专利名称：井下作业井控培训模拟操作装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及井下作业井控培训装置，特别是一种井下作业井控培训模拟操作装置。
背景技术：
井控技术是井下作业安全生产的保障，目前，国内外已经有多种用于钻井-井控操作培训模拟装置。美、英等先进国家首先采用计算机仿真技术研制了用于石油钻井工程人员技术培训的装置，在钻井工艺和井控技术方面取得了很好的效果，现绝大多数石油公司都将这种模拟器培训作为上岗人员的必修课和进行技术考核的必要手段。我国陆续引进美国DLGITRAN等公司的井控模拟装置，逼真的声像效果，先进的应用软件，大大提高了培训质量。由于计算机更新换代极快，引进模拟器使用过程中难免出现故障，维修不便，费用较多。由于井下作业现场井控培训成本高、可重复性差、培训效率低等原因，使培训效果受到极大影响。而钻井作业井控技术与井下作业井控技术有相似之处，所以开发研制井下作业井控培训装置有着重要的意义。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种井下作业井控培训模拟操作装置，该装置能够对井下作业的起下管柱、溢流关井和压井三个操作单元、十二个常见的井控专题进行模拟训练，它成本低重复性好。
本实用新型的技术方案是设计一种井下作业井控培训模拟操作装置，其特征是它至少包括主控机9、图形机12、综合参数显示台8、司钻操作台2、视景装置13；主控机9通过以太网10与图形机12电连接；主控机9通过串行接口7与系统模块1电连接，主控机9同时电连接有音响装置11，系统模块1分别与司钻操作台2、防喷装置3、节流装置4、压井控制装置5、井口控制装置6通过I/O口电连接；图形机12电连接有视景装置13。
所述的井口控制装置6包括大四通601、套压表604、套管闸门602和采油树603，大四通601左、右和上管口分别法兰连接有套管闸门602，大四通601下管口串接有两个套管闸门602，最下面一个套管闸门602与采油树603连接，采油树603的左端串接有两级套管闸门602，右端串接有两级套管闸门602，右端最后一级套管闸门602连接有套压表604。
所述的防喷装置3包括防喷器控制阀301、阻流阀302、压井闸阀303和气源遥控阀304，防喷器控制阀301、阻流阀302、压井闸阀303和气源遥控阀304分别固定在操作平台上。
所述的节流装置4包括平板阀401、节流阀402和回收管403、排放管线404、钻井液罐405，平板阀401上下分别通过法兰连接有节流阀402，平板阀401右端通过法兰连接排放管线404，节流阀402通过回收管403连接钻井液罐405。
所述的压井控制装置5包括平板阀502、单流阀503和管汇501，管汇501以十字分布，管汇501上、下和左边分别通过法兰与平板阀502管连接，右边通过法兰与连接单流阀503，单流阀503再通过法兰与单流阀503连接。
本实用新型的特点是该装置采用一套与硬件装置相配套的分步式数据采集系统，它可以对传感系统传过来的信号进行采集和处理；模拟动作通过新开发的一套与硬件装置相配套的软件控制，软件主要包括十二个模拟动画演示程序、一个主控程序、一套过程调用控制程序和一套通讯程序。该软件界面友好，具有以下两点创新一是在采集模块提供的组态软件平台上，成功地进行了二次开发，满足了该装置的重复性和低成本的要求；二是解决了高级语言与平面Flash动画数据交流的问题；该装置创造性地应用了数据采集与Flash动画技术。
该装置是一套适用于井下作业井控操作的模拟训练装置，其功能是对井下作业现场作业程序进行模拟操作，并通过计算机仿真技术进行动作演示。模拟装置可在井口和封井器的安装及试压、各种井下作业施工中发生溢流时的井控关井动作等项目进行模拟训练。通过训练，使被培训者能够掌握标准和规范的井控操作程序和技术，对现场不能实现或成本过高的一些操作项目，通过计算机模拟技术的仿真展现，提高被培训者的安全意识，并使其掌握危机时刻的应急技术和应急方案。因此，该装置具有很强的适用性。
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。
图1是实施例结构示意图；图2是井下作业井口装置结构示意图；图3是井口防喷装置结构示意图；图4是防喷节流装置结构示意图；图5是压井控制平台结构示意图。
图中1、系统模块；2、司钻操作台；3、防喷装置；4、节流装置；5、压井控制装置；6、井口控制装置；7、串行接口；8、综合参数显示台；9、主控机；10、以太网；11、音响装置；12、图形机；13、视景装置；301、防喷器控制阀；302、阻流阀；303、压井闸阀；304、气源遥控阀；305、气动转换手柄；306、指示灯；401、平板阀；402、节流阀；403、回收管；404、排放管线；405、钻井液罐；501、平管汇；502、板阀；503、单流阀；601、大四通；602、套管闸门；603、采油树；604、套压表。
