CN101702274A - 便携式钻井模拟系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式钻井模拟系统及其操作方法，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，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，其操作方法包括下钻、起钻、钻进、事故及复杂情况处理、关井和压井等步骤。本发明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。

Description

便携式钻井模拟系统及其操作方法

技术领域

本发明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及其操作方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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及其操作方法，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、缩短培训周期、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。

本发明的发明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、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。

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，A/D转换器的输出连接锁存器A；所述的输入输出口还用作数据输出连接锁存器B，锁存器B的输出分两路，一路连接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立管压力表、套管压力表和节流阀开度表连接，锁存器B的另一路输出连接并口，并口的输出连接泵冲数及参数显示驱动器，泵冲数及参数显示驱动器的输出分别连接泵冲数显示器、参数显示器A和参数显示器B；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，驱动器的输出与带灯按钮组连接；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。

泵冲数及参数显示驱动器包括地址缓冲器、数据缓冲器、比较器、译码器、拨码开关、数码管驱动芯片和数码管，地址缓冲器和数据缓冲器的输入端均连接到并口，数据缓冲器的输出连接数码管驱动芯片，数码管驱动芯片输出分别连接泵冲数显示器、参数显示器A和参数显示器B的数码管；地址缓冲器输出分别连接到比较器和译码器，比较器的另一个输入端连拨码开关，比较器的输出连接译码器的使能端，译码器的一个输出端连接数码管驱动芯片的写控制端，译码器的另一个输出端经触发器连接数码管驱动芯片的模式控制端。

阻流器控制台的工作流程大致为：系统初始化完成内部控制板上串口、并口等端口的初始化，以及面板上指示灯几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，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，输出数据到指示灯，然后单片机以中断方式接收主控机命令和数据，再从并口发送数据给显示控制板，显示累计泵冲数、泥浆密度、重浆体积等相关参数值，如参数不符合作业要求，增大或减小参数值，然后输出数据到D/A用于控制立管压力、套管压力、节流阀开度等仪表的显示，再单片机以中断方式将数据发送给主控机，最后返回，如此循环。

阻流器控制台以中断方式接收命令和发送数据流程大致为：读取单片机串口SBuf的值，如果SBuf＝1则发送数据给主控机，否则接收主控机发送来的命令，然后中断返回。

主控计算机包括一台计算机和在其上运行的主控程序，图形计算机包括一台计算机和在其上运行的图形处理程序。

主控程序包括钻井工艺模块、系统管理模块、智能评分模块和通信模块。主控程序通过通信模块与前端硬件设备(防喷器控制台、阻流器控制台)通信，实时获得硬件设备状态，比如在钻进过程的模拟中，就需要获得钻盘转数、刹把状态，泥浆排量，泥浆密度等参数，然后在内部通过相关数学模型，模拟钻井的典型过程，进而完成以下任务：一是通过TCP/IP协议向图形处理程序发送控制命令，可以驱动图形处理程序产生与硬件设备操作同步的动画过程；二是实现智能评分系统；三是将信号反馈给前端硬件，使前端仪表参数的显示符合现场情况。

系统管理模块包括系统自检和系统设置子模块，系统自检主要完成阻流器控制台、防喷器控制台及其节流管汇、高压管汇等进行功能检查，确定前端设备是否正常工作，具体方法是改变前端硬件设备各个开关、按钮或阀门的状态，可在主控制程序中看见同步的变化，这样可以观察前端设备是否工作正常。系统设置用于对前端硬件设备的主要部件进行校正，主要包括杀把校正、脚油门校正、针型阀校正、手油门1校正、手油门2校正、手油门3校正、节流速度校正和系统运行设置等。

智能评分模块主要完成培训过程的自动评分。该成绩评定主要与两种因素有关：一是操作流程；系统记录了学员的所有操作过程，当学员考核结束后，将学员的操作过程与系统预先设定的操作过程进行比较，考察两个序列的符合程度，以此为依据给出操作流程得分；二是操作水平：要全面评价学员的技术水平，除了要求学员掌握正确的操作流程外，还要考虑其操作水平，比如在钻进时钻压的选择是否合适，送钻是否均匀；在压井时，对压力的控制是否满足压井施工单位的要求，系统中对这类问题采用在操作过程中记录相关数据曲线，事后与标准曲线比对的方法给出操作水平得分。其评分过程如下：学员登录系统，开始考核，完成相应的操作，系统根据相应的标准自动评定，得出最后评分。

