连续油管模拟培训系统的开发与应用

祖 健

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津300452)

0 引 言

连续油管模拟培训系统是利用计算机模拟技术、计算机图形技术和虚拟现实技术开发的一套全尺寸模拟培训系统。该系统能够模拟连续油管作业过程中的各种工况，将各种可能发生的事故以及专家的经验，加入到培训系统中，通过故障预埋，人为设置故障，同步显示相关数据和参数的变化，全方位训练操作人员。由于系统采用虚拟现实技术构建一个真实感极强的视觉环境，让学员有身临其境的感觉。及配套软件系统构成(图1)，其操作控制台与连续油管真实设备十分相似。设备面板的布局、操作方式、参数显示与实际产品完全一致。硬件控制采用工业级PLC实现，最大程度保证了设备的可靠性。

1 模拟培训系统组成

该系统由连续油管操作台、显示系统、图形系统

2 参数软件

参数软件为学员提供了设备配置、工具配置、状态监控、数据监控、曲线视图、寿命曲线、单位选择、操作命令等功能。

2.1 设备配置

设备配置展示了井场的管汇流向，在作业开始前必须导通管汇，才能进行作业。点击设备能查看设备基本信息，管汇上阀门都能进行开关操作(图2)。

2.2 工具配置

工具配置模拟了井下工具串的配置(图3)，学员通过手动选配正确的工具串才能开始作业，点击工具名称能够查看工具的基本信息。

2.3 数据监控

数据监控实时展示作业中的实时数据，包括流体速度、油管深度、井口压力、循环压力等，精确反应这些物理参数之间的关系，达到与实际连续油管作业相同的效果(图4)。

3 图形软件

图形软件展示了连续油管场景以及连续油管作业设备的静态和动态情况。对动态部件控制器的操作所引起的相应变化均会在显示屏上展示相应的效果，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(图5)。

4 主控软件

主控软件包含了快照管理、学员管理、成绩管理、硬件自检、硬件校正、参数监控、曲线显示等功能，可以对井深结构、井下管柱、流体参数等进行配置(图6)。

5 事故处理

本系统可模拟的连续油管事故包括：防喷盒刺漏、连续油管刺漏、连续油管断裂、连续油管击毁、连续油管失速、连续油管遇卡、动力系统失效，学员可在模拟机上进行应急处理操作。教师可以在学生训练过程中，随时引入连续油管作业过程中常见事故。学生通过参数及图形程序的变化来发现事故、判断事故(图7)。

6 结 语

通过对连续油管模拟培训系统的开发，在系统上的反复演练，学员可以掌握、熟悉设备的操作要领和技术规范，提高对各种事故判断能力和处理能力，减少人为事故的发生，同时也可以降低培训成本，提高培训效率。■