ESIM-PWS6便携式修井作业井控模拟培训

便携式修井作业井控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，专门用于修井作业井控模拟培训，具有携带方便，功能完善等特点。

便携式修井作业井控模拟培训系统是石油工程与计算机技术、虚拟现实技术、计算机模拟技术集合的产物。主要用于新员工，钻井司钻/副司钻，井队技术员，钻井队队长及钻井监督等工种的培训。通过该系统的培训，可以使受训人员掌握基本的关井及压井技术。

系统利用数学模型去模拟石油工程作业中的各种工况和参数，例如压力、扭矩、钻速、排量等，精确反应这些物理参数之间的关系，达到与实际修井作业相同的效果。系统能灵活设置各种修井参数，如管柱组合、井身结构、地层参数、设备参数等，使培训更加灵活和更有针对性；软件系统采用无定序架构，能真实模拟修井机及其辅助设备的各种操作，使系统更接近实际；利用虚拟现实技术构造逼真的感知环境，采用与操作工况同步的三维动画，结合仿真的现场音效，给人以身临其境的感受。

该系统由便携式硬件设备、图形系统及配套软件构成。硬件系统按照工业级标准设计，数据采集与控制系统采用嵌入式设备构成，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，无安全风险。

系统主要硬件

系统硬件主要包含便携式司钻操作箱、便携式防喷器控制箱、便携式节流控制箱和便携式管汇操作箱。控制台采用铝合金机箱，体积小，方便携带。

便携式司钻操作箱

便携式司钻操作箱如图 2所示，其控制和显示内容集成实际司钻控制台常用主要部分。能模拟绞车升降、泥浆泵调速、转盘调速等。

便携式节流控制箱

便携式节流控制箱如图 3所示，其上可显示油管压力、套管压力、压井管汇压力、泵速、累计泵冲数、节流阀开度等参数。该控制箱提供液动节流阀开度调节。

便携式防喷器控制箱

便携式防喷器控制箱如图 4所示。便携式防喷器控制箱按照常规的产品模拟，其上显示的参数与实际保持一致。便携式防喷器控制箱能模拟环形防喷器、2个半封闸板防喷器、1个全封闸板防喷器的控制。另外，该控制箱还能模拟压井管汇、节流管汇中液动阀门的导通和关闭。

便携式管汇操作箱

便携式管汇操作箱如图 5所示，管汇操作箱能正常模拟立管管汇、节流管汇、压井管汇的阀门操作，系统能通过管汇操作自动检测所建立的管汇通路。

系统软件
主控软件
  1. 学生端软件模块
    • 可实时显示修井参数，可设置参数报警，可完成对3D场景的控制。
  2. 教师控制台软件模块
    • 能完成包括地层参数设置、井参数设置、管柱组合设置、泵参数设置、泥浆系统参数的设置和修改；能实现修井参数如起下钻速度、钻压、转盘转速、泥浆池体积增减量、返出流量、泵速、排量、累计泵冲数等的实时显示；能设置参数单位，实时切换中英文的显示；能实现作业的模拟速度控制。
  3. 井控软件模块
    • 能实现井控的作业控制，能对井控参数如套压、油压、节流阀开度、修井液体积增减量、井底压力进行实时读取；能绘制多个实时参数如油压、套压、泥浆池体积增减量、井底压力、地层压力的参数曲线。
  4. 声效控制模块软件
    • 能模拟修井现场泵、绞车、转盘等设备的音效。
  5. 系统自检模块
    • 能通过该模块检测硬件设备的状态。
  6. 学员管理模块
图形软件
  1. 基于有钻台（大修）的3D场景显示软件模块
  2. 基于无钻台（小修）的3D场景显示软件模块

序号名    称单位数量
1便携式司钻操作箱台1
2便携式防喷器控制箱台1
3便携式节流控制箱台1
4便携式管汇操作箱台1
5便携式笔记本（CPU：i7，独立显卡）台1
6触摸显示屏台1
7便携式井下作业模拟器软件套1

模拟器音响效果要求

所有修井作业模拟图画中出现的修井设备运行时、碰撞时、加减速运转时的音效均应与修井现场设备实际声音一致，音效逼真、贴近现场。

模拟器功能要求

模拟器应具备便携功能，体积、重量、数量均能满足教师外出培训时方便携带要求；模拟器操作应能满足修井司钻、副司钻、修井队技术员、修井队队长及修井监督等不同工种的培训。通过使用模拟器培训，使受训人员掌握软、硬关井及常规、非常规压井技术。

