便携式钻井模拟系统技术方案

本发明专利技术公开了一种便携式钻井模拟系统，它包括主控计算机、图形处理计算机、阻流器控制台和防喷器控制台，主控计算机、图形处理计算机、阻流器控制台和防喷器控制台通过网络和串口互联；防喷器控制台包括一个防喷器控制面板，防喷器控制面板上左侧设有防喷器控制区、右侧上部设有节流管汇控制区、右侧下部设有高压管汇控制区，阻流器控制台包括一个阻流器控制面板，主控计算机包括一个主控程序，图形计算机包括一个图形处理程序。本发明专利技术将常规防喷器控制台、节流管汇、高压管汇和阻流器控制台集成在一起，实现了在一个控制面板上对多个设备的模拟操作，提高了培训效率，缩短了培训周期、降低了培训成本，而且体积小，便于携带和使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钻井模拟装置，特别是涉及一种便携式钻井模拟系统。
技术介绍
石油工业是一种技术密集型行业，钻井作业是石油工业拿储量、上产能的重要手 段之一。由于石油钻井生产条件的限制和井下情况的复杂性，使石油钻井作业面临极大的 风险。为了获得更好生产效率和经济效益，减少人为事故的发生，对钻井现场操作人员和工 程技术人员的技术技能培训就显得十分重要。 目前，钻井操作培训主要在生产现场进行，由于各种条件和因素的制约，使培训内 容受到极大的限制，培训的系统性、培训效果及培训人员数量等都受到极大的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有石油钻井作业培训技术的不足，提供一种基于计算机 仿真技术的便携式钻井模拟系统，该模拟器参照钻井作业现场的实际操作流程，对钻井工 艺过程的进行逼真模拟，提高培训效果、縮短培训周期、降低培训成本，提升司钻、队长的操 作水平及对井下复杂情况的分析判断能力和处理的能力。本专利技术的专利技术目的是通过以下技术方案实现便携式钻井模拟系统，它包括主控计算机、图形处理计算机、阻流器控制台和防喷器控制台，主控计算机和图形处理计算机通过局域网络互联，主控计算机通过串行接口分别与阻流器控制台和防喷器控制台连接。 防喷器控制台包括机箱和内部控制板，机箱的正面包括一个防喷器控制面板，防喷器控制面板上左侧设有防喷器控制区、右侧上部设有节流管汇控制区、右侧下部设有高压管汇控制区。 防喷器控制区上设有闸板防喷器油压表、环形防喷器油压表、气源开关、环形开 关、环形开指示灯、环形关指示灯、上半封开关、上半封开指示灯、上半封关指示灯、全封开 关、全封开指示灯、全封关指示灯、压井管汇开关、压井管汇开指示灯、压井管汇关指示灯、 放喷阀开关、放喷阀关指示灯、放喷阀开指示灯、下半封开关、下半封开指示灯和下半封关 指示灯。 节流管汇控制区上由平行线路和垂直线路呈"+ "交叉连接，形成交叉点a、 b、 c、 d、 e、 f，在交叉点a的左端平行线路上设有平板阀B，在交叉点a的下端垂直线路上设有平 板阀E，在交叉点b的上端垂直线路上设有平板阀A，在交叉点b的下端垂直线路上依次设 有平板阀D、 G，在交叉点c的右端平行线路上设有平板阀C，在交叉点c的下端垂直线路上 设有平板阀F，在交叉点d的右端和交叉点e的左端平行线路上设有平板阀H、 I，在交叉点 d的下端垂直线路上设有液动指示灯，在交叉点e的下端垂直线路上设有放喷阀开关指示 灯，在交叉点e的右端和交叉点f的左端平行线路上设有平板阀J、K，在交叉点f的下端垂 直线路上设有手动节流阀。 高压管汇控制区上由平行线路和垂直线路呈"T"交叉连接，形成交叉点g、 h、 i、4j、 k，在交叉点h的上端垂直线路上设有平板阀L，在交叉点h的下端垂直线路上设有平板 阀N，在交叉点i的上端垂直线路上设有平板阀M，在交叉点i的下端垂直线路上设有平板 阀O，在交叉点k的左端平行线路上设有平板阀P，在交叉点k的下端垂直线路上设有平板 阀Q。 