图形处理程序包括场景初始化模块、工艺动画控制、碰撞处理模块和渲染特效模块；采用全三维动画，构造一个逼真的，虚拟的钻井环境，使受训人员完全具有身临其境的感觉，提高学员对事故处理时的心理承受能力，获得更好的培训效果。其中，四个模块的功能分别如下：

场景初始化：由于钻井工艺的复杂性和虚拟培训的操作性，每个作业当前场景都有所不同。在一个新的作业开始前，图形程序在接收到控制机发出的作业指令后初始化当前场景，例如：钻井平台上各操作部件当前的数量、状态以及位置。

工艺动画控制：在完成规定工艺作业的过程中，司钻控制台做出的每一个动作都将转换成数字信号传递给主控机，再由主控机发送协议数据给图形程序，图形程序得到参数后，做出具体反映。在图形机上体现出钻台上各种控制系统的运动参数、具体动作、视图选择(包括上视角、井下视角、防喷器视角、多视图显示等)等。

碰撞处理：在三维图形的运动仿真过程中是不允许有“穿墙而过”的状况发生的，因此要对运动物体作碰撞检测的处理。为了遵循模型运动的真实感，钻井模拟器视景仿真系统当然也包括碰撞的检测与处理部分。

渲染特效：实现对火焰、气泡、液体喷涌效果的模拟，使用GLSL实现电影级的光照效果，可以分别模拟白天，夜晚，探照灯等光照模式，大大地提高了图形效果和真实感。

钻井工艺模块包括下钻、起钻、钻进、事故及复杂情况处理、关井和压井子模块，是主控程序中最重要的模块。事件驱动培训对于受训学员没有任何的限制，学员可以任意操作模拟器，而图形系统将反映其合理的机械动作，同时对于误操作做出语音提示。该模块主要用于新学员对钻井现场及钻井机械的认知培训。工艺过程培训则要求受训学员按照其工艺过程的要求操作模拟器，强化学员对工艺过程的理解并熟练掌握其操作过程。

便携式钻井模拟系统的操作方法，它包括以下步骤：(1)下钻；(2)起钻；(3)钻进；(4)事故及复杂情况处理；(5)关井；(6)压井；

其中，下钻步骤模拟下钻工艺过程，要求受训学员正确掌握下钻的工艺流程，做到平稳下钻，它包括如下具体步骤：

(a)正常下钻：为开始本次作业，起控吊卡，然后摆立柱上扣，再移开吊卡，下放钻具，摘开吊环，判断是否下钻，如果是返回起控吊卡，否则结束本次作业。

(b)下钻遇阻：开始本次作业，正常下钻，如果下钻遇阻则冲阻，划眼，结束本次作业，如果未遇阻则返回。

(c)控制波动压力下钻：开始本次作业，起控吊卡，然后摆立柱上扣，再移开吊卡，慢速下放钻具，按下相应按钮摘开吊环，判断是否继续下钻，如果是返回开始本次作业，否则结束本次作业。

起钻步骤模拟起钻的工艺过程，要求受训学员正确掌握起钻的工艺流程，做到平稳起钻，其具体步骤如下：

(a)正常起钻：开始本次作业，提升钻具，卸下立柱，灌注泥浆，判断是否起钻，如果是则返回开始本次作业，否则结束本次作业。

(b)起钻遇卡：开始本次作业，正常下钻，如果起钻遇卡则循环解卡，倒划眼，结束本次作业，如果未遇卡则返回正常起钻。

(c)控制抽吸压力起钻：开始本次作业，慢速提升钻具，卸下立柱，灌注泥浆，判断是否继续起钻，如果是则返回慢速提升钻具，否则结束本次作业。

钻进步骤模拟典型钻井工况，要求受训学员正确掌握钻进工艺流程，做到均匀钻进，同时掌握复杂地层的钻进技术，其具体步骤为：

(a)正常钻进及接立柱：开始本次作业，循环泥浆，轻压跑合，正常钻井，接立柱，下放一定深度后，结束本次作业。

(b)不同地层可钻性条件下的钻进：开始本次作业，循环泥浆，轻压跑合，在第一种地层钻进1米，在第二种地层钻进1米，在第三种地层钻进1米，提出钻柱，结束本次作业。

(c)憋跳下的钻进：开始本次作业，正常钻进，如果未出现憋跳则正常钻进，如果出现憋跳则上提钻柱，改变转速、钻压，下放钻进，判断憋跳是否减弱，若憋跳未减弱则返回上提钻柱，循环至憋跳减弱，然后对憋跳段划眼，结束本次作业。

