智能化钻井装置仿真培训系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于钻井机械配套装置涵盖钻机井架、模拟液压同步起升操作过程仿真系统、钻井液循环和固控装置动态运行仿真系统以及自动化操作控制仿真系统，本发明专利技术真实生动地展现钻机设备在现场作业的动态效果，重点展示钻井井架、底座模拟液压起升过程以及钻井液循环泵、固控装置的功能仿真、动态运行和模拟运行控制，同时应用自动化控制技术和无线遥控技术，使无线遥控和本地操作完全兼容，实现钻井机械配套装置及配套设备的真实操作和运行控制，并通过触摸人机界面实现同样的控制功能，同时显示钻机设备当前的运行状态和运行参数，达到钻井装置仿真培训系统模拟现场施工作业的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻井装置仿真培训系统，具体地说是一种智能化钻井装置仿真培训系统。
技术介绍
近年来，随着钻进技术及其应用领域的不断拓展，钻机操作人员的需求与日俱增，技术要求也在不断的提高。液压起升系统和钻井液循环系统是钻机中最为重要的组成部分，整个钻井工艺中也都起着非常重要的作用，如果起升操作不当，轻者承受一定的经济损失，重则引起不可估量的经济损失，甚至是人员伤亡。由于在钻机的起升操作过程中，操作人员的操作流程、技能熟练程度和应变能力起着决定性作用，如果没有扎实的操作技能和处理事故的经验，则生产将承受潜在的巨大安全风险，钻井液循环固控系统的配套设备，如果操作不当同样存在事故隐患和安全风险，因此必须设法培训相当数量的钻机操作人员并提高其操作技能和熟悉控制流程。为了使操作人员能够对实际钻机操作和钻机钻进过程中的关联性做一个系统全面的理解和认识，目前的钻机仿真模型是由钻机机械装置仿真培训系统构成，这种类型的钻机立体模型可分为有静态展示用钻机立体模型和动态感观型立体钻机模型两种形式，所述静态展示用钻机立体模型所展示的配套设备都是用金属和塑模材料灌注成固定的固态模型，仅仅展现的是配套设备的外观和结构，不具备配套设备模型所具有的功能和模拟动感效果，其是由井架、井架底座、立柱、井架起升装置、绞车、天车、游车、大钩、钢丝绳、二层台、井架操作台、工作梯、钻台面、司钻房、护栏和楼梯组成，井架下端与钻台面固定连接，上端与天车固定连接，井架上固定有二层台、井架操作台和工作梯、井架内设有游车和大钩，游车上端经钢丝绳通过天车连接连接到绞车，下端与大钩连接，钻台面上设有护栏，钻台面下端经井架起升装置与井架底座模拟铰接，并经立柱相支撑，钻台面侧面设有楼梯，所述所谓动态感观型钻机立体模型是由井架、井架底座、立柱、井架起升装置、绞车、天车、游车、大钩、钢丝绳、二层台、井架操作台、工作梯、钻台面、司钻房、护栏和楼梯组成，井架下端与钻台面固定连接，上端与天车固定连接，井架上固定有二层台、井架操作台和工作梯、井架内设有游车和大钩，游车上端经钢丝绳通过天车连接连接到绞车，下端与大钩连接，钻台面上设有护栏，钻台面下端经井架起升装置与井架底座模拟铰接，并经立柱相支撑，钻台面侧面设有楼梯，这种所谓动态感观型钻机立体模型只是在井架上增加了水平往复移动和绞车垂直提升/降落往复运动的动态结构，上述两种模型的不足是:都不能让操作人员真正体现钻机工作时的实际动态效果，更没有自动化控制的操作功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种智能化钻井装置仿真培训系统，该系统结构新颖、能真正体现钻机在现场作业的动态效果，本专利技术涉及的仿真钻机井架、底座模拟液压同步起升操作系统和钻井液循环和固控装置是最为重要的组成部分，本专利技术生动展现钻机在现场作业的动态效果，同时应用自动化控制技术和无线遥控技术，使无线遥控和实际操作完全兼容，完成钻机在实际作业环境下的每一步操作，实现所有配套设备的真实操作和运行控制，并通过触摸人机界面实现同样的控制功能，同时显示钻机设备当前的运行状态和运行参数，使整套钻机立体模型达到现场施工作业的效果，为实习操作人员提供了理想的教学指导和技术培训仿真系统，提升操作人员的操作流程、技能熟练程度和应变能力起着决定性作用，降低生产中承受潜在的安全风险，从而减少现场培训的成本和风险，尤其是对将来要从事的钻井工作的在校学生来说，毕业后将可能尽快地投入到现场的生产工作中，从而为企业带来更多的效益。