具体实施方式
实施例如图1所示，它包括主控机9、图形机12、综合参数显示台8、司钻操作台2、视景装置13；主控机9通过以太网10与图形机12电连接；主控机9通过串行接口7与系统模块1电连接，主控机9同时电连接有音响装置11，系统模块1分别与司钻操作台2、防喷装置3、防喷节流装置4、压井控制装置5、井口控制装置6通过I/O口电连接；图形机12电连接有视景装置13。
该装置在对井下作业的起下管柱、溢流关井和压井三个操作单元、十二个常见的井控专题进行模拟训练操作，由机械、电子、数据传输、软件、计算机仿真技术、多媒体技术等多种先进技术共同完成。主控机9、图形机12与司钻操作台2通过电连接，运行主控机9主控程序发出指令，将相应的电信号传递给图形机12，图形机12就会将电信号传给视景装置13，视景装置13将该电信转换成相应的模拟动画场景。同时图形机12将视景装置13的反馈信息通过以太网10传递给主控机9。主控机9同时控制着分布式数据采集系统，主控机9与分布式数据采集系统电连接，数据采集系统同时控制司钻操作台2、井口控制装置6、防喷装置3、节流装置4、压井控制装置5。其中，司钻操作台2主要模拟现场修井机或通井机司钻操作控制台，它包括参数表部分、控制手柄部分、按钮指示灯部分、控制刹把部分、指重表与拉力表部分，模拟装置拟在井口和在封井器的安装及试压、各种井下作业施工中发生溢流时的井控关井动作等项目进行模拟训练，使被培训者能够掌握标准和规范的井控操作程序和技术，对现场不能实现或成本过高的一些操作项目通过计算机的模拟技术的仿真展现，提高被培训者的安全意识，并使其掌握危机时刻的应急技术及应急方案，这样不但能提高培训效果，而且可以大大节约培训成本。
控制手柄主要作用是操作和控制各种设备，主要包括循环泵操作手柄，(循环泵操作手柄主要控制井下作业时循环泵的挂合和摘开，手柄下面设计有循环泵的冲数表；YLC-700型泵车循环泵的最高压力72.2Mpa，最大排量1.03m3/min。冲次132-468次/min)紧急停车操作手柄、(主要作用是发生突发事故时对柴油机进行紧急停车，有停止和松开两个挡位；(突发事故主要指发生井喷)动力(柴油机)控制操作手柄、(主要是挂合和摘开总离合器)转盘离合器控制操作手柄、(主要控制转盘，有刹死、空挡和挂合三个挡位下面设计有转盘转速表)滚筒离合器控制手柄(主要控制滚筒、有高速、空挡和低速三个档；)滚筒档位操作手柄(包括通井机排挡和修井机排挡两部分，主要控制滚筒速度，按T12通井机和XJ450修井机实际档位；(XT12通井机设计四个低速档和四个高速档，各档速度分别为39.4、62、117.4、185、53、84、158.4、250rpm；XJ450修井机设计五个正档和一个倒档，五个正档速度分别为74.8、114.8、148.49、221.22、298.87rpm，一个倒档58.32rpm)。液压油管钳操作手柄有两个手柄，主要控制上卸扣，有上扣、卸扣和静止三个档位。
如图2所示，井下作业井口装置平台包括大四通601、套压表604、套管闸门602和采油树603，大四通601左、右和上管口分别法兰连接有套管闸门602，大四通601下管口串接有两个套管闸门602，最下面一个套管闸门602与采油树603连接，采油树603的左端串接有两级套管闸门602，右端串接有两级套管闸门602，右端最后一级套管闸门602连接有套压表604。井下作业井口装置6主要功能是起下管柱作业过程中的灌液体或放液体；对压井过程进行控制等，主要设计三套装置。250采油井口装置；350井口装置；600型采气井口装置。
如图3所示井口防喷装置结构，井下作业井口防喷装置3操作平台的主要功能是模拟现场溢流发生后的关井动作。防喷装置3包括防喷器控制阀301、阻流阀302、压井闸阀303和气源遥控阀304，防喷器控制阀301、阻流阀302、压井闸阀303和气源遥控阀304分别固定在操作平台上。
每个阀连接有手动与气动转换手柄305，(进行手动与气动的转换)操作防喷器控制手柄(控制防喷器的开与关)，阻流阀控制手柄(控制阻流阀的开与关)，压井闸阀控制手柄(控制压井时闸阀的开与关)，气源遥控控制手柄(帮助开关防喷器)每个手柄都有开和关两个档位。为了判别各防喷器和各阀开与关，在各防喷器的两边连接指示灯306。用指示灯的亮与灭显示各防喷器的开与关。
图4是防喷节流装置4结构示意图，包括平板阀401、节流阀402和回收管403、排放管线404、钻井液罐405，平板阀401上下分别通过法兰连接有节流阀402，平板阀401右端通过法兰连接排放管线404，节流阀402通过回收管403连接钻井液罐405。防喷节流装置4主要功能是模拟现场控制防喷实际井口操作过程；平板阀401控制节流管汇的开与关；节流阀402控制节流管汇的防喷量。排放管线404用来点火，防止火焰熄灭。
