CN103150957A - 智能化钻井装置仿真培训系统 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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，本发明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，本发明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。
本发明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。
本发明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MP1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。
本发明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Ⅰ-Ⅲ，振动筛Ⅰ-Ⅲ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Ⅰ-Ⅲ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Ⅱ、Ⅲ，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Ⅰ、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，混合泵Ⅰ、Ⅱ的输出端分别接经射流混浆器Ⅰ、Ⅱ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Ⅵ、Ⅶ，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的下端侧面安装有传输泵Ⅰ，传输泵Ⅰ的输入端接到钻井液输送主管线，同时接到吸入灌的两个独立罐内，传输泵Ⅰ的输出端接到储备罐1的边管，储备罐Ⅰ上层安装有搅拌机Ⅷ、Ⅸ，储备罐Ⅰ侧面的分支管线接钻井液输送主管线，储备罐Ⅰ的边管接到储备罐Ⅱ的边管，储备罐Ⅱ的下端侧面安装有传输泵Ⅱ，传输泵Ⅱ的输入端接到钻井液输送主管线，同时接到吸入灌的两个独立罐内，传输泵Ⅱ的输出端接到储备罐Ⅱ的边管，储备罐Ⅱ上层安装有搅拌机Ⅹ、ⅩⅠ，储备罐Ⅱ侧面的分支管线接钻井液输送主管线，水罐Ⅰ的下端侧面安装有水泵Ⅰ，水泵Ⅰ的输入端分别接到水罐Ⅰ和水罐Ⅱ，水泵Ⅰ的输出端接到储备罐Ⅱ的边管，水罐Ⅰ另一侧面的分支管线接钻井液输送主管线，水罐Ⅱ的下端侧面安装有水泵Ⅱ，水泵Ⅱ的输入端分别接到水罐Ⅱ和水罐Ⅰ，水泵Ⅱ的输出端接到储备罐Ⅱ的边管，水罐Ⅱ的另一侧面的分支管线接钻井液输送主管线，泥浆泵区域的灌注泵Ⅰ输入端接钻井液输送主管线，灌注泵Ⅰ输出端接到泥浆泵Ⅰ的低压吸入端，泥浆泵Ⅰ的高压输出端通过高压管汇、高压软管、立管接到井架水龙头，灌注泵Ⅱ输入端接钻井液输送主管线，灌注泵Ⅱ输出端接到泥浆泵Ⅱ的低压输入端，泥浆泵Ⅱ的高压输出端通过高压管汇、高压软管、立管接到井架水龙头，泥浆泵Ⅰ和泥浆泵Ⅱ的高压输出端分别通过高压管汇并联连接接到高压软管,所述灌注泵Ⅰ、Ⅱ、液气分离区域的补给泵、振动筛罐区的除沙泵电机、振动筛电机、除气器电机、搅拌机Ⅰ、中间罐区的除泥泵电机、搅拌机Ⅱ、Ⅲ、吸入罐区的搅拌机Ⅳ、Ⅴ、混合罐区的混合泵Ⅰ、混合泵Ⅱ和搅拌机Ⅵ、Ⅶ、1#储备罐区的传输泵Ⅰ、搅拌机Ⅷ、Ⅸ、2#储备罐区的传输泵Ⅱ、搅拌机Ⅹ、ⅩⅠ、水泵区的水泵电机Ⅰ和水泵电机Ⅱ、液气分离器区域的补给泵、搅拌机Ⅰ-11、除砂泵、除泥泵、灌注泵Ⅰ、Ⅱ、传输泵Ⅰ、Ⅱ、水泵Ⅰ、Ⅱ、振动筛Ⅰ-Ⅲ、混合泵Ⅰ、Ⅱ、补给泵分别通过电缆接到VFD 控制中心，模拟VFD自动化控制中心的1#泥浆泵1MP的控制电缆和动力电缆接到1#泥浆泵1MP上，VFD控制中心的2#泥浆泵2MP控制电缆和动力电缆接到2#泥浆泵2MP上，以利于控制泥浆泵的启/停及转速调整。
