)、六號帶燈按鈕(41)、七號帶燈按鈕(42)、八號帶燈按鈕(43)、十一號帶燈按鈕(50)、十二號帶燈按鈕(51)、十三號帶燈按鈕(52)、十四號帶燈按鈕(53)、十五號帶燈按鈕(54)、十六號帶燈按鈕(55)、十七號帶燈按鈕(56)和十八號帶燈按鈕(57)；阻流器控制臺內部控制電路板由一個單片機及其外圍電路構成，帶燈按鈕組、開關組、增大按鈕A(45)、減小按鈕A(46)、增大按鈕B(48)和減小按鈕B(49)共二十五個開關量輸入與緩衝器連接，緩衝器的輸出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機的一個數據輸入輸出口；節流閥速度調節旋鈕(35)、油門調節旋鈕(62)和泵衝數調節旋鈕(63)三個模擬量連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接運算放大器A，運算放大器A的輸出連接AD轉換器，AD轉換器的輸出連接鎖存器A；所述的輸入輸出口還用作數據輸出口，其輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出分兩路，一路連接DA轉換器，DA轉換器的輸出連接運算放大器B，運算放大器B的輸出連接場效應管，場效應管的輸出分別與立管壓力表(30)、套管壓力表(31)和節流閥開度表(33)連接，鎖存器B的另一路輸出連接並口，並口的輸出連接泵衝數及參數顯示驅動器，泵衝數及參數顯示驅動器的輸出分別連接泵衝數顯示器(32)、參數顯示器A(44)和參數顯示器B(47)；單片機的另一個數據輸入輸出口連接並行接口，並行接口連接驅動器，驅動器的輸出與帶燈按鈕組連接；單片機的第三個輸入輸出口的兩位輸出經鎖存器B連接地址解碼器，地址解碼器的輸出分別連接並行接口、DA轉換器和AD轉換器的選中端；主控計算機包括一臺計算機和在其上運行的主控程序，圖形計算機包括一臺計算機和在其上運行的圖形處理程序，所述的主控程序包括鑽井工藝模塊、系統管理模塊、智能評分模塊和通信模塊；其中，所述的鑽井工藝模塊包括下鑽、起鑽、鑽進、事故及複雜情況處理、關井和壓井子模塊；所述的系統管理模塊包括系統自檢和系統設置子模塊；所述的圖形處理程序包括場景初始化模塊、工藝動畫控制、碰撞處理模塊和渲染特效模塊。
2.根據權利要求1所述的可攜式鑽井模擬系統，其特徵在於泵衝數及參數顯示驅動 器包括地址緩衝器、數據緩衝器、比較器、解碼器、撥碼開關、數碼管驅動晶片和數碼管，地 址緩衝器和數據緩衝器的輸入端均連接到並口 ，數據緩衝器的輸出連接數碼管驅動晶片， 數碼管驅動晶片輸出分別連接泵衝數顯示器(32)、參數顯示器A(44)和參數顯示器B(47) 的數碼管；地址緩衝器輸出分別連接到比較器和解碼器，比較器的另一個輸入端連撥碼開 關，比較器的輸出連接解碼器的使能端，解碼器的一個輸出端連接數碼管驅動晶片的寫控 制端，解碼器的另一個輸出端經觸發器連接數碼管驅動晶片的模式控制端。
全文摘要
本發明公開了一種可攜式鑽井模擬系統，它包括主控計算機、圖形處理計算機、阻流器控制臺和防噴器控制臺，主控計算機、圖形處理計算機、阻流器控制臺和防噴器控制臺通過網絡和串口互聯；防噴器控制臺包括一個防噴器控制面板，防噴器控制面板上左側設有防噴器控制區、右側上部設有節流管匯控制區、右側下部設有高壓管匯控制區，阻流器控制臺包括一個阻流器控制面板，主控計算機包括一個主控程序，圖形計算機包括一個圖形處理程序。本發明將常規防噴器控制臺、節流管匯、高壓管匯和阻流器控制臺集成在一起，實現了在一個控制面板上對多個設備的模擬操作，提高了培訓效率，縮短了培訓周期、降低了培訓成本，而且體積小，便於攜帶和使用。
文檔編號G09B9/00GK101702273SQ20091021618
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月10日 優先權日2009年11月10日
發明者梅大成, 梅雪, 胡衛東, 趙剛, 鄭巧, 陳利學, 龔捷 申請人:成都盛特石油裝備模擬技術開發有限公司