(d)高压地层钻进：开始本次作业，循环泥浆，正常钻进，判断是否出现溢流，若未出现溢流则正常钻进，否则加大泥浆密度，继续钻进，接立柱，最后结束本次作业。

(e)低压地层钻进：开始本次作业，循环泥浆，正常钻进，判断是否出现漏失，若未出现漏失则正常钻进，否则加大泥浆密度，继续钻进，接立柱，最后结束本次作业。

事故及复杂情况处理步骤模拟钻井过程中常见的故障及复杂情况。模拟系统随机产生事故，要求受训学员通过模拟器反应出的现象(主要是各种仪表的变化)判断事故类型，并正确处理事故。其具体步骤如下：

(a)粘附卡钻判断及处理：开始本次作业，起钻柱，判断地面是否有故障，若没有故障则继续起钻柱，若有故障则间断下放钻具，活动钻具，循环泥浆，活动钻具解卡，再判断是否已解卡，如果没有返回继续解卡，直到解卡完毕，结束本次作业。

(b)沉砂卡钻判断及处理：开始本次作业，正常起钻，判断是否沉砂卡钻，如没有则返回正常起钻，如果沉砂卡钻则活动钻具，小排量循环泥浆，判断泵压是否正常，如果不正常则返回循环泥浆，如果泵压正常则大排量循环泥浆，最后结束本次作业。

(c)泥包卡钻判断及处理：开始本次作业，轻压跑合，正常钻进，判断是否泥包卡钻，如果没有则返回正常起钻，如果泥包卡钻则加大排量循环泥浆，高速划眼，调整泥浆性能，继续钻进，最后结束本次作业。

(d)公锥打捞处理：开始本次作业，冲洗鱼头，下探落鱼，判断是否探到，若没有探到，则返回继续下探；若探到，则引扣，造扣，试提钻柱，提出落鱼，最后结束本次作业。

(e)落物磨铣处理：开始本次作业，冲洗井底，磨铣2次，继续磨铣直到磨鞋破损，结束本次作业。

关井步骤模拟四种关井工况。要求学员能及时发现溢流，并能按照“四、七”动作的要求安全、迅速的关井，其具体步骤如下：

(a)正常钻井与关井操作：开始本次作业，正常钻进，判断是否出现溢流，若未出现溢流则正常钻进，若出现溢流，打开节流管汇，关闭环形防喷器、上半封防喷器、环形防喷器、节流阀、J2A平板阀，然后录井，结束本次作业。

(b)起钻与关井操作：开始本次作业，卸方钻杆，起立杆，判断是否溢流，若未发现溢流则返回起立杆，若发现溢流则抢接钻具防喷器，关井，录井，最后结束本次作业。

(c)起钻铤与关井操作：开始本次作业，起钻铤，判断是否溢流，若未发现溢流则返回起钻铤，若发现溢流则抢接防喷单杆，关井，录井，最后结束本次作业。

(d)空井与关井操作：开始本次作业，起完钻铤，判断溢流量是否大，如果溢流量大则关井，录井，最后结束本次作业；如果溢流量小则抢接防喷单杆，关井，录井，最后结束本次作业。

压井步骤模拟三种常规压井作业。要求学员能正确控制井口压力，做到一次压井成功。其具体步骤如下：

(a)司钻法压井操作：开始本次作业，设置泥浆泵冲数，排出受侵污泥浆，判断是否排完，如果没有排完则返回排出受侵污泥浆；如果已经排完，则加大泥浆密度，重泥浆压井，判断是否压井完毕，如果没有则返回继续压井，如果已经压井完毕则结束本次作业。

(b)工程师法压井操作：开始本次作业，设置泥浆泵冲数，加大泥浆密度，然后重泥浆压井，判断是否压井完毕，如果没有则返回继续压井，如果已经压井完毕则结束本次作业。

(c)超重泥浆司钻法压井操作：开始本次作业，准备超重泥浆，泵入超重泥浆，判断循环是否完毕，如果循环已完，然后调整泥浆密度，压井泥浆压井，判断是否压井完毕，如果没有则返回继续压井，如果已经压井完毕则结束本次作业。