本发明可在振动筛罐、吸入罐和储备罐的上方分别设有LED照明灯，以利于模拟实际区域照明，LED照明灯通过照明电缆接到模拟VFD控制中心。
本发明所述自动化操作控制仿真培训系统还包括电子监控系统、监控显示器、硬盘录像机和摄像头，电子监控系统一路接模拟VFD控制中心，另一路接硬盘录像机，摄像头接硬盘录像机的视频输入端，监控显示器接到硬盘录像机的视频输出端。
本发明所述自动化操作控制仿真培训系统还包括可燃气体检测报警系统、声光报警系统、频闪灯和报警喇叭，可燃气体检测系统一路接到VFD控制中心，另一路接到声光报警系统，声光报警系统输出接报警喇叭和报警频闪警示灯。
本发明所述自动化操作控制仿真培训系统还包括电话扩音系统、电话系统、麦克风、音频放大器和音频喇叭，电话/扩音系统一路接到VFD控制中心，另一路接到电话系统、电话系统接到音频放大器输入端，麦克风接到音频放大器输入端，音频放大器输出端接音频喇叭。
本发明所述自动化操作控制仿真培训系统还可设有无线遥控操作系统，所述无线遥控操作系统包括无线遥控接收电路和无线发射模块，无线遥控电路与模拟VFD控制中心导线连接，无线发射模块与无线遥控接收电路无线连接，通过采用三十六路无线遥控实现所有功能的现场操作，遥控距离可达200米，给实习操作人员带来真实的现场体验，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,完成钻机在作业环境下的每一步操作，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。
本发明还可设有GEN1-3#发电机组和EM-GEN应急发电机组，GEN1-3#发电机组和EM-GEN应急发电机组的动力电缆和控制电缆分别接到模拟VFD控制中心的发电机接线窗口，以利于实现模拟现场施工作业的实际状态。
本发明由于采用上述结构，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，完成钻机在实际作业环境下的每一步操作，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，为实训操作人员提供了理想的教学指导和技术培训仿真系统，实现室内模拟教学。
附图说明
图1是本发明的整体布置平面示意图。
图2本发明中钻机机械装置的结构示意图。
图3是图2的左视图。
图4是本发明自动化操作控制仿真培训系统的方框图。
图5是图4中模拟VFD自动化控制系统的控制原理图1。
图6是图4中模拟VFD自动化控制系统的控制原理图2。
图7是图4中的同步液压起升控制系统的控制原理图。
图8是图4中绞车控制单元的控制原理图。
图9是图4中转盘控制单元的控制原理图。
图10是图4中1号泥浆泵、2号泥浆泵传动控制原理图。
图11是图4中钻井液循环和固控装置控制原理图。
图12是图4中顶驱控制单元的控制原理图。
附图标记：井架1、井架底座2、井架起升装置3、底座起升装置4、绞车5、天车6、游车7、大钩8、钢丝绳9、二层台10、井架操作台11、工作梯12、钻台面13、护栏14、楼梯15、司钻房16、模拟综合液压站17、转盘电机18、绞车电机19、顶驱20、转盘21、井架起升顶柱22、钻台面斜撑23、立柱24、井架起升电动推杆25、钻台面起升电动推杆26、井架垂直梁27、井架横撑28、井架斜撑29、活动铰链30、井架下段31、井架中段32、井架上段33、液压同步起升控制系统34、模拟VFD控制中心35、PLC可编程控制系统36、人机界面37、司钻控制中心38 、MP1控制电路单元39、MP2控制电路单元40、转盘控制单元41、绞车控制单元42、泥浆泵Ⅰ43、泥浆泵Ⅱ44、灌注泵45、振动筛46、除砂泵47、除泥泵49、混合泵52、传输泵53、水泵54、补给泵55、除砂器48、除泥器49、除气器51、搅拌机65Ⅰ-11、振动筛罐56、中间罐57、吸入罐58、混合罐59、储备罐Ⅰ60、储备罐Ⅱ61、射流混浆器62Ⅰ、Ⅱ、水罐Ⅰ63、水罐Ⅱ64、井架照明66、固控照明67、电子监控系统68、监控显示器69、硬盘录像机70、摄像头71、可燃气体检测报警系统72、声光报警系统73、报警喇叭74、报警频闪警示灯75、航标灯76、电话扩音系统77、电话系统78、音频放大器79、音频喇叭80、麦克风81、无线遥控接收电路82、无线发射模块83、发电机组84、应急发电机组85、钻机机械装置86。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如附图2、3、4所示，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86和控制系统，