防喷器控制台内部控制板包括一个单片机及外围电路组成，气源开关、环形开关、 上半封开关、全封开关、压井管汇开关、放喷阀开关、下半封开关及平板阀A 平板阀Q通过 缓冲器连接到锁存器A，锁存器A的输出与单片机的一个数据输入输出口连接，手动节流阀 连接多路选择器，多路选择器的输出连接到运算放大器，运算放大器的输出经A/D转换器 连接到锁存器A，锁存器A的输出与单片机的一个数据输入输出口连接，所述的输入输出口 还用作数据输出口 ，其输出连接锁存器B，锁存器B的输出连接D/A转换器，D/A转换器的输 出连接运算放大器B，运算放大器B的输出连接场效应管，场效应管的输出分别与闸板防喷 器油压表、环形防喷器油压表连接，单片机的另一个数据输入输出口连接并行接口 ，并行接 口连接驱动器，驱动器的输出与环形开指示灯、环形关指示灯、上半封开指示灯、上半封关 指示灯、全封开指示灯、全封关指示灯、压井管汇开指示灯、压井管汇关指示灯、放喷阀关指 示灯、放喷阀开指示灯、下半封开指示灯、下半封关指示灯、液动指示灯和放喷阀开关指示 灯连接，单片机的第三个输入输出口的两位输出经锁存器B连接地址译码器，地址译码器 的输出分别连接并行接口 、 D/A转换器和A/D转换器的选中控制端。 闸板防喷器油压表用于显示闸板防喷器油压值，环形防喷器油压表显示环形防喷器油压值，气源开关、环形开关、上半封开关、全封开关、压井管汇开关、放喷阀开关、下半封开关分别用于打开或关闭气源、环形防喷器、上半封、全封、压井管汇、放喷阀、下半封，环形开/关指示灯、上半封开指示灯、全封开指示灯、压井管汇开指示灯、放喷阀开指示灯、下半封开指示灯分别用于指示环形防喷器、上半封、全封、压井管汇、放喷阀、下半封打开/关闭，液动指示灯用于显示采用液动调节节流阀，节流管汇上放喷阀开关指示灯用于显示放喷阀开关，手动节流阀用于手动调节节流阀开度，平板阀用于平板阀的打开/关闭。 防喷器控制台的工作流程大致为初始化程序完成内部控制板上的串口 、并口等端口的初始化，以实现与远控台点对点通信，以及面板上指示灯及相关参数的初始值设定，然后读入开关量并存入到内部缓冲器，以供从串口将开关状态发送给主控机，再读入A/D结果并存入到内部缓冲器，以供从串口将A/D转换后的值发送给主控机，接着输出数据到指示灯，它们是根据开关状态控制指示灯的显示，输出数据到压力表显示初始值，闸板防喷器油压表和环形防喷器油压表显示初始状态的数值，其后接受主控机命令和数据，单片机以中断方式接受主控机命令和数据，中断过程为读单片机串口 SBuf的值，若SBuf = 1为真，接受主控机发送过来的命令，然后中断返回，输出数据到D/A，用于控制闸板防喷器油压表和环形防喷器油压表的显示，最后从串口发送数据，单片机以中断方式将数据发送给主控机，中断过程为读单片机串口 SBuf的值，若SBuf = 1为假，发送数据给主控机，然后中断返回，以此循环。 阻流器控制台包括机箱和内部控制电路板，机箱的正面包括一个阻流器控制面 板，阻流器控制面板上设有立管压力表、套管压力表、节流阀开度表、显示器组、旋钮组、开 关组和带灯按钮组，其中，显示器组包括泵冲数显示器、参数显示器A和参数显示器B，旋钮 组包括节流阀速度调节旋钮、增大按钮A、减小按钮A、增大按钮B、减小按钮B、油门调节旋钮和泵冲数调节旋钮，开关组包括节流调节阀开关、泵离合器开关、转盘离合器开关、猫头 选择开关和滚筒离合器开关，带灯按钮包括一号带灯按钮、二号带灯按钮、三号带灯按钮、 四号带灯按钮、五号带灯按钮、六号带灯按钮、七号带灯按钮、八号带灯按钮、十一号带灯按 钮、十二号带灯按钮、十三号带灯按钮、十四号带灯按钮、十五号带灯按钮、十六号带灯按 钮、十七号带灯按钮和十八号带灯按钮。 