本发明的有益效果是：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。

附图说明

图1便携式钻井模拟系统组成结构示意图

图2防喷器控制台控制面板结构示意图

图3防喷器控制台内部控制板与控制面板上主要部件的连接关系图

图4防喷器控制台内部控制板中断方式流程图

图5防喷器控制台内部控制板主控程序流程图

图6阻流器控制台制面板结构示意图

图7阻流器控制台内部控制板与控制面板上主要部件的连接关系图

图8泵冲数及参数显示驱动器组成结构图

图9阻流器控制台内部控制板中断方式流程图

图10阻流器控制台内部控制板主控程序流程图

图11主控计算机上主控程序的组成

图12智能评分流程图

图13图形计算机上图形处理程序的组成

图14正常下钻流程图

图15下钻遇阻流程图

图16控制波动压力下钻流程图

图17正常起钻流程图

图18起钻遇卡流程图

图19控制抽吸压力起钻流程图

图20正常钻进及接立柱流程图

图21不同地层可钻性条件下的钻进流程图

图22憋跳下的钻进流程图

图23高压地层钻进流程图

图24低压地层钻进流程图

图25粘附卡钻判断及处理流程图

图26沉砂卡钻判断及处理流程图

图27泥包卡钻判断及处理流程图

图28公锥打捞处理流程图

图29落物磨铣处理流程图

图30正常钻井与关井操作流程图

图31起钻与关井操作流程图

图32起钻铤与关井操作流程图

图33空井与关井操作流程图

图34司钻法压井操作流程图

图35工程师法压井操作流程图

图36超重泥浆司钻法压井操作流程图

图中，1-控制面板，2-防喷器控制区，3-节流管汇控制区，4-高压管汇控制面，5-闸板防喷器油压表，6-环形防喷器油压表，7-气源开关，8-环形开关，9-环形开指示灯，10-环形关指示灯，11-上半封开关，12-上半封开指示灯13-上半封关指示灯，14-全封开关，15-全封开指示灯，16-全封关指示灯，17-压井管汇开关，18-压井管汇开指示灯，19-压井管汇关指示灯，20-放喷阀开关，21-放喷阀关指示灯，22-放喷阀开指示灯，23-下半封开关，24-下半封开指示灯，25-下半封关指示灯，26-液动指示灯，27-放喷阀开关指示灯，28-手动节流阀，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、P、Q-平板阀，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k-交叉点，29-控制面板，30-立管压力表，31-套管压力表，32-泵冲数显示器，33-节流阀开度表，34-节流调节阀开关，35-节流阀速度调节旋钮，36-一号带灯按钮，37-二号带灯按钮，38-三号带灯按钮，39-四号带灯按钮，40-五号带灯按钮，41-六号带灯按钮，42-七号带灯按钮，43-八号带灯按钮，44-参数显示器A，45-增大按钮A，46-减小按钮A，47-参数显示器B，48-增大按钮B，49-减小按钮B，50-十一号带灯按钮，51-十二号带灯按钮，52-十三号带灯按钮，53-十四号带灯按钮，54-十五号带灯按钮，55-十六号带灯按钮，56-十七号带灯按钮，57-十八号带灯按钮，58-泵离合器开关，59-转盘离合器开关，60-猫头选择开关，61-滚筒离合器开关，62-油门调节旋钮，63-泵冲数调节旋钮。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明的技术方案，本发明不限于所述实施例：如图1，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，主控计算机的串行接口通过两根四芯电缆分别与阻流器控制台和防喷器控制台的航空头连接，航空头再与阻流器控制台和防喷器控制台的内部控制板连接。

如图2所示，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、环形开关8、环形开指示灯9、环形关指示灯10、上半封开关11、上半封开指示灯12、上半封关指示灯13、全封开关14、全封开指示灯15、全封关指示灯16、压井管汇开关17、压井管汇开指示灯18、压井管汇关指示灯19、放喷阀开关20、放喷阀关指示灯21、放喷阀开指示灯22、下半封开关23、下半封开指示灯24和下半封关指示灯25。

节流管汇控制区3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。

如图3所示，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7、环形开关8、上半封开关11、全封开关14、压井管汇开关17、放喷阀开关20、下半封开关23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P0连接，手动节流阀28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P0连接，单片机的P0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5、环形防喷器油压表6连接，单片机的另一个数据输入输出口P3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9、环形关指示灯10、上半封开指示灯12、上半封关指示灯13、全封开指示灯15、全封关指示灯16、压井管汇开指示灯18、压井管汇关指示灯19、放喷阀关指示灯21、放喷阀开指示灯22、下半封开指示灯24、下半封关指示灯25、液动指示灯26和放喷阀开关指示灯27连接；单片机的第三个输入输出口P2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。

图5是防喷器控制台主控程序流程图，其控制流程为：启动控制程序，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，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，以此循环。

图4是防喷器控制台中断方式流程图：当中断过程启动时，先读单片机串口SBuf的值，若SBuf＝1为真，单片机接受主控机发送过来的命令，然后中断返回，若SBuf＝1为假，单片机发送数据给主控机，然后中断返回。