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于包括钻机机械装置和控制系统， 所述钻机机械装置采用钻机模拟液压起升仿真培训系统，其包括井架、井架底座、井架起升装置、底座起升装置、绞车、天车、游车、大钩、钢丝绳、二层台、井架操作台、工作梯、钻台面、护栏、楼梯、司钻房、动力传动装置、模拟综合液压站和液压同步起升控制系统，所述模拟综合液压站一路与控制系统相连接，另一路与液压同步起升控制系统相连接，液压同步起升控制系统分别控制井架起升装置和底座起升装置的升或降，所述动力传动装置包括转盘电机、绞车电机和顶驱，井架下段的起升顶柱经井架起升装置与底座相铰接，以利于控制井架的升降，井架下端与底座钻台面相铰接，井架上端与天车固定连接，井架上固定设有二层台和井架操作台、井架内设有游车和大钩，游车上端经钢丝绳与天车相连接，游车下端与大钩连接，钢丝绳穿过天车上的滚轮经绞车驱动连接，绞车滚轮经绞车电机驱动，顶驱上端与大钩固定连接，顶驱下端与钻杆固定连接，钻杆穿过转盘中心下端与钻头固定连接，钻杆通过顶驱驱动，使绞车控制钻杆上提或下落，司钻房设在井架下端的钻台面上，钻台面周边设有护栏，钻台面的中部安装有转盘，钻台面下端安装有转盘电机，钻台面下端经钻台面起升装置与底座相铰接，以使钻台面起升装置带动钻台面起升或降落，转盘电机、绞车电机、顶驱、钻台面起升电动推杆、井架起升电动推杆分别经电缆与控制系统相连接。本专利技术所述控制系统采用自动化操作控制仿真培训系统，其包括模拟VFD控制中心、PLC可编程控制系统、人机界面和司钻控制中心，模拟VFD控制中心分四路分别接至井架起升装置和钻台面起升装置，模拟VFD控制中心与司钻控制中心接有MPI控制电路单元、MP2控制电路单元、转盘控制单元和绞车控制单元电缆连接，司钻控制中心通过人机界面和PLC可编程控制系统与模拟VFD控制中心相连接，刹车控制电缆通过模拟VFD控制中心接到能耗制动房，综合液压站经动力电缆和控制电缆连接到模拟VFD控制中心，模拟综合液压站通过井架、模拟液压同步起升操作系统分别与钻台面起升装置中的钻台面起升电动推杆和井架起升装置中的井架起升电动推杆相连接，井架底座区域的转盘电机、绞车电机、顶驱分别通过电缆接到VFD控制系统，以利于控制转盘的启/停、正转/反转及转速调整、绞车的启/停、正转/反转，自动换向、转速调整。本专利技术可在所述钻机机械装置中设有钻井液循环和固控装置，所述钻井液循环和固控装置包括振动筛电机、泥浆泵、灌注泵、除砂泵、除泥泵、传输泵、水泵、混合泵、补给泵、除砂器、除泥器、除气器、搅拌机、振动筛罐、中间罐、吸入罐、混合罐、储备罐、射流混浆器、固控罐、水罐I和水罐II，振动筛罐的上层安装有振动筛1-1II，振动筛1-1II的下端安装有除砂泵，除砂泵的输入端接到振动筛罐，除砂泵的输出端接到除砂器的输入端，除砂器的输出端接到振动筛罐的导流槽，振动筛1-1II的旁边安装除气器，除气器的对面安装除砂器，除气器和除砂器之间安装搅拌机I，振动筛罐侧面的分支管线接钻井液输送主管线，中间罐和振动筛罐之间有管线连接，由阀门控制，中间罐的下端侧面安装有除泥泵，除泥泵的输入接中间罐，除泥泵的输出接到除泥器的输入端，除泥器的输出端接到中间罐的导流槽，中间罐的上层安装有除泥器、搅拌机I1、111，中间罐侧面的分支管线接钻井液输送主管线，吸入罐和中间罐之间有管线连接，由阀门控制，吸入罐的上层安装有搅拌机IV、V，吸入罐侧面的分支管线接钻井液输送主管线，混合罐和储备罐I之间有管线连接，由阀门控制，混合罐的下端侧面安装有混合泵I和混合泵II，混合泵1、II的输入端分别接到吸入灌的两个独立罐内，同时接到钻井液输送主管线，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于包括钻机机械装置和控制系统，所述钻机机械装置采用钻机模拟液压起升仿真培训系统，其包括井架、井架底座、井架起升装置、底座起升装置、绞车、天车、游车、大钩、钢丝绳、二层台、井架操作台、工作梯、钻台面、护栏、楼梯、司钻房、动力传动装置、模拟综合液压站和液压同步起升控制系统，所述模拟综合液压站一路与控制系统相连接，另一路与液压同步起升控制系统相连接，液压同步起升控制系统分别控制井架起升装置和底座起升装置的升或降，所述动力传动装置包括转盘电机、绞车电机和顶驱，井架下端经钻台面下端的井架起升装置与底座相铰接，以利于控制井架的升降，井架上端与天车固定连接，井架上固定设有二层台和井架操作台、井架内设有游车和大钩，游车上端经钢丝绳与天车相连接，游车下端与大钩连接，钢丝绳穿过天车上的滚轮经绞车驱动连接，绞车滚轮经绞车电机驱动，顶驱上端与大钩固定连接，顶驱下端与钻杆固定连接，钻杆穿过转盘中心下端与钻头固定连接，钻杆通过顶驱驱动，司钻房设在井架下端的钻台面上，钻台面周边设有护栏，钻台面的中部安装有转盘，钻台面下端安装有转盘电机，钻台面下端经钻台面起升装置与底座相铰接。