其中：所述钻机机械装置采用钻机模拟液压起升仿真培训系统，其包括包括井架1、井架底座2、井架起升装置3、底座起升装置4、绞车5、天车6、游车7、大钩8、钢丝绳9、二层台10、井架操作台11、工作梯12、钻台面13、护栏14、楼梯15、司钻房16、动力传动装置、模拟综合液压站17和液压同步起升控制系统34，所述模拟综合液压站17一路与控制系统相连接，另一路与液压同步起升控制系统34相连接，控制系统和液压同步起升控制系统34分别控制井架起升装置3和底座起升装置4的升或降，所述动力传动装置包括转盘电机18、绞车电机19和顶驱20，所述井架1是由井架上段33、井架中段32和井架下段31依次经活动铰链30连接而成，所述井架上段33、井架中段32和井架下段31分别是由井架垂直梁27、井架横撑28和井架斜撑29构成，横撑28和垂直梁27相互连接而形成立方体框架，所框架内的对角线是由井架斜撑29相支撑，井架下段31的井架起升顶柱22经井架起升装置3与底座2相铰接，以利于控制井架的升降，井架1上端与天车6固定连接，井架1上固定设有二层台10和井架操作台11、井架1内设有游车7和大钩8，游车7上端经钢丝绳9与天车6相连接，游车7下端与大钩8连接，钢丝绳9穿过天车6上的滚轮经绞车5驱动连接，绞车5滚轮经绞车电机19驱动，顶驱20上端与大钩8固定连接，顶驱20下端与钻杆固定连接，钻杆穿过转盘21中心下端与钻头固定连接，钻杆通过顶驱20驱动，使绞车5控制钻杆上提或下落，司钻房16设在井架1下端的钻台面13上，钻台面13周边设有护栏14，钻台面13的中部安装有转盘21，钻台面13下端安装有转盘电机18，钻台面13下端经底座起升装置4与底座2相铰接，以使底座起升装置4带动钻台面13起升或降落，所述钻台起升装置4包括立柱24和钻台面起升电动推杆26，立柱24上端与钻台面13相铰接，下端与底座2相铰接，钻台面起升电动推杆26一端与钻台面13下端相铰接，另一端与底座2相铰接，以使钻台面起升电动推杆26推动钻台面13上升或下降，井架起升装置包括井架起升顶柱22和井架起升电动推杆25，井架顶柱22固定在井架1下段的上端，井架起升电动推杆25一端与井架顶柱22相铰接，另一端与底座2相铰接，以使井架起升电动推杆25推动井架1起升或降落，转盘电机18、绞车电机19、顶驱20、钻台面起升电动推杆26、井架起升电动推杆25分别与控制系统相连接，钻台面起升电动推杆26和井架起升电动推杆25也可采用油缸或气缸代替，所述井架1、底座2制作材料采用20#-40#工业铝型材、铝活动铰链或铝材、铝方管加工装配而成。
本发明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35和司钻控制中心38，模拟VFD控制中心35分四路分别接至井架起升装置3和钻台面起升装置4，模拟VFD控制中心35与司钻控制中心38接有MP1控制电路单元39、MP2控制电路单元40、转盘控制单元41和绞车控制单元42电缆连接，司钻控制中心38与模拟VFD控制中心35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35，模拟综合液压站17通过井架1、模拟液压同步起升操作系统34分别与钻台面起升装置4中的钻台面起升电动推杆26和井架起升装置3中的井架起升电动推杆25相连接，井架底座区域的转盘电机18、绞车电机19、顶驱20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。
