一种交互式深水压井井控情景演练系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种交互式深水压井井控情景演练系统及方法，系统包括主控系统和图形系统两大部分；主控系统包含平台控制模块、教师控制台模块、起下钻控制模块、钻进控制模块、井控控制模块、声效控制模块和学员管理模块；其中井控控制模块用于控制深水压井井控的作业流程，对井控参数进行实时读取，以及绘制和保存参数曲线；图形系统用于根据深水压井作业流程，利用基于981海洋钻井平台的3D场景显示软件构建深水压井作业场景。本发明专利技术针对深水钻井作业特点构建交互式深水关井作业场景，能真实模拟作业过程的各种操作，真实表达人为操作的差异性，使系统表现更接近实际，能够真正提升学员的作业能力。学员的作业能力。学员的作业能力。

【技术实现步骤摘要】
一种交互式深水压井井控情景演练系统及方法


[0001]本专利技术涉及深水钻井
，尤其涉及一种交互式深水压井井控情景演练系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，国家相关部门加大了对国家能源安全的保障力度，要求各大石油企事业单位加强对石油勘探开发的投入，增加我国新增油气发现及产量，以确保国家能源安全。因此，海洋石油的勘探与开发作业也逐渐由浅海近海区域转向深海远海区域，以增加海洋油气的勘探开发区域面积，寻求更多的油气发现。
[0003]而海洋深水井控技术则是深海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
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井控操作培训模拟装置。现有的深海钻井情景演练技术存在以下缺陷：不能同时进行多人协同情景演练，不能真实展示学员的操作反馈。同时没有结合真实的深海压井作业进行场景设置，实际训练效果不佳。因此需要针对深水压井井控作业进设计一种演练系统和方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种交互式深水压井井控情景演练系统及方法，针对深水压井作业特点构建交互式深水关井作业场景，能真实模拟作业过程的各种操作，提供多人协同情景演练，使系统表现更接近实际，能够真正提升学员的作业能力。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种交互式深水压井井控情景演练系统，包括主控系统和图形系统两大部分；主控系统包含平台控制模块、教师控制台模块、起下钻控制模块、钻进控制模块、井控控制模块、声效控制模块和学员管理模块；其中，平台控制模块用于实时显示钻井参数，设置参数报警，以及模拟地面循环系统的操作和显示；教师控制台模块用于设置和修改钻进设备数据；并实时显示钻井参数，模拟发生作业故障以及控制深水压井作业的模拟速度；井控控制模块用于控制深水压井井控的作业流程，对井控参数进行实时读取，以及绘制和保存参数曲线；声效控制模块用于模拟深水压井作业过程中现场泵、绞车和转盘设备的音效；系统自检模块用于检测硬件设备的状态，判别出系统硬件设备是否发生故障；学员管理模块用于能导入学员名单，管理和查看学员的成绩。此外，起下钻控制模块用于模拟正常起下钻训练。钻进控制模块用于控制正常钻进训练。
[0006]具体的，图形系统用于根据深水压井作业流程，利用基于981海洋钻井平台的3D场景显示软件构建深水压井作业场景。
[0007]具体的，学员管理模块具体包括括班级信息管理和学员信息管理，班级信息管理
用于对所有学员信息进行分组，对所有学员进行考核并统计学员考核成绩；学员信息管理用于导入学员个人信息，以及查询和删除学员信息。
[0008]具体的，深水压井井控作业流程包括以下步骤：步骤S1，第一循环周，关四通下面的防喷器，记录关井立管压力；关四通上面的防喷器，从压井管线泵入低密度流体，直到流体全部住满节流管线，关节流阀；开四通下面的防喷器，记录关井套压；开始以压井泵速泵入原始钻井液，并记录初始立管总压力；从压井管线开始泵入低密度流体，同时调节节流阀使立管总压力等于初始立管总压力；保持钻井液泵入速度和低密度流体泵入速度不变，调节节流阀保持立管总压力不变，直到溢流排出；关井，记录此时的套管压力；步骤S2，第二循环周，开启钻井泵，以压井泵泵速泵入压井液；同时开泵注入低密度流体，调节节流阀保持套管压力不变；当压井液到达钻头，调节节流阀保持立管总压力不变；在压井液返出到防喷器位置，关闭下层闸板防喷器，用压井液取代压井管线和节流管线中的流体；打开下层防喷器，检查压井情况；用压井液取代隔水管中的钻井液。
[0009]进一步的，主控系统还包括演练记录模块，用于采集记录深水压井井控情景演练过程中学员的操作记录和设备状态信息；演练记录模块包括单人演练单元、团队演练单元和演练数据采集单元；单人演练单元用于建立三维单人深水压井井控训练场景，并根据配置的作业参数生成单人演练项目；团队演练单元用于构建三维多人团队深水压井井控训练场景，并根据配置的作业参数生成多人团队演练项目；演练参数采集单元用于分别采集学员在单人演练单元和团队演练单元中的深水压井井控训练操作记录和训练设备的状态信息。
