[0021] 如图1所示，不压井作业模拟系统，它包括不压井司钻控制台系统、远程控制台系 统、节流管汇和控制单元，控制单元包括主控机、参数机和图形处理机，主控机与不压井司 钻控制台连接，不压井司钻控制台系统与远程控制台系统连接，节流管汇与远程控制台系 统相连，不压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；
[0022] 所述的不压井司钻控制台系统包括不压井司钻台PLC控制器、不压井司钻台前端 可操作输入设备和不压井司钻台前端输出显示设备；不压井司钻台前端可操作输入设备包 括多个开关、旋钮、阀口，不压井司钻台前端输出显示设备包括指示灯、压力表和温度表；不 压井司钻台前端可操作输入设备和不压井司钻台前端输出显示设备分别与不压井司钻台 PLC控制器连接，不压井司钻台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A，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A ;
[0023] 所述的远程控制台系统包括远程控制台PLC控制器、远程控制台前端可操作输入 设备和远程控制台前端输出显示设备；远程控制台前端可操作输入设备包括多个开关、旋 钮、阀口，远程控制台前端输出显示设备包括指示灯、压力表和温度表；远程控制台前端可 操作输入设备和远程控制台前端输出显示设备分别与远程控制台PLC控制器相连，远程控 制台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B，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B ;
[0024] 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；
[0025] 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。
[0026] 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。
[0027] 它还包括节流管汇。
[002引如图2所示，所述的不压井司钻控制台系统包括司钻台PLC模块、多个开关、平衡 泄压四通压力表、上提力压力表、下压力压力表、作业半封压力表、支腿压力表、系统压力 表、卡瓦压力表、环形压力表、上闽板压力表、手调油口；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；所述的开关包括环形开关、上单闽板 开关、作业半封开关、平衡阀开关、卸荷阀开关、安全半封关、移动下压卡瓦开关、固定下压 卡瓦开关、移动承重卡瓦开关、固定承重卡瓦开关；各档位及开关、手调油口分别与司钻台 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转换器与平 衡泄压四通压力表、上提力压力表、下压力压力表、作业半封压力表、支腿压力表、系统压力 表、卡瓦压力表、环形压力表、上闽板压力表连接。
[0029] 不压井司钻控制台面板元器件及其作用，见下表1 ; 司钻控制台面板元器件表
【主权项】
1. 不压井作业模拟系统，其特征在于：它包括不压井司钻控制台系统、远程控制台系 统、节流管汇和控制单元，控制单元包括主控机、参数机和图形处理机，主控机与不压井司 钻控制台连接，不压井司钻控制台系统与远程控制台系统连接，节流管汇与远程控制台系 统相连，不压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； 所述的不压井司钻控制台系统包括不压井司钻台PLC控制器、不压井司钻台前端可操 作输入设备和不压井司钻台前端输出显示设备；不压井司钻台前端可操作输入设备包括多 个开关、旋钮、阀口，不压井司钻台前端输出显示设备包括指示灯、压力表和温度表；不压井 司钻台前端可操作输入设备和不压井司钻台前端输出显示设备分别与不压井司钻台PLC 控制器连接，不压井司钻台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A，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A ; 所述的远程控制台系统包括远程控制台PLC控制器、远程控制台前端可操作输入设备 和远程控制台前端输出显示设备；远程控制台前端可操作输入设备包括多个开关、旋钮、 阀口，远程控制台前端输出显示设备包括指示灯、压力表和温度表；远程控制台前端可操作 输入设备和远程控制台前端输出显示设备分别与远程控制台PLC控制器相连，远程控制台 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B，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B ; 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所述的不压井作业模拟系统，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所述的不压井作业模拟系统，其特征在于；它还包括节流管汇。
4. 根据权利要求1所述的不压井作业模拟系统，其特征在于：所述的不压井司钻控制 台系统包括司钻台PLC模块、多个开关、平衡泄压四通压力表、上提力压力表、下压力压力 表、作业半封压力表、支腿压力表、系统压力表、卡瓦压力表、环形压力表、上闽板压力表、手 调油口；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；所述的开关包括环形开关、上单闽板开关、作业半封开关、平衡阀开关、卸荷阀开关、安 全半封关、移动下压卡瓦开关、固定下压卡瓦开关、移动承重卡瓦开关、固定承重卡瓦开关； 各档位及开关、手调油口分别与司钻台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转换器与平衡泄压四通压力表、上提力压力表、下压力压力表、作 业半封压力表、支腿压力表、系统压力表、卡瓦压力表、环形压力表、上闽板压力表连接。
5. 根据权利要求1所述的不压井作业模拟系统，其特征在于：所述的远程控制台系统 包括远程控制PLC模块、多个开关、多个阀口、储能器压力表、系统压力表、循环压力表、马 达压力表、一号累压力表、全封压力表、作业半封压力表、安全半封压力表、卡瓦闽板压力 表、二号累压力表、气源压力表；所述的开关包括环剪切开关、全封闽板开关、作业开关、半 封开关、卡瓦闽板开关和远程司钻选择开关；各开关及阀口分别与远程控制PLC模块的状 态数据采集接口相连，远程控制PLC模块的输出控制接口通过D/A转换器与储能器压力表、 系统压力表、循环压力表、马达压力表、一号累压力表、全封压力表、作业半封压力表、安全 半封压力表、卡瓦闽板压力表、二号累压力表、气源压力表连接。
6. 不压井作业模拟方法，其特征在于；它包括W下步骤： 51 ;采集不压井司钻台上各开关状态、旋钮值及阀口开度； 52 ;不压井司钻控制台系统的PLC控制器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压力表数据、 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压力表数据回传给不压井司钻控制台系统的PLC控制器，PLC 控制器对不压井司钻控制台上的压力表表进行相应控制，控制压力表指示到相应刻度； (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。
7. 根据权利要求6所述的不压井作业模拟方法，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。
8. 根据权利要求6所述的不压井作业模拟方法，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】本发明公开了一种不压井作业模拟系统及方法，它包括不压井司钻控制台系统、远程控制台系统、节流管汇和控制单元，控制单元包括主控机、参数机和图形处理机，主控机与不压井司钻控制台连接，不压井司钻控制台系统与远程控制台系统连接，节流管汇与远程控制台系统相连，不压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。不压井模拟方法包括数据采集、主控机计算和虚拟呈现。本发明能模拟设备的所有操作，让操作设备的学员控制带压作业机的所有部件，为井下作业培训提供一套科学、规范、高效、安全的培训考核新模式。
【IPC分类】G09B25-02
【公开号】CN104616586
【申请号】CN201510009260
【发明人】梅大成, 贾月乐
【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