本发明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46、泥浆泵Ⅰ43、泥浆泵Ⅱ44、除砂泵47、除泥泵49、传输泵53、水泵54、混合泵52、灌注泵45、补给泵55、除砂器48、除泥器50、除气器51、搅拌机65Ⅰ-11、振动筛罐56、中间罐57、吸入罐58、混合罐59、储备罐Ⅰ60、储备罐Ⅱ61、射流混浆器62Ⅰ、Ⅱ、水罐Ⅰ63和水罐Ⅱ64，振动筛罐56的上层安装有振动筛46Ⅰ-Ⅲ，振动筛46Ⅰ-Ⅲ的下端安装有除砂泵47，除砂泵47的输入端接到振动筛罐56，除砂泵47的输出端接到除砂器48的输入端，除砂器48的输出端接到振动筛罐56的导流槽，振动筛46Ⅰ-Ⅲ的旁边安装除气器51，除气器51的对面安装除砂器48，除气器51和除砂器48之间安装搅拌机65Ⅰ，振动筛罐56侧面的分支管线接钻井液输送主管线，中间罐57和振动筛罐56之间有管线连接，由阀门控制，中间罐57的下端侧面安装有除泥泵49，除泥泵49的输入接中间罐57，除泥泵49的输出接到除泥器的输入端，除泥器的输出端接到中间罐57的导流槽，中间罐57的上层安装有除泥器50、搅拌机65Ⅱ、Ⅲ，中间罐57侧面的分支管线接钻井液输送主管线，吸入罐58和中间罐57之间有管线连接，由阀门控制，吸入罐58的上层安装有搅拌机65Ⅳ、Ⅴ，吸入罐58侧面的分支管线接钻井液输送主管线，混合罐59和储备罐Ⅰ60之间有管线连接，由阀门控制，混合罐59的下端侧面安装有混合泵52Ⅰ和混合泵52Ⅱ，混合泵52Ⅰ、Ⅱ的输入端分别接到两个独立罐内,同时接到钻井液输送主管线，混合泵52Ⅰ、Ⅱ的输出端分别接经射流混浆器62Ⅰ、Ⅱ的入口端,另一端分别接到混合罐59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59的上层安装有搅拌机65Ⅵ、Ⅶ，混合罐59侧面的分支管线接钻井液输送主管线，储备罐60Ⅰ和混合罐59之间有管线连接，由阀门控制，储备罐Ⅰ60的下端侧面安装有传输泵53Ⅰ，传输泵53Ⅰ的输入端接到钻井液输送主管线，同时接到两个独立罐内，传输泵53Ⅰ的输出端接到储备罐Ⅰ60的边管，储备罐Ⅰ60上层安装有搅拌机65Ⅷ、Ⅸ，储备罐Ⅰ60侧面的分支管线接钻井液输送主管线，储备罐Ⅰ60的边管接到储备罐Ⅱ61的边管，储备罐Ⅱ61的下端侧面安装有传输泵53Ⅱ，传输泵53Ⅱ的输入端接到钻井液输送主管线，同时接到两个独立罐内，传输泵53Ⅱ的输出端接到储备罐Ⅱ61的边管，储备罐Ⅱ61上层安装有搅拌机65Ⅹ、ⅩⅠ，储备罐Ⅱ61侧面的分支管线接钻井液输送主管线，水罐Ⅰ63的下端侧面安装有水泵54Ⅰ，水泵54Ⅰ的输入端分别接到水罐Ⅰ63和水罐Ⅱ64，水泵54Ⅰ的输出端接到储备罐Ⅱ61的边管，水罐Ⅰ63另一侧面的分支管线接钻井液输送主管线，水罐Ⅱ64的下端侧面安装有水泵54Ⅱ，水泵54Ⅱ的输入端分别接到水罐Ⅱ64和水罐Ⅰ63，水泵54Ⅱ的输出端接到储备罐Ⅱ61的边管，水罐Ⅱ64的另一侧面的分支管线接钻井液输送主管线，泥浆泵区域的灌注泵45Ⅰ输入端接钻井液输送主管线，灌注泵45Ⅰ输出端接到泥浆泵Ⅰ43的低压吸入端，泥浆泵Ⅰ43的高压输出端通过高压管汇、高压软管、立管接到井架水龙头，灌注泵45Ⅱ输入端接钻井液输送主管线，灌注泵45Ⅱ输出端接到泥浆泵Ⅱ44的低压输入端，泥浆泵Ⅱ44的高压输出端通过高压管汇、高压软管、立管接到井架水龙头，所述灌注泵45Ⅰ、Ⅱ、振动筛罐区设有的除沙泵电机、振动筛电机、除气器电机、搅拌机Ⅰ、中间罐区设有的除泥泵电机、搅拌机Ⅱ、Ⅲ、吸入罐区的搅拌机Ⅳ、Ⅴ、混合罐区的混合泵Ⅰ、混合泵Ⅱ和搅拌机Ⅵ、Ⅶ、1#储备罐区的传输泵Ⅰ、搅拌机Ⅷ、Ⅸ、2#储备罐区的传输泵Ⅱ、搅拌机Ⅹ、ⅩⅠ、水泵区的水泵电机Ⅰ和水泵电机Ⅱ、液气分离器区域设有的补给泵55、搅拌机Ⅰ-11、除砂泵、除泥泵、灌注泵Ⅰ、Ⅱ、传输泵Ⅰ、Ⅱ、水泵Ⅰ、Ⅱ、振动筛Ⅰ-Ⅲ、混合泵Ⅰ、Ⅱ、补给泵分别通过电缆接到模拟VFD 控制中心35，模拟VFD控制中心35的1#泥浆泵MP1的控制电缆和动力电缆接到1#泥浆泵MP1上，模拟VFD控制中心35的2#泥浆泵MP2控制电缆和动力电缆接到2#泥浆泵MP2上，以利于控制泥浆泵的启/停及转速调整，通过钻井液循环和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，完成钻机在实际作业环境下的每一步操作，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。