阻流器控制台内部控制电路板由一个单片机及其外围电路构成，带灯按钮组、开 关组、增大按钮A、减小按钮A、增大按钮B和减小按钮B共二十五个开关量输入与缓冲器连 接，缓冲器的输出与锁存器A连接，锁存器A的输出连接到单片机的一个数据输入输出口 ； 节流阀速度调节旋钮、油门调节旋钮和泵冲数调节旋钮三个模拟量连接多路选择器，多路 选择器的输出连接运算放大器A，运算放大器A的输出连接A/D转换器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
便携式钻井模拟系统，其特征在于：它包括主控计算机、图形处理计算机、阻流器控制台和防喷器控制台，主控计算机和图形处理计算机通过局域网络互联，主控计算机通过串行接口分别与阻流器控制台和防喷器控制台连接；防喷器控制台包括机箱和内部控制板，机箱的正面包括一个防喷器控制面板（１），防喷器控制面板（１）上左侧设有防喷器控制区（２）、右侧上部设有节流管汇控制区（３）、右侧下部设有高压管汇控制区（４）；防喷器控制区（２）上设有闸板防喷器油压表（５）、环形防喷器油压表（６）、气源开关（７）、环直线路上设有平板阀Ｆ，在交叉点ｄ的右端和交叉点ｅ的左端平行线路上设有平板阀Ｈ、Ｉ，在交叉点ｄ的下端垂直线路上设有液动指示灯（２６），在交叉点ｅ的下端垂直线路上设有放喷阀开关指示灯（２７），在交叉点ｅ的右端和交叉点ｆ的左端平行线路上设有平板阀Ｊ、Ｋ，在交叉点ｆ的下端垂直线路上设有手动节流阀（２８）；高压管汇控制区（４）上由平行线路和垂直线路呈“Ｔ”交叉连接，形成交叉点ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ，在交叉点ｈ的上端垂直线路上设有平板阀Ｌ，在交叉点ｈ的下端垂直线路上设有平板阀Ｎ，在交叉点ｉ的上端垂直线路上设有平板阀Ｍ，在交叉点ｉ的下端垂直线路上设有平板阀Ｏ，在交叉点ｋ的左端平行线路上设有平板阀Ｐ，在交叉点ｋ的下端垂直线路上设有平板阀Ｑ；阻流器控制台包括机箱和内部控制电路板，机箱的正面包括一个阻流器控制面板（２９），阻流器控制面板（２９）上设有立管压力表（３０）、套管压力表（３１）、节流阀开度表（３３）、显示器组、旋钮组、开关组和带灯按钮组；其中，显示器组包括泵冲数显示器（３２）、参数显示器Ａ（４４）和参数显示器Ｂ（４７），旋钮组包括节流阀速度调节旋钮（３５）、增大按钮Ａ（４５）、减小按钮Ａ（４６）、增大按钮Ｂ（４８）、减小按钮Ｂ（４９）、油门调节旋钮（６２）和泵冲数调节旋钮（６３），开关组包括节流调节阀开关（３４）、泵离合器开关（５８）、转盘离合器开关（５９）、猫头选择开关（６０）和滚筒离合器开关（６１），带灯按钮包括一号带灯按钮（３６）、二号带灯按钮（３７）、三号带灯按钮（３８）、四号带灯按钮（３９）、五号带灯按钮（４０）、六号带灯按钮（４１）、七号带灯按钮（４２）、八号带灯按钮（４３）、十一号带灯按钮（５０）、十二号带灯按钮（５１）、十三号带灯按钮（５２）、十四号带灯按钮（５３）、十五号带灯按钮（５４）、十六号带灯按钮（５５）、十七号带灯按钮（５６）和...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利学，梅雪，梅大成，龚捷，胡卫东，郑巧，赵刚，
申请(专利权)人：成都盛特石油装备模拟技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]