模拟器系统软件能用数学模型模拟石油工程修井作业中的各种工况和参数，例如压力、扭矩、转盘转速、排量等，精确反应这些物理参数之间的关系，达到与实际修井作业相同的效果。

模拟器系统能设置各种修井参数，如管柱结构、井身结构、地层参数、设备参数等，使培训更加灵活和更有针对性；软件系统采用无定序架构，能真实模拟修井机的各种操作，系统更接近实际；利用虚拟现实技术构造逼真的感知环境，采用与操作工况同步的三维动画。

模拟器应按照工业级标准设计，数据采集与控制系统采用RTU构成，最大程度保证设备的可靠性。

具体系统特点
  • 具有无定序模拟软件架构。对受训人员的操作顺序没有限制，能够模拟真实修井机的操作和功能，操作者可以按照系统内置方式去操作模拟系统，就像操作真实修井机。
  • 模拟器可根据井深、泥浆密度、地层压力、井底压力、地层渗透率等参数的变化动态模拟地层溢流。
  • 操作者完成模拟关井后，可以实时对关井油压、关井套压等数据进行计算。
  • 在模拟压井循环过程中，可通过调整调节阀的开度调节套管压力、油管压力，进而调整井底压力。
  • 在压井过程中，压井的速度倍率可随时调节。
  • 操作者完成压井作业后，能够自动生成“压井曲线”，曲线中包括油压、套压、泥浆体积变化、井底压力等参数。
  • 模拟发生溢流后，可以选择安装多种防喷工具，如防喷井口、旋塞、防喷短接、防喷单根等防喷工具。
  • 在进行模拟器实训练习和评审时，必须通过相关参数的变化来判断井下异常状况，而不是以直接告知的方式来判断井下异常状况。
  • 模拟器可以针对有钻台（大修）和无钻台（小修）两种场景进行实训练习和评审。
  • 系统可以配置不同的快照，设置不同的参数，如地层结构、管柱组合等，完成练习和评审。
  • 模拟器能够实时记录实训人员的操作，并根据操作给出评判以及分数。
  • 模拟器可以实时显示钻压、转盘转速、油管压力、排量、井内泥浆总体积、泥浆池体积增量、计量罐体积增减量、井深、管柱位置、大钩高度等修井参数。
  • 可以设置主要参数的报警，实训人员可以设置大量的参数阈限值，当参数超过此阈限值后，模拟培训系统将发出警报，而且警报的启停能与实训人员的操作、工况及图形显示相一致。可以设置的报警参数包括： “泥浆增减量报警”、“防碰上下限报警”等。
  • 具有采用3D动画展示井下作业现场的视觉环境，能够展示井下作业场景、设备动作和设备的工作原理等。
  • 具有受训人员的人员信息管理功能。
  • 系统能模拟硬关井过程和软关井过程。
  • 系统能模拟使用钻具内防喷工具（如旋塞、防喷单根）关井。
  • 系统能提供公制单位和英制单位显示，并能及时互相切换。
  • 系统能提供中英文界面的实时切换。
可完成的培训项目
有钻台（大修）关井操作
  1. 起下油管时发生溢流的关井程序
  2. 旋转作业时发生溢流的关井程序
  3. 起下大直径管柱时发生溢流的关井程序
  4. 电缆射孔时发生溢流的关井程序
  5. 空井时发生溢流的关井程序
无钻台（小修）关井操作
  1. 起下油管时发生溢流的关井程序
  2. 旋转作业时发生溢流的关井程序
  3. 起下大直径管柱时发生溢流的关井程序
  4. 电缆射孔时发生溢流的关井程序
  5. 空井时发生溢流的关井程序
压井操作
  1. 司钻法压井程序
  2. 工程师法压井程序
  3. 反循环司钻法压井程序
  4. 反循环工程师法压井程序

电源要求
  • 电源参数：110~220V/50~60Hz交流电
  • 功率参数：0.3KW
安装环境要求
  • 系统工作环境温度：0℃～30℃
  • 相对湿度：平均相对湿度小于90％

  • 教师操作界面
  • 学生操作设置界面
  • 教师端参数显示界面
  • 有钻台（大修）图形界面
  • 无钻台（小修）图形界面