本发明可在振动筛罐56、中间罐57、吸入罐58、混合罐59和储备罐60、61的上方分别设有LED固控照明67，井架上设有LED井架照明66，以利于模拟实际的井架、固控区域照明，固控照明67和井架照明66分别通过照明电缆接到模拟VFD控制中心35。
本发明所述固控区域使用的泥浆泵Ⅰ43、泥浆泵Ⅱ44、灌注泵45、除砂泵47、除泥泵49、混合泵52、传输泵53、水泵54、补给泵55全部采用需要提供电源工作的微型水泵。
本发明所述自动化操作控制仿真培训系统还包括电子监控系统68、监控显示器69、硬盘录像机70和摄像头71，电子监控系统68一路接模拟VFD控制中心35，另一路接硬盘录像机70，硬盘录像机70的视频输入端接摄像头71，视频输出端接监控显示器69。
本发明所述自动化操作控制仿真培训系统还包括可燃气体检测报警系统72、声光报警系统73、报警喇叭74和报警频闪灯75，可燃气体检测系统72一路接到模拟VFD控制中心35，另一路接到声光报警系统73，声光报警系统73输出端分别接报警喇叭74和报警频闪警示灯75。
本发明所述自动化操作控制仿真培训系统还包括电话扩音系统77、电话系统78、音频放大器79和音频喇叭80，电话/扩音系统77一路接到模拟VFD控制中心35，另一路通过音频放大器接到电话系统78，电话系统78通过音频放大器79与音频喇叭80相连接。
本发明还可设有麦克风81，麦克风81通过音频放大器79接音频喇叭80。
本发明所述自动化操作控制仿真培训系统还可设有无线遥控操作系统，所述无线遥控操作系统包括无线遥控接收电路82和无线发射模块83，无线遥控接收电路82与模拟VFD控制中心35导线连接，无线发射模块83与无线遥控接收电路82无线连接，通过采用三十六路无线遥控实现所有功能的现场操作，遥控距离可达200米，给实习操作人员带来真实的现场体验，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,完成钻机在作业环境下的每一步操作，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。
本发明还可设有GEN1-3#发电机组84和EM-GEN应急发电机组85，GEN1-3#发电机组84和EM-GEN应急发电机组85的动力电缆和控制电缆分别接到模拟VFD控制中心35的发电机接线窗口，以利于实现模拟现场施工作业的实际状态。
本发明还可设有PLC可编程控制系统36和人机界面37，司钻控制中心38通过人机界面37和PLC可编程控制系统36与模拟VFD控制中心35相连接，以利于通过触摸人机界面37可实现无线遥控和本地操作过程中同样的控制功能，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动态效果。
本发明所述PLC可编程控制系统36的人机界面37可采用多画面运行参数显示器，以利于监控钻井装置仿真培训系统模拟现场施工作业的动态效果。
本发明还可设有航标灯76，航标灯76与模拟VFD控制中心35相连接，航标灯设置在井架的天车顶部，以利于仿真导航和警示用。
如附图4所示，本发明的自动化控制系统以模拟VFD房的模拟VFD控制中心35为中心进行分布, 1-3号柴油发电机组84和应急柴油发电机组85分别连接到VFD控制中心35；
AC/DC电源一路到VFD房，另一路到模拟综合压站17；模拟综合压站17接到模拟液压同步起升控制系统34；液压同步起升控制系统分四路分别接至井架起升装置3和钻台面起升装置4；
模拟VFD控制中心35与司钻控制中心38接有MP1控制单元39、MP2控制单元40、转盘控制单元41和绞车控制单元42电缆连接；
