故障率。
【附图说明】
[0047] 图1为本发明井下作业模拟系统结构示意框图；
[0048] 图2为本发明修井司钻控制台系统结构示意框图；
[0049] 图3为本发明防喷器控制台系统结构示意框图；
[0050] 图4为本发明阻流器控制台系统结构示意框图；
[0化1 ] 图5为本发明模拟方法流程图；
[0化2] 图6为本发明图形处理机软件控制流程图。
【具体实施方式】
[0053] 下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于 W下所述。
[0化4] 如图1所示，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。
[0055] 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化C 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、阀口，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、旋钮值及阀口 开度的状态数据采集模块，W及用于控制指示灯、压力表及温度表显示的输出控制模块。 [0化6] 所述的主控机上设置有用于根据开关状态、旋钮值及阀口开度数据，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。
[0化7] 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。
[005引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。
[0化9] 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。
[0060] 如图2所示，所述的修井司钻控制台系统包括司钻台PLC模块、多个档位、多个开 关、发动机油压表、发动机转速表、发动机水温表、电流表、变速箱油温表、变速箱油压表、立 管压力表、滚筒离合器、手调油口、刹把、套管压力表；司钻台PLC模块通过串口总线与参数 机连接，通过PPI总线与阻流器控制台系统连接；所述的开关包括水刹车开关、刹车助力 开关、液累开关、天车防碰开关、大错离合开关、上扣开关、卸扣开关、气动卡瓦开关、换档开 关、转盘离合器开关；各档位及开关、滚筒离合器、手调油口及刹把分别与司钻台PLC模块 的状态数据采集接口相连，司钻台PLC模块的输出控制接口通过D/A转换器与发动机油压 表、发动机转速表、发动机水温表、电流表、变速箱油温表、变速箱油压表、立管压力表、套管 压力表连接。
[0061] 修井司钻控制台面板元器件及其作用，见下表1 ;
[0062]
【主权项】
1. 井下作业模拟系统，其特征在于；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、 阀口，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、旋钮值及阀口开度 的状态数据采集模块，W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、旋钮值及阀口开度数据，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。
2. 根据权利要求1所述的井下作业模拟系统，其特征在于；它还包括投影系统，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。
3. 根据权利要求1所述的井下作业模拟系统，其特征在于：它还包括指重表、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。
4. 根据权利要求1所述的井下作业模拟系统，其特征在于：所述的修井司钻控制台系 统包括司钻台PLC模块、多个档位、多个开关、发动机油压表、发动机转速表、发动机水温 表、电流表、变速箱油温表、变速箱油压表、立管压力表、滚筒离合器、手调油口、刹把、套管 压力表；司钻台化C模块通过串口总线与参数机连接，通过PPI总线与阻流器控制台系统连 接；所述的开关包括水刹车开关、刹车助力开关、液累开关、天车防碰开关、大错离合开关、 上扣开关、卸扣开关、气动卡瓦开关、换档开关、转盘离合器开关；各档位及开关、滚筒离合 器、手调油口及刹把分别与司钻台PLC模块的状态数据采集接口相连，司钻台PLC模块的输 出控制接口通过D/A转换器与发动机油压表、发动机转速表、发动机水温表、电流表、变速 箱油温表、变速箱油压表、立管压力表、套管压力表连接。
5. 根据权利要求1所述的井下作业模拟系统，其特征在于：所述的防喷器控制台系统 包括防喷器PLC模块、多个开关、多个阀n、多个指示灯、储能器压力表、气源压力表、环形 防喷器油压表、闽板防喷器油压表、第一立管压力表、第二立管压力表；防喷器PLC模块通 过PPI总线与阻流器控制台系统连接；所述的开关包括环形调压开关、环形开关、上半封开 关、全封开关、下半封开关、压井开关、防喷开关；指示灯包括环形开指示灯、环形关指示灯、 上半封开指示灯、上半封关至少、全封开指示灯、全封关指示灯、下半封开指示灯、下半封关 指示灯、压井开指示灯、压井关指示灯、防喷开指示灯、防喷关指示灯；各开关及阀口分别与 防喷器PLC模块的状态数据采集接口相连，防喷器PLC模块的输出控制接口通过D/A转换 器与各指示灯、储能器压力表、气源压力表、环形防喷器油压表、闽板防喷器油压表、第一立 管压力表、第二立管压力表连接。
6. 根据权利要求1所述的井下作业模拟系统，其特征在于：所述的阻流器控制台系统 包括阻流器PLC模块、多个阀n、多个指示灯、系统油压表、立管压力表、套管压力表、第一 阀位开度表、第二阀位开度表和节流速度调节旋钮；阻流器PLC模块分别通过PPI总线与 修井司钻控制台系统及防喷器控制台系统相连；各阀口及节流速度调节旋钮分别与阻流器 PLC模块的状态数据采集接口相连，阻流器PLC模块的输出控制接口与各指示灯连接，且通 过D/A转换器与系统油压表、立管压力表、套管压力表、第一阀位开度表、第二阀位开度表 连接。
7. 井下作业模拟方法，其特征在于；它包括W下步骤： 51 ;采集修井司钻台、阻流器控制台、防喷器控制台上各开关状态、旋钮值及阀口开 度； 52 ;修井司钻控制台系统、阻流器控制台系统、防喷器控制台系统的PLC控制器分别通 过串口将采集到的状态数据发送给主控机； 53 ;主控机根据开关状态、旋钮值及阀口开度数据，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； 54 ;虚拟呈现，它包括W下两个子步骤： (1) 主控机将计算得到的指示灯状态、压力表数据、温度表数据回传给修井司钻控制台 系统、阻流器控制台系统、防喷器控制台系统的PLC控制器，PLC控制器对修井司钻控制台、 阻流器控制台、防喷器控制台上的指示灯、压力表和温度表进行相应控制，控制指示灯做相 应显示，控制压力表和温度表指示到相应刻度； (2) 主控机将计算得到的虚拟场景中设备工作状况数据发送给图形处理机，图形处理 机根据此数据呈现模拟的现场实景及设备工作情况。
8. 根据权利要求7所述的井下作业模拟方法，其特征在于：它还包括一个智能评分的 步骤，主控机对学员的操作进行评分，指出作业过程中存在的错误。
9. 根据权利要求7所述的井下作业模拟方法，其特征在于：所述的图形处理机根据 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步骤包括W下子步 骤： ① 场景初始化：包括模型初始化和数据初始化； ② 工艺动画控制；包括机械动画控制； ⑨碰撞处理； ④擅染特效； ⑥同步擅染控制。
【专利摘要】本发明公开了一种井下作业模拟系统及方法，修井司钻控制台、阻流器控制台、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；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的计算模块；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。本发明高度仿真真实设备，易于学员理解、掌握；系统使用安全；智能化评分，公平公正，且能够准确指出作业过程中错误问题。
【IPC分类】G09B9-00, G09B25-02
【公开号】CN104616553
【申请号】CN201510009487
【发明人】龚捷, 王世元
【申请人】西南石油大学, 成都盛特石油装备模拟技术开发有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月8日