[0010]一种交互式深水压井井控情景演练方法，包括以下步骤：步骤一：采集钻进工况下深水压井井控作业流程的钻井参数；步骤二：利用3D显示软件构建井控模型，并根据钻井参数对井控模型进行优化，获得3D深水压井井控模型；步骤三：根据深水压井井控作业流程并结合3D深水压井井控模型，设计交互式深水压井井控情景演练系统进行深水压井井控模拟训练，采集学训练数据和设备状态信息进行评价。
[0011]具体的，所述深水压井作业人员角色包括司钻、副司钻、泵工、钻工、录井工程师、钻井监督、队长、高级队长及水下师。
[0012]本专利技术的有益效果：1.本专利技术系统采用通过构建不同岗位角色并对每个角色的操作内容进行单独设置，并根据实际深海压井作业流程构建了多人协同演练场景，可以真实表达人为操作的差异性，使系统表现更接近实际。
[0013]2.本专利技术在演练过程中，系演练过程由丰富的后台数学物理模型支持，保证演练数据的真实性，客观反映演练过程的仪表数据参数变化，让演练过程与客观实际高度重合。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的系统架构图。
具体实施方式
[0015]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0016]实施例一：本实施例中，如图1所示，一种交互式深水压井井控情景演练系统，包括主控系统和图形系统两大部分；主控系统包含平台控制模块、教师控制台模块、起下钻控制模块、钻进控制模块、井控控制模块、声效控制模块和学员管理模块。
[0017]其中，平台控制模块用于实时显示钻井参数，可设置参数报警、可模拟地面循环系统的操作和显示。钻井参数显示包括：泵速、总泵速、累计泵冲数、泵入速率、反出速率、泥浆池体积增减量、立管压力、套管压力、井深、钻头位置、大钩高度、进尺、方入、悬重、钻压、钻速、钻时、大钩速度、顶驱转速、顶驱扭矩(转盘速度、转盘扭矩)、井底压力。参数报警设置包括：立管压力上下限报警、泥浆增减量报警、返出流量上下限报警、补给罐上下限报警、钻压上限报警、防碰上下限报警、防碰锁死上下限、顶驱上扣扭矩限定、顶驱钻井扭矩限定。
[0018]教师控制台模块能完成包括地层参数设置、井参数设置、钻具组合设置、泵参数设置、泥浆系统、地面管汇、防喷器等参数的设置和修改；能实现钻井参数如钻压、钻速、进尺、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；能设置故障的发生；能设置参数单位、语言的选择；能实现作业的模拟速度控制；能保存和恢复存档作业。
[0019]井控控制模块能实现井控的作业控制，能对井控参数如套压、立压、节流阀开度、套管鞋压力、井底压力进行实时读取；能绘制和保存、打印多个实时参数如立压、套压、泥浆池体积增减量、井底压力、地层压力的参数曲线。
[0020]声效控制模块用于模拟深水压井作业过程中现场泵、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交互式深水压井井控情景演练系统，其特征在于，包括主控系统和图形系统两大部分；主控系统包含平台控制模块、教师控制台模块、起下钻控制模块、钻进控制模块、井控控制模块、声效控制模块和学员管理模块；其中，平台控制模块用于实时显示钻井参数，设置参数报警，以及模拟地面循环系统的操作和显示；教师控制台模块用于设置和修改钻进设备数据；并实时显示钻井参数，模拟发生作业故障以及控制深水压井作业的模拟速度；井控控制模块用于控制深水压井井控的作业流程，对井控参数进行实时读取，以及绘制和保存参数曲线；声效控制模块用于模拟深水压井作业过程中现场泵、绞车和转盘设备的音效；系统自检模块用于检测硬件设备的状态，判别出系统硬件设备是否发生故障；学员管理模块用于能导入学员名单，管理和查看学员的成绩。2.根据权利要求1所述的一种交互式深水压井井控情景演练系统，其特征在于，所述图形系统用于根据深水压井作业流程，利用基于981海洋钻井平台的3D场景显示软件构建深水压井作业场景。3.根据权利要求1所述的一种交互式深水压井井控情景演练系统，其特征在于，所述学员管理模块具体包括括班级信息管理和学员信息管理，班级信息管理用于对所有学员信息进行分组，对所有学员进行考核并统计学员考核成绩；学员信息管理用于导入学员个人信息，以及查询和删除学员信息。4.根据权利要求2所述一种交互式深水压井井控情景演练系统，其特征在于，所述深水压井井控作业流程包括以下步骤：步骤S1，第一循环周，关四通下面的防喷器，记录关井立管压力；关四通上面的防喷器，从压井管线泵入低密度流体，直到流体全部住满节流管线，关节流阀；开四通下面的防喷器，记录关井套压；开始以压井泵速泵入原始钻井液，并记...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾纯巍，苗典远，刘英伟，张文喜，陈佩华，李同勇，王哲，范丰年，张旭，
申请(专利权)人：中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：