电子监控系统68一路接模拟VFD控制中心35，另一路接到硬盘录像机70，多路监控摄像头71接硬盘录像机70的视频输入端，多画面监控显示器69接到硬盘录像机70的视频输出端；
可燃气体检测系统72一路接到模拟VFD控制中心35，另一路接到声光报警系统73，声光报警系统73输出接报警喇叭74和报警频闪警示灯75；
电话/扩音系统77一路接到模拟VFD控制中心35，另一路接到电话系统78、电话系统78接到音频放大器79输入端，麦克风81接到音频放大器79输入端，音频放大器79输出端接音频喇叭80；
顶驱20、转盘电机18、绞车电机19、泥浆泵MP1 43、泥浆泵MP2 44、井架照明66、固控照明67、搅拌机65Ⅰ-11、振动筛46Ⅰ-Ⅲ、除砂泵47、除泥泵49、除气器51、灌注泵45Ⅰ、Ⅱ、混合泵52Ⅰ、Ⅱ、传输泵53Ⅰ、Ⅱ、水泵54Ⅰ、Ⅱ、补给泵55、航标灯76通过电缆分别接到VFD控制中心35，32路无线遥控接收电路82也接到VFD控制中心。
如附图5、6所示，本发明所述模拟VFD控制中心的控制原理具体描述如下：其是由采用PLC可编程控制系统为核心的中央处理器CPU、数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、通讯模块、人机界面、阵列电路板和无线遥控电路单元组成，
其中，CPU模块N1的输入端I0.0-I0.5分别接开关S1-S6、I0.6-I0.7接编码器PG1的A、B 相；I1.2-I1.3接编码器PG2的A、B 相；编码器的电源接Vcc3和GND；I1.6-I1.7、I2.0-I2.7分别接开关S15-S24；开关S1-S24的另一端接电源正极Vcc3; CPU模块N1输入端的M、1M、2M端接地GND; CPU模块N1输入端的L+端接电源正极Vcc3，CPU模块N1的输出端Q0.0-Q0.7和Q1.0-Q1.7、分别接到驱动阵列电路板PCB1的输入端X3:1-X3:16; CPU模块N1输出端的M、1M、2M端接地GND; CPU模块N1输出端的L+、1L+、2L+端接电源正极Vcc1，
数字量输入/输出模块N2的输入端I0.0-I0.7和I1.0-I1.7分别接开关S25-S40;开关S25-S40的另一端接电源正极Vcc3;模块N2输入端的1M、2M端接地GND，数字量输入/输出模块N2的输出端Q0.0-Q0.7和Q1.0-Q1.7分别接到驱动阵列电路板PCB1的输入端X3:17-X3:32; 模块N2输出端的1M、2M、3M端接地GND; 模块N2输出端的1L+、2L+、3L+端接电源Vcc1，
模拟量输入/输出模块N3的输入端RA和A+短接后接4-20mA传感器PT1的正端, 传感器的负端接模块N3的输入端A-，模拟量输入/输出模块N3的输入端RB、B+、B-；RC、C+、C-；RD、D+、D-；RB、B+、B-；RC、C+、C-；RD、D+、D-的接线方式同RAH和A+、A-，模拟量输入/输出模块N3的L+接电源正极Vcc3， M接地GND，
通讯模块N4(EM277) 的L+接电源正极Vcc3， M接地GND，通讯接口通过PROFIBUS-DP总线连接到人机界面N5的通讯接口,人机界面N5的L+接电源正极Vcc3， M接地GND；
所述无线遥控接收电路单元的原理为：无线遥控接收电路板PCB2的输出端X1:1-X1:12分别接到驱动阵列电路板PCB1的输入端X4:13-X4:24; PCB2的电源接Vcc1和GND，
无线遥控接收电路单元PCB3的输出端X1:1-X1:12分别接到驱动阵列电路板PCB1的输入端X4:1-X4:12; PCB3的电源接Vcc1和GND，
无线遥控接收电路单元PCB4的X1:1端子接VCC; X1:2端子与GND之间接继电器K4; X1:3端子与GND之间接继电器K3; X1:4端子与GND之间接继电器K2; X1:5端子与GND之间接继电器K1; X1:6端子接GND。