如图6，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A44和参数显示器B47，旋钮组包括节流阀速度调节旋钮35、增大按钮A45、减小按钮A46、增大按钮B48、减小按钮B49、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和十八号带灯按钮57。

如图7，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A45、减小按钮A46、增大按钮B48和减小按钮B49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P0；节流阀速度调节旋钮35、油门调节旋钮62和泵冲数调节旋钮63三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，A/D转换器的输出连接锁存器A；单片机的P0口还用作数据输出口，其输出连接锁存器B，锁存器B的输出分两路，一路连接DA转换器，DA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立管压力表30、套管压力表31和节流阀开度表33连接，锁存器B的另一路输出连接并口，并口的输出连接泵冲数及参数显示驱动器，泵冲数及参数显示驱动器的输出分别连接泵冲数显示器32、参数显示器A44和参数显示器B47；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，驱动器的输出与带灯按钮组连接；单片机的第三个输入输出口P3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。

如图8，泵冲数及参数显示驱动器包括地址缓冲器、数据缓冲器、比较器、译码器、拨码开关、数码管驱动芯片和数码管，地址缓冲器和数据缓冲器的输入端均连接到并口，数据缓冲器的输出连接数码管驱动芯片，数码管驱动芯片输出分别连接泵冲数显示器32、参数显示器A44和参数显示器B47的数码管；地址缓冲器输出分别连接到比较器和译码器，比较器的另一个输入端连拨码开关，比较器的输出连接译码器的使能端，译码器的一个输出端连接数码管驱动芯片的写控制端，译码器的另一个输出端经触发器连接数码管驱动芯片的模式控制端。

图10是阻流器控制台主控程序的工作流程图，其工作流程为：系统初始化完成内部控制板上串口、并口等端口的初始化，以及面板上指示灯几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，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，输出数据到指示灯，然后单片机以中断方式接收主控机命令和数据，再从并口发送数据给显示控制板，显示累计泵冲数、泥浆密度、重浆体积等相关参数值，如参数不符合作业要求，增大或减小参数值，然后输出数据到D/A用于控制立管压力、套管压力、节流阀开度等仪表的显示，再单片机以中断方式将数据发送给主控机，最后返回，如此循环。

图9是阻流器控制台中断方式接收命令和发送数据流程图，其流程为：程序开始，读取单片机串口SBuf的值，如果SBuf＝1则发送数据给主控机，否则接收主控机发送来的命令，然后中断返回。

如图11，主控计算机包括一台便携式计算机和在其上运行的主控程序。主控程序包括钻井工艺模块、系统管理模块、智能评分模块和通信模块。主控程序通过通信模块与前端硬件设备(防喷器控制台、阻流器控制台)通信，实时获得硬件设备状态，比如在钻进过程的模拟中，就需要获得钻盘转数、刹把状态，泥浆排量，泥浆密度等参数，然后在内部通过相关数学模型，模拟钻井的典型过程，进而完成以下任务：一是通过TCP/IP协议向图形处理程序发送控制命令，可以驱动图形处理程序产生与硬件设备操作同步的动画过程；二是实现智能评分系统；三是将信号反馈给前端硬件，使前端仪表参数的显示符合现场情况。

系统管理模块包括系统自检和系统设置子模块，系统自检主要完成阻流器控制台、防喷器控制台及其节流管汇、高压管汇等进行功能检查，确定前端设备是否正常工作，具体方法是改变前端硬件设备各个开关、按钮或阀门的状态，可在主控制程序中看见同步的变化，这样可以观察前端设备是否工作正常。系统设置用于对前端硬件设备的主要部件进行校正，主要包括杀把校正、脚油门校正、针型阀校正、手油门1校正、手油门2校正、手油门3校正、节流速度校正和系统运行设置等。

如图12，智能评分模块主要完成培训过程的自动评分。该成绩评定主要与两种因素有关：一是操作流程；系统记录了学员的所有操作过程，当学员考核结束后，将学员的操作过程与系统预先设定的操作过程进行比较，考察两个序列的符合程度，以此为依据给出操作流程得分；二是操作水平：要全面评价学员的技术水平，除了要求学员掌握正确的操作流程外，还要考虑其操作水平，比如在钻进时钻压的选择是否合适，送钻是否均匀；在压井时，对压力的控制是否满足压井施工单位的要求，系统中对这类问题采用在操作过程中记录相关数据曲线，事后与标准曲线比对的方法给出操作水平得分。其评分过程如下：学员登录系统，开始考核，完成相应的操作，系统根据相应的标准自动评定，得出最后评分。

