ESIM-FGR4采气模拟培训系统

采气综合模拟培训系统由西南石油大学与成都盛特石油装备模拟技术股份有限公司联合开发,是目前国内技术先进、功能完善、能满足油田培训实际需求的采气综合模拟仿真系统。
采气综合模拟培训系统是石油工程、油气储运与计算机技术、虚拟现实技术集合的产物。可以让学员了解各种采气设备的内部结构及原理,熟悉该区块的典型场站及流程。培训分为多个层次,可用于初级工、中级工、高级工的培训。通过该系统的培训,可以使受训人员掌握各种采气设备的原理及使用方法,能够处理现场常见的事故。
系统利用“流量耦合”法实时计算管道内流体的压力、流量、温度。先进的数学模型使培训更加贴合现场实际,系统采用事故预埋技术模拟采气作业中常见的事故和设备故障,教员可以随时引入这些事故或故障,学员通过现象判断并做出正确的处理,提高他们对事故的判断和处理能力。在大屏幕上显示设备工作状况,使得整个流程清晰易于理解,可以减少学员的培训时间,并且让学员有更深的了解。可定制的事故模拟,可以使培训更加轻松。
该系统由采气综合模拟仿真平台、图形系统及配套软件构成。系统中各操作控制台外观与现场真实设备一致。设备管道采用金属件制成,坚固耐用,配合大比例的模型,使整套设备能真实反映现场情况。各种设备面板的布局,操作方式,参数显示与现场情况一致。硬件系统按照工业级标准设计,数据采集与控制系统采用PLC构成,最大程度保证了设备的可靠性,系统投入成本和维护成本低,设备内部无真实流体,全部由传感器采集操作数据,不存在高压、有毒物质,无安全风险。

系统主要硬件

硬件系统布局如图所示。

采气井教学实训平台包含三口气井、分别使用自喷生产、电潜泵排水生产、柱塞排水生产;集气站教学实训平台包括放空管汇、防冻剂装置、高压进站阀组、加热炉、生产分离器、计量分离器、节流、清管器、孔板流量计、分水包组成;甲醇泵房教学实训平台包括甲醇储罐、甲醇泵,安装与维保实训平台包含安装与维保操作台。

  • 采气井教学实训平台

采气井教学实训平台主要由柱塞排水采气井、电潜泵排水采气井等不同采气井构成,气井上安装阀门均在现场真实阀门基础上改造,内置传感器,操作手感和现场一致,仪器仪表受主控计算机实时控制,仪表读数和学员实际操作联动,详细配置如下:

标准自喷井气井采用全金属材质,按照现场典型结构等比缩放制作,包含采气树主体、11个主阀,1个调压阀,5个压力表,1个采样阀门,1个流量计,4个甲醇管线阀门。
电潜泵排水采气井气井采用全金属材质,按照现场典型结构等比缩放制作,包含采气树主题、9个主阀,1个调压阀,4个压力表,1个采样阀门。
柱塞排水采气井采用全金属材质加工,按照现场典型结构等比缩放制作,包含柱塞排水采气树主体、1个主阀、5个辅助阀、1个调压阀、2块压力表。
  • 集气站教学实训平台

集气站教学实训平台主要由高压进站区、水套加热炉、一级节流区、生产分离器等不同生产流程模块构成,各个模块上配置的阀门均在现场真实阀门基础上采购、改造而成,阀门内置传感器,操作手感和现场一致,模块上配置的仪器仪表受主控计算机实时控制,仪表读数和学员实际操作联动,详细配置如下:

高压进站区全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,支持四口井进入站内,带放空管线,包含管线、10个阀门,4个压力表、3个流量。
水套加热炉四进四出带旁通,全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,外形尺寸按照现场安装环境进行设计、加工,包含水套加热炉罐体、管线、各支路进出阀门8个、各支路旁通阀门4个、点火器阀门。
一级节流区四通道节流区,使用节流全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,包含管线、12个主阀、各支路调压前压力表4个,各支路调压后压力表4个,各支路流量表4个。
生产分离器全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,包含罐体、管线、入口阀门1个、出口阀门1个、排污闸阀2个、排污压力调节阀1个、压力表4个、液位计1个、高压放空管线2路(手动、自动)。
计量分离器带旁通管线。全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,包含罐体、管线、入口阀门1个、出口阀门1个、排污闸阀2个、排污压力调节阀1个、压力表4个、液位计1个、高压放空管线2路(手动、自动)、出口流量计。
旋风分离器带放空管线和旁通阀门。全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,包含入口阀门1个、出口阀门2个、旁通阀门1个、高压放空管线2路(手动、自动)。
分水储气包带计量管线和放空管线。全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,包含入口阀门2个、入口调压阀1个、入口旁通阀1个、高压放空管线2路(手动、自动)、出口流量计、出口阀门3个、出口旁通阀1个。
二级节流区全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,包含入口阀门1个、出口阀门1个、调压阀1个、旁通阀1个,入口压力表1个,出口压力表1个。
加药罐甲醇、发泡剂混合罐,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,包含罐体、液位计、入口阀门、出口阀门、放空管线、增压管线。
出站阀组带计量、清管阀、过滤器。全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,包含入口阀门1个、调压阀1个、孔板流量计1个、温度计2个、压力表2个、流量计旁通阀门1个、发球阀1个、出站阀1个、发球旁通阀1个,高压放空管线1路。
  • 甲醇泵房教学实训平台
甲醇具有放空管线、天然气增压管线、液位计。全金属结构,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,外形尺寸按照现场进行加工,可根据不同地区工艺要求定制。
甲醇泵三组计量泵,按照现场典型结构等比缩放制作,如左图所示,每组包含入口阀门、出口阀门、旁通阀门。
  • 安装与维保实训平台
安装与维保操作台用于初级工安装、维保操作培训,均由实物组装而成,如左图所示,包含闸阀、压力表、孔板流量计、安全阀。
  • 场景显示系统为大屏幕LED全彩显示系统
大屏幕LED全彩显示系统将模拟现场场景的3D动画经专业图形处理器处理后,采用LED全彩显示系统显示。LED P2.5显示屏,分辨率为1920*1080显示屏尺寸5400mm(宽)*3215mm(高)(最终屏幕安装尺寸、分辨率视安装环境进行调整)
系统软件
采气模拟器主控软件软件
  • 软件框架模块
  • 界面控制模块
  • 设备控制软件模块
  • 系统自检模块
采气模拟器工艺软件
  • 流体计算软件模块
  • 事故及复杂情况软件模块
采气模拟器图形软件
  • 三维流程控制模块
  • 设备控制模块
系统配置清单
序号名    称单位数量
1气井井口操作台标准自喷生产气井井口1
2简易自喷生产井1
3柱塞泵排水生产气井井口1
4电潜泵生产气井井口1
5集气站操作模块放空管汇1
6防冻剂装置1
7高压进站阀组1
8加热炉1
9计量分离器1
10清管器1
11孔板流量计1
12分水包1
13发泡剂装置1
14一二级节流1
15安装与维保实训平台1
16教师控制台1
17控制计算机1
18图形计算机1
19打印机1
20音效系统1
21计算机机柜1
22大屏幕LED全彩显示系统1
23盛特石油采气模拟培训系统主控软件1
24盛特石油采气模拟培训系统工艺软件1
25盛特石油采气模拟培训系统图形软件1

功能特点
  • 模拟培训系统以现场真实设备为原型,通过现场测绘进行1:1三维建模,还原操作现场,模拟设备外形、管线连接方式与现场基本一致,设备操作真实基本设备一致。
  • 根据学员操作情况、站内设备工作状态,实时计算出设备工作情况、管道压力、温度、流量等参数。
  • 应用逼真的三维动画模拟现场的视觉环境,展现站内场景、设备动作和设备的工作原理。
  • 事故设置可以帮助学员更直观的认识到事故的原因,引导他们处理常见事故。
  • 气井参数(压力,温度,流量)可调。
  • 系统具有完善的扩充功能。
可完成的培训项目
  • 自喷井开、关井
  • 柱塞排水采气井开、关井
  • 电潜泵排水井开、关井
  • 天然气泄漏处理
  • 井口注入防冻剂
  • 天然气放空
  • 启停加热炉
  • 气井单井计量
  • 天然气脱水操作
  • 甲醇泵操作

技术要求
  • 电源参数:220V/50Hz交流电
  • 功率参数:<6000W
安装运行环境要求
  • 场地面积:长≥10米,宽≥8.5米
  • 将设备供电和照明供电分开
  • 系统工作环境温度:0℃~30℃
  • 相对湿度:平均相对湿度小于90%