如图5所示，压井控制装置5包括平板阀502、单流阀503和管汇501，管汇501以十字分布，管汇501上、下和左边分别通过法兰与平板阀502管连接，右边通过法兰与连接单流阀503，单流阀503再通过法兰与单流阀503连接。压井控制装置5的主要功能是模拟现场实际压井井口操作过程。其中平板阀用于控制压井管汇501的开与关，单流阀503用于控制压井液的流向。
所述的综合参数显示平台包括如下仪表；井深显示表主要显示作业井的深度；管鞋深度表主要显示管鞋的深度；大钩高度表主要显示工作过程中大钩距离井口工作平台之间的距离；大钩悬重表主要显示工作过程中大钩悬重；套补距表主要显示作业井套补距；油补距表主要显示作业井的油补距；油层深度表主要显示作业井油层深度范围；射孔深度表主要显示作业井射孔深度范围井底压力表主要显示作业井作业时井底压力的大小。
信号类型的确定与编码根据系统总体设计，系统输入和输出的信号全部为电流或电压信号，统称为电信号，脉冲电信号在采集和传输的过程中就叫做数字量，连续变化的电流信号就叫模拟量。根据设计需要，本系统共有数字量输入端口40个，数字量输出端口48个，模拟量输入端口4个模拟量输出端口4个。
权利要求1.井下作业井控培训模拟操作装置，其特征是它至少包括主控机(9)、图形机(12)、综合参数显示台(8)、司钻操作台(2)、视景装置(13)；主控机(9)通过以太网(10)与图形机(12)电连接；主控机(9)通过串行接口(7)与系统模块(1)电连接，主控机(9)同时电连接有音响装置(11)，系统模块(1)分别与司钻操作台(2)、防喷装置(3)、节流装置(4)、压井控制装置(5)、井口控制装置(6)通过I/O口电连接；图形机(12)电连接有视景装置(13)。
2.根据权利要求1所述的井下作业井控培训模拟操作装置，其特征是所述的井口控制装置(6)包括大四通(601)、套压表(604)、套管闸门(602)和采油树(603)，大四通(601)左、右和上管口分别法兰连接有套管闸门(602)，大四通(601)下管口串接有两个套管闸门(602)，最下面一个套管闸门(602)与采油树(603)连接，采油树(603)的左端串接有两级套管闸门(602)，右端串接有两级套管闸门(602)，右端最后一级套管闸门(602)连接有套压表(604)。
3.根据权利要求1所述的井下作业井控培训模拟操作装置，其特征是所述的防喷装置(3)包括防喷器控制阀(301)、阻流阀(302)、压井闸阀(303)和气源遥控阀(304)，防喷器控制阀(301)、阻流阀(302)、压井闸阀(303)和气源遥控阀(304)分别固定在操作平台上。
4.根据权利要求1所述的井下作业井控培训模拟操作装置，其特征是所述的节流控制装置(4)包括平板阀(401)、节流阀(402)和回收管(403)、排放管线(404)、钻井液罐(405)，平板阀(401)上下分别通过法兰连接有节流阀(402)，平板阀(401)右端通过法兰连接排放管线(404)，节流阀(402)通过回收管(403)连接钻井液罐(405)。
5.根据权利要求1所述的井下作业井控培训模拟操作装置，其特征是所述的压井控制装置(5)包括平板阀(502)、单流阀(503)和管汇(501)，管汇(501)以十字分布，管汇(501)上、下和左边分别通过法兰与平板阀(502)管连接，右边通过法兰与连接单流阀(503)，单流阀(503)再通过法兰与单流阀(503)连接。
专利摘要本实用新型涉及井下作业井控培训装置，特别是一种井下作业井控培训模拟操作装置。其特征是它至少包括主控机(9)、图形机(12)、综合参数显示台(8)、司钻操作台(2)、视景装置(13)；主控机(9)通过以太网(10)与图形机(12)电连接；主控机(9)通过串行接口(7)与系统模块(1)电连接，主控机(9)同时电连接有音响装置(11)，系统模块(1)分别与司钻操作台(2)、防喷控制装置(3)、节流控制装置(4)、压井控制装置(5)、井口控制装置(6)通过I/O口电连接；图形机(12)电连接有视景装置(13)。它能够对井下作业的起下管柱、溢流关井和压井三个操作单元、十二个常见的井控专题进行模拟训练，它成本低重复性好。
文档编号G09B25/00GK2857140SQ20052010602
公开日2007年1月10日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年12月30日
发明者史仲乾, 孙玉玺, 衣国安, 孙虎, 张波, 李树旺, 张发展, 栾忠鹤, 刘国良, 侯东鸿, 杜红昌, 闫苏斌, 余明丽, 金俊禄 申请人:长庆石油勘探局