井喷应急演练模拟系统及模拟方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种井喷应急演练模拟系统及模拟方法。
【背景技术】
[0002]全世界各大产油国几乎都含有H2S气藏，含硫化氢气井的开采是具有高度危险性的作业，在含硫气井开采过程中，井喷事故的发生层出不穷。不管是国内还是国外公众利益也在油气开发生产过程中需要得到充分保护。为确保在含硫化氢油气田开发过程中减少安全事故，降低事故带来的经济损失，所以在应急演练中特别制定出井喷应急演练模拟及逃生方案。本发明将在保证人员安全的前提条件下尽可能的模拟真实事故的产生、处置、及后续工作安排过程。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种井喷应急演练模拟系统及模拟方法。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:井喷应急演练模拟系统，它包括程控喷射系统、蓄水池及供水管线、回水管线、应急处理监测系统和上位机，所述的程控喷射系统包括喷头、高压输送管线、水泵、变频器；所述的蓄水池通过供水管线供水，所述的水泵通过变频器与接收来自上位机的控制信号，将蓄水池中的水通过高压输送管线进行喷射；所述的回水管线对喷射的水向蓄水池进行回水处理；所述的应急处理监测系统包括设置于井喷现场需要观察的各类仪表、开关上加装的传感检测装置，所述的传感检测装置将采集到的仪表的读数和开关的开关情况发送至上位机。
[0005]井喷应急演练模拟系统还包括一个找坡型蓄水导流板，所述的蓄水导流板通过回水管线将回水处理的水送入蓄水池；所述的蓄水导流板设置于井架平台下方。
[0006]井喷应急演练模拟系统还包括一个有毒气体检测系统，所述的有毒气体监测系统包括便携式硫化氢检测仪，所述的便携式硫化氢检测仪包括无线模块、第一微控制器、DA转换模块、放大电路、AD转换电路、第二微控制器和数字显示模块；所述的无线模块接收来自上位机传送过来的信号，无线模块的输出端与第一微控制器连接，第一微控制器的输出端与DA转换模块连接，DA转换模块的输出端与放大电路连接，放大电路的输出端与AD转换模块连接，AD转换模块的输出端与第二微控制器连接，第二微控制器的输出端与数字显示模块连接。
[0007]井喷应急演练模拟系统还包括一个数据服务器，所述的数据服务器用于存储数据。
[0008]井喷应急演练模拟系统还包括一个抢险人员定位系统，所述的抢险人员定位系统包括多个有源电子标签、多个传感器、网络交换机；所述的有源电子标签设置于抢险人员身上，所述的传感器的信号覆盖整个监控区域，所述的上位机为导入整个监控区域多维地图的上位机，所述的上位机为导入多个传感器的位置数据、仰角数据和偏角数据的上位机；所述的传感器的接收端接收来自有源电子标签发送的信号并对其进行解码，所述的传感器的发送端将解码得到的数据通过网络交换机发送至上位机，上位机将得到的数据进行拟合并给出判定结果。
[0009]所述的多个传感器包括一个主传感器和至少一个从传感器，所述的从传感器的时间同步接口通过时间同步线与主传感器的时间同步接口连接，所述的从传感器的以太网数据传送接口和主传感器的以太网数据传送接口均通过网线连接至网络交换机；所述的传感器的发送端还将时间差数据通过网络交换机发送至上位机；所述的传感器处于绝对水平位置；
所述的多个传感器的位置数据为包括以其中一台传感器为坐标原点、确定一个横向方向为X轴、面向横向方向的为Y轴、垂直于水平面方向为Z轴的所建立的坐标系，以及所有传感器在所述坐标系所处的坐标。
[0010]所述的抢险人员定位系统还包括一个DHCP服务器，所述的DHCP服务器用于给传感器动态分配IP地址，并且分配和上位机相同的子网和子网掩码，所述的DHCP服务器与网络交换机连接。
[0011]所述的有源电子标签为发送超宽带无线电脉冲的有源电子标签；所述的有源电子标签包括用于识别的LED灯、用于激活标签的震动传感器和用于触发事件的按钮；所述的传感器为高精度超宽带传感器，所述的传感器包括一组天线阵列和一个超宽带无线接收器；所述的传感器与网络交换机之间通过超5类网线连接。
[0012]井喷应急演练模拟方法，它包括井喷失控前模拟步骤和井喷失控后模拟步骤，所述的井喷失控前模拟步骤包括以下子步骤:
(1)对于井口安装有防喷器的井，组织抢险人员迅速控制井口；在关井期间，观察记录立压表和套压表上套压和立压的变化:如果压力迅速上升，超过允许套压值，应进行放喷点火或其它有效方法压井；同时，将套压和立压的值实时传回上位机，上位机进行监控；
(2)对于井口未安装防喷器的井，组织抢险人员尽可能多的下入钻具，立即抢接回压阀，抢接方钻杆，在现场的指挥人员的指挥下，组织抢险人员加重钻井液实施压井作业；同时，上位机对加装传感器的回压阀进行检测，检测是否在规定时间内连接；
所述的井喷失控后模拟步骤包括以下子步骤:
51:井喷失控，上位机控制程控喷射系统加大压力、排量喷射；
52:通信保障组立即通知油田公司主管部门、地方政府有关部门及相关的救助部门；
53:抢险人员立即停机、停车、停炉，关闭井架、钻台、机泵房等处全部照明灯和电器设备，必要时打开专用防爆探照灯，严禁一切火源；上位机对停机、停车、停炉的开关进行检测，检测是否在规定时间内关闭；
S4:在确保抢险人员安全的前提下，迅速将氧气瓶、油罐等易燃易爆物品撤离危险区，清除井口周围和抢险通道上的障碍物，并尽可能抢救其它物资和设备；上位机通过抢险人员定位系统检测抢险人员是否按规定路线进行抢险和撤离；
S5:抢险人员通过有毒气体检测系统测定井口周围及附近天然气、H2S等有毒有害气体的浓度，划分安全范围；根据险情发展，对危险区域进行控制，通知可能受到危害的人员撤离；上位机对有毒气体监测系统发出信号，并通过抢险人员定位系统对人员撤离的方向进行定位与判断； S6:若发生天然气井喷失控并且着火，现场指挥部立即组织所有人员迅速撤离到安全地方；上位机通过抢险人员定位系统检测所有人员是否按规定路线进行抢险和撤离。
[0013]井喷应急演练模拟方法还包括一个提高井喷压力步骤:上位机根据所述的井喷失控前模拟步骤和所述的井喷失控后模拟步骤中的判断结果，对井喷压力进行控制:在规定时间内学员如果没有按照预案要求完成相应步骤，上位机将视情况进一步提高井喷的压力及流量。
[0014]本发明的有益效果是:(I)井喷模拟系统以最大程度模拟高压流体连续不断的涌入井筒，喷出地面为设计原则，由清水模拟井底流体，以完全可控的方式从井筒内向上喷射出钻井平台，喷射的液体流量大小和学员的操作联动，由系统自动控制输出；(2)本发明在应急演练人员身上安装有源电子标签，通过传感器对有源电子标签进行定位之后，将数据上传至上位机进行拟合，实现定位及跟踪；(