如附图7所示，本发明所述模拟液压起升控制系统的起升控制单元的电路原理具体描述为：无线遥控接收电路PCB4的X1:1端子接VCC; X1:2端子与GND之间接继电器K4; X1:3端子与GND之间接继电器K3; X1:4端子与GND之间接继电器K2; X1:5端子与GND之间接继电器K1; X1:6端子接GND.总开关S1接电源Vcc1和Vcc之间。
继电器K3的常开触点和按钮AN1并联，其中K3:4和AN1:1相连接在电源Vcc上，K3:3和按钮AN1:2相连接,然后经电阻R1、电容C2接到GND, R1、C2的交点接在IC1的5脚。三极管Q1、Q2的发射极接Vcc, Q1的基极经电阻R2接Q2的集电极，同时接到IC1的11脚，Q2的基极经电阻R3接Q1的集电极，同时接IC1的12脚。电机M3接在IC1的12脚和IC1的11脚之间。继电器K4的常开触点和按钮AN2并联，其中K4:4和AN2:3相连接在Vcc上，K4:3和AN2:4相连接后经电阻R4、电容C3接到GND, R4、C3的交点接在IC1的6脚。
继电器K1的常开触点、电阻R5、电容C4串连接在Vcc和GND之间,其中K1:3接在Vcc, 电阻R5、电容C4 的交叉点接IC1的1脚和2脚；继电器K101的线圈接在Vcc 和IC1的16脚之间；二极管D1反接在Vcc 和IC1的16脚之间,二极管D1的阴极接Vcc; 继电器K103的线圈接在Vcc 和IC1的15脚之间；二极管D2反接在Vcc 和IC1的15脚之间；二极管D2的阴极接Vcc。
继电器K2的常开触点、电阻R7、电容C5串连接在Vcc和GND之间,其中K2:3接在Vcc, 电阻R7、电容C5 的交叉点接IC1的3脚和4脚；继电器K102的线圈接在Vcc 和IC1的14脚之间；二极管D3反接在Vcc 和IC1的14脚之间,二极管D3的阴极接Vcc; 继电器K104的线圈接在Vcc 和IC1的13脚之间；二极管D4反接在Vcc 和IC1的13脚之间；二极管D4的阴极接Vcc。
电阻R9和电容C7串联接在Vcc和GND之间; 其交点接集成电路IC2的5脚；R9的另一端接Vcc。集成电路IC2的1脚经电容C6接GND，电阻R10和电位器VR1串联接在集成电路IC2的1脚和4脚之间。电阻R11和开关S3串联接在Vcc和GND之间，其交点接到集成电路IC2的2脚，电阻R11的另一端接Vcc。集成电路IC2的3脚接GND，集成电路IC2的4脚接开关S2的2脚和5脚。
继电器K101的公共触点K101:COM和K102的的公共触点K102:COM分别接电机M1的两端。发光二极管LED1和LED2反向并联后一端接电阻R6，另一端接继电器K102的公共触点K102:COM，电阻R6的另一端接继电器K101的公共触点K101:COM。继电器K101的常闭触点K101:NC和K102的的常闭触点K102:NC都接到电源Vcc2, 继电器K101的常开触点K101:NO和K102的的常开触点K102:NO都接到开关S2的1脚；开关S2的2脚和5脚连接，然后连接到集成电路IC2的4脚。开关S2的3脚和6脚空置。
继电器K103的公共触点K103:COM和K104的的公共触点K104:COM分别接电机M2的两端。发光二极管LED3和LED4反向并联后一端接电阻R8，另一端接继电器K104的公共触点K104:COM，电阻R8的另一端接继电器K103的公共触点K103:COM。继电器K103的常闭触点K103:NC和K104的的常闭触点K104:NC都接到电源Vcc2, 继电器K103的常开触点K103:NO和K104的的常开触点K104:NO都接到开关S2的4脚；开关S2的2脚和5脚连接，然后连接到集成电路IC2的4脚。开关S2的3脚和6脚空置。
如图8所示：本发明所述绞车控制电路单元的原理图具体描述如下: 开关K01的常开触点和电阻R1串联接在Vcc1和集成电路IC1的2脚之间, 电容C1接在 IC1的2脚与GND之间，继电器K11的常开触点和按钮AN4的常开触点并联后接在IC1的15、1脚与GND之间, 电阻R4接在IC1的15、1脚与IC1的14脚之间。继电器K105的线圈1端和二极管D1的阴极接到Vcc1，继