【技术特征摘要】
1.一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于包括钻机机械装置和控制系统， 所述钻机机械装置采用钻机模拟液压起升仿真培训系统，其包括井架、井架底座、井架起升装置、底座起升装置、绞车、天车、游车、大钩、钢丝绳、二层台、井架操作台、工作梯、钻台面、护栏、楼梯、司钻房、动力传动装置、模拟综合液压站和液压同步起升控制系统，所述模拟综合液压站一路与控制系统相连接，另一路与液压同步起升控制系统相连接，液压同步起升控制系统分别控制井架起升装置和底座起升装置的升或降，所述动力传动装置包括转盘电机、绞车电机和顶驱，井架下端经钻台面下端的井架起升装置与底座相铰接，以利于控制井架的升降，井架上端与天车固定连接，井架上固定设有二层台和井架操作台、井架内设有游车和大钩，游车上端经钢丝绳与天车相连接，游车下端与大钩连接，钢丝绳穿过天车上的滚轮经绞车驱动连接，绞车滚轮经绞车电机驱动，顶驱上端与大钩固定连接，顶驱下端与钻杆固定连接，钻杆穿过转盘中心下端与钻头固定连接，钻杆通过顶驱驱动，司钻房设在井架下端的钻台面上，钻台面周边设有护栏，钻台面的中部安装有转盘，钻台面下端安装有转盘电机，钻台面下端经钻台面起升装置与底座相铰接。2.根据权利要求1所述的一种智能化 钻井装置仿真培训系统，其特征在于所述控制系统采用自动化操作控制仿真培训系统，其包括模拟VFD控制中心、PLC可编程控制系统、人机界面和司钻控制中心，模拟VFD控制中心分四路分别接至井架起升装置和钻台面起升装置，模拟VFD控制中心与司钻控制中心接有MPI控制电路单元、MP2控制电路单元、转盘控制单元和绞车控制单元电缆连接，司钻控制中心通过人机界面和PLC可编程控制系统与模拟VFD控制中心相连接，刹车控制电缆通过模拟VFD控制中心接到能耗制动房，综合液压站经动力电缆和控制电缆连接到模拟VFD控制中心，模拟综合液压站通过井架、模拟液压同步起升操作系统分别与钻台面起升装置中的钻台面起升电动推杆和井架起升装置中的井架起升电动推杆相连接，井架底座区域的转盘电机、绞车电机、顶驱分别通过电缆接到VFD控制系统。3.根据权利要求1所述的一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于所述钻机机械装置中设有钻井液循环和固控装置，所述钻井液循环和固控装置包括振动筛电机、泥浆泵、灌注泵、除砂泵、除泥泵、传输泵、水泵、混合泵、补给泵、除砂器、除泥器、除气器、搅拌机、振动筛罐、中间罐、吸入罐、混合罐、储备罐、射流混浆器1、固控罐水罐1、水罐II和井架水龙头，振动筛罐的上层安装有振动筛1-1II，振动筛1-1II的下端安装有除砂泵，除砂泵的输入端接到振动筛罐，除砂泵的输出端接到除砂器的输入端，除砂器的输出端接到振动筛罐的导流槽，振动筛1-1II的旁边安装除气器，除气器的对面安装除砂器，除气器和除砂器之间安装搅拌机I，振动筛罐侧面的分支管线接钻井液输送主管线，中间罐和振动筛罐之间有管线连接，由阀门控制，中间罐的下端侧面安装有除泥泵，除泥泵的输入接中间罐，除泥泵的输出接到除泥器的输入端，除泥器的输出端接到中间罐的导流槽，中间罐的上层安装有除泥器、搅拌机I1、111，中间罐侧面的分支管线接钻井液输送主管线，吸入罐和中间罐之间有管线连接，由阀门控制，吸入罐的上层安装有搅拌机IV、V，吸入罐侧面的分支管线接钻井液输送主管线，混合罐和储备罐I之间有管线连接，由阀门控制，混合罐的下端侧面安装有混合泵I和混合泵II，混合泵1、II的输入端分别接到两个独立罐内，同时接至IJ钻井液输送主管线，混合泵1、11的输出端分别接经射流混浆器1、11的入口端，另一端分别接到固控罐上层的补水管线I和补水管线II，补水管线I和补水管线II通过阀门控制并联排布，混合罐的上层安装有搅拌机V1、VL混合罐侧面的分支管线接钻井液输送主管线，储备罐I和混合罐之间有管线连接，由阀门控制，储备罐I...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学君，
申请(专利权)人：李学君，
类型：发明
国别省市：