如图13，图形计算机包括一台便携式计算机和在其上运行的图形处理程序，图形处理程序包括场景初始化模块、工艺动画控制、碰撞处理模块和渲染特效模块；采用全三维动画，构造一个逼真的，虚拟的钻井环境，使受训人员完全具有身临其境的感觉，提高学员对事故处理时的心理承受能力，获得更好的培训效果。其中，四个模块的功能分别如下：

场景初始化：由于钻井工艺的复杂性和虚拟培训的操作性，每个作业当前场景都有所不同。在一个新的作业开始前，图形程序在接收到控制机发出的作业指令后初始化当前场景，例如：钻井平台上各操作部件当前的数量、状态以及位置。

工艺动画控制：在完成规定工艺作业的过程中，司钻控制台做出的每一个动作都将转换成数字信号传递给主控机，再由主控机发送协议数据给图形程序，图形程序得到参数后，做出具体反映。在图形机上体现出钻台上各种控制系统的运动参数、具体动作、视图选择(包括上视角、井下视角、防喷器视角、多视图显示等)等。

碰撞处理：在三维图形的运动仿真过程中是不允许有“穿墙而过”的状况发生的，因此要对运动物体作碰撞检测的处理。为了遵循模型运动的真实感，钻井模拟器视景仿真系统当然也包括碰撞的检测与处理部分。

渲染特效：实现对火焰、气泡、液体喷涌效果的模拟，使用GLSL实现电影级的光照效果，可以分别模拟白天，夜晚，探照灯等光照模式，大大地提高了图形效果和真实感。

钻井工艺模块包括下钻、起钻、钻进、事故及复杂情况处理、关井和压井，是主控程序中最重要的模块。事件驱动培训对于受训学员没有任何的限制，学员可以任意操作模拟器，而图形系统将反映其合理的机械动作，同时对于误操作做出语音提示。该模块主要用于新学员对钻井现场及钻井机械的认知培训。工艺过程培训则要求受训学员按照其工艺过程的要求操作模拟器，强化学员对工艺过程的理解并熟练掌握其操作过程。

便携式钻井模拟系统的操作方法，它包括以下步骤：(1)下钻；(2)起钻；(3)钻进；(4)事故及复杂情况处理；(5)关井；(6)压井。

其中，下钻步骤模拟下钻工艺过程，要求受训学员正确掌握下钻的工艺流程，做到平稳下钻，其包括如下具体步骤：正常下钻、下钻遇阻和控制波动压力下钻。

图14是正常下钻流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，起控吊卡，然后摆立柱上扣，再移开吊卡，下放钻具，摘开吊环，判断是否下钻，如果是返回起控吊卡，否则结束本次作业。

图15是下钻遇阻流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，正常下钻，如果下钻遇阻则冲阻，划眼，结束本次作业，如果未遇阻则返回。

图16是控制波动压力下钻流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，起控吊卡，然后摆立柱上扣，再移开吊卡，慢速下放钻具，按下相应按钮摘开吊环，判断是否继续下钻，如果是返回开始本次作业，否则结束本次作业。

起钻步骤模拟起钻的工艺过程，要求受训学员正确掌握起钻的工艺流程，做到平稳起钻，其具体步骤如下：正常起钻、起钻遇卡和控制抽吸压力起钻。

图17是正常起钻流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，提升钻具，卸下立柱，灌注泥浆，判断是否起钻，如果是则返回开始本次作业，否则结束本次作业。

图18是起钻遇卡流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，正常下钻，如果起钻遇卡则循环解卡，倒划眼，结束本次作业，如果未遇卡则返回正常起钻。

图19是控制抽吸压力起钻流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，慢速提升钻具，卸下立柱，灌注泥浆，判断是否继续起钻，如果是则返回慢速提升钻具，否则结束本次作业。

钻进步骤模拟典型钻井工况，要求受训学员正确掌握钻进工艺流程，做到均匀钻进，同时掌握复杂地层的钻进技术，其具体步骤为：正常钻进及接立柱、不同地层可钻性条件下的钻进、憋跳下的钻进、高压地层钻进和低压地层钻进。

图20是正常钻进及接立柱流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，循环泥浆，轻压跑合，正常钻井，接立柱，下放一定深度后，结束本次作业。

图21是不同地层可钻性条件下的钻进流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，循环泥浆，轻压跑合，在第一种地层钻进1米，在第二种地层钻进1米，在第三种地层钻进1米，提出钻柱，结束本次作业。

图22是憋跳下的钻进流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，正常钻进，如果未出现憋跳则正常钻进，如果出现憋跳则上提钻柱，改变转速、钻压，下放钻进，判断憋跳是否减弱，若憋跳未减弱则返回上提钻柱，循环至憋跳减弱，然后对憋跳段划眼，结束本次作业。

图23是高压地层钻进流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，循环泥浆，正常钻进，判断是否出现溢流，若未出现溢流则正常钻进，否则加大泥浆密度，继续钻进，接立柱，最后结束本次作业。

图24是低压地层钻进流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，循环泥浆，正常钻进，判断是否出现漏失，若未出现漏失则正常钻进，否则加大泥浆密度，继续钻进，接立柱，最后结束本次作业。

事故及复杂情况处理步骤模拟钻井过程中常见的故障及复杂情况。模拟系统随机产生事故，要求受训学员通过模拟器反应出的现象(主要是各种仪表的变化)判断事故类型，并正确处理事故。其具体步骤如下：粘附卡钻判断及处理、沉砂卡钻判断及处理、泥包卡钻判断及处理、公锥打捞处理和落物磨铣处理。

图25是粘附卡钻判断及处理流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，起钻柱，判断地面是否有故障，若没有故障则继续起钻柱，若有故障则间断下放钻具，活动钻具，循环泥浆，活动钻具解卡，再判断是否已解卡，如果没有返回继续解卡，直到解卡完毕，结束本次作业。

图26是沉砂卡钻判断及处理流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，正常起钻，判断是否沉砂卡钻，如没有则返回正常起钻，如果沉砂卡钻则活动钻具，小排量循环泥浆，判断泵压是否正常，如果不正常则返回循环泥浆，如果泵压正常则大排量循环泥浆，最后结束本次作业。

图27是泥包卡钻判断及处理流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，轻压跑合，正常钻进，判断是否泥包卡钻，如果没有则返回正常起钻，如果泥包卡钻则加大排量循环泥浆，高速划眼，调整泥浆性能，继续钻进，最后结束本次作业。

图28是公锥打捞处理流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，冲洗鱼头，下探落鱼，判断是否探到，若没有探到，则返回继续下探；若探到，则引扣，造扣，试提钻柱，提出落鱼，最后结束本次作业。

图29是落物磨铣处理流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，冲洗井底，磨铣2次，继续磨铣直到磨鞋破损，结束本次作业。

关井步骤模拟四种关井工况。要求学员能及时发现溢流，并能按照“四、七”动作的要求安全、迅速的关井，其具体步骤如下：正常钻井与关井操作、起钻与关井操作、起钻铤与关井操作和空井与关井操作。

图30是正常钻进与关井操作流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，正常钻进，判断是否出现溢流，若未出现溢流则正常钻进，若出现溢流，打开节流管汇，关闭环形防喷器、上半封防喷器、环形防喷器、节流阀、J2A平板阀，然后录井，结束本次作业。

图31是起钻与关井操作流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，卸方钻杆，起立杆，判断是否溢流，若未发现溢流则返回起立杆，若发现溢流则抢接钻具防喷器，关井，录井，最后结束本次作业。

图32是起钻铤与关井操作流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，起钻铤，判断是否溢流，若未发现溢流则返回起钻铤，若发现溢流则抢接防喷单杆，关井，录井，最后结束本次作业。

图33是空井与关井操作流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，起完钻铤，判断溢流量是否大，如果溢流量大则关井，录井，最后结束本次作业；如果溢流量小则抢接防喷单杆，关井，录井，最后结束本次作业。

压井步骤模拟三种常规压井作业。要求学员能正确控制井口压力，做到一次压井成功。其具体步骤如下：司钻法压井操作、工程师法压井操作和超重泥浆司钻法压井操作。

图34是司钻法压井操作流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，设置泥浆泵冲数，排出受侵污泥浆，判断是否排完，如果没有排完则返回排出受侵污泥浆；如果已经排完，则加大泥浆密度，重泥浆压井，判断是否压井完毕，如果没有则返回继续压井，如果已经压井完毕则结束本次作业。

图35是工程师法压井操作流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，设置泥浆泵冲数，加大泥浆密度，然后重泥浆压井，判断是否压井完毕，如果没有则返回继续压井，如果已经压井完毕则结束本次作业。

图36是超重泥浆司钻法压井操作流程图，其工作流程大致可描述为：开始本次作业，准备超重泥浆，泵入超重泥浆，判断循环是否完毕，如果循环已完，然后调整泥浆密度，压井泥浆压井，判断是否压井完毕，如果没有则返回继续压井，如果已经压井完毕则结束本次作业。

Claims (3)

1.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)、环形开关(8)、环形开指示灯(9)、环形关指示灯(10)、上半封开关(11)、上半封开指示灯(12)、上半封关指示灯(13)、全封开关(14)、全封开指示灯(15)、全封关指示灯(16)、压井管汇开关(17)、压井管汇开指示灯(18)、压井管汇关指示灯(19)、放喷阀开关(20)、放喷阀关指示灯(21)、放喷阀开指示灯(22)、下半封开关(23)、下半封开指示灯(24)和下半封关指示灯(25)；

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(7)、环形开关(8)、上半封开关(11)、全封开关(14)、压井管汇开关(17)、放喷阀开关(20)、下半封开关(23)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(28)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AD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连接锁存器B，锁存器B的输出连接DA转换器，DA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(5)、环形防喷器油压表(6)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(9)、环形关指示灯(10)、上半封开指示灯(12)、上半封关指示灯(13)、全封开指示灯(15)、全封关指示灯(16)、压井管汇开指示灯(18)、压井管汇关指示灯(19)、放喷阀关指示灯(21)、放喷阀开指示灯(22)、下半封开指示灯(24)、下半封关指示灯(25)、液动指示灯(26)和放喷阀开关指示灯(27)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，地址译码器的译码输出输出分别连接并行接口、DA转换器和AD转换器的选中控制端；

节流管汇控制区(3)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(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)和十八号带灯按钮(57)；

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(45)、减小按钮A(46)、增大按钮B(48)和减小按钮B(49)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(35)、油门调节旋钮(62)和泵冲数调节旋钮(63)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AD转换器，AD转换器的输出连接锁存器A，锁存器A的输出连接到单片机的一个输入输出口；所述的输入输出口还用作数据输出连接锁存器B，锁存器B的输出分两路，一路连接DA转换器，DA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立管压力表(30)、套管压力表(31)和节流阀开度表(33)连接，锁存器B的另一路输出连接并口，并口的输出连接泵冲数及参数显示驱动器，泵冲数及参数显示驱动器的输出分别连接泵冲数显示器(32)、参数显示器A(44)和参数显示器B(47)；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，驱动器的输出与带灯按钮组连接；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、DA转换器和AD转换器的选中端；

主控计算机包括一台计算机和在其上运行的主控程序，图形计算机包括一台计算机和在其上运行的图形处理程序，所述的主控程序包括钻井工艺模块、系统管理模块、智能评分模块和通信模块；其中，所述的钻井工艺模块包括下钻、起钻、钻进、事故及复杂情况处理、关井和压井子模块；所述的系统管理模块包括系统自检和系统设置子模块；所述的图形处理程序包括场景初始化模块、工艺动画控制、碰撞处理模块和渲染特效模块。

2.根据权利要求1所述的便携式钻井模拟系统，其特征在于：泵冲数及参数显示驱动器包括地址缓冲器、数据缓冲器、比较器、译码器、拨码开关、数码管驱动芯片和数码管，地址缓冲器和数据缓冲器的输入端均连接到并口，数据缓冲器的输出连接数码管驱动芯片，数码管驱动芯片输出分别连接泵冲数显示器(32)、参数显示器A(44)和参数显示器B(47)的数码管；地址缓冲器输出分别连接到比较器和译码器，比较器的另一个输入端连拨码开关，比较器的输出连接译码器的使能端，译码器的一个输出端连接数码管驱动芯片的写控制端，译码器的另一个输出端经触发器连接数码管驱动芯片的模式控制端。

3.便携式钻井模拟系统的操作方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)下钻；(2)起钻；(3)钻进；(4)事故及复杂情况处理；(5)关井；(6)压井；

其中，所述的下钻步骤还包括以下子步骤：(a)正常下钻；(b)下钻遇阻；(c)控制波动压力下钻；所述的起钻步骤还包括以下子步骤：(a)正常起钻；(b)起钻遇卡；(c)控制抽吸压力起钻；

所述的钻进步骤还包括以下子步骤：(a)正常钻进及接立柱；(b)不同地层可钻性；(c)憋跳下的钻进；(d)高压地层钻进；(e)低压地层钻进；

所述的事故及复杂情况处理步骤还包括以下子步骤：(a)粘附卡钻；(b)沉砂卡钻；(c)泥包卡钻；(d)公锥打捞；(e)落物磨铣；

所述的关井步骤还包括以下子步骤：(a)正常钻进及关井操作；(b)起钻杆关井操作；(c)起钻挺关井操作；(d)空井与关井操作；

所述的压井步骤还包括以下子步骤：(a)司钻法压井；(b)工程师阀压井；(c)超重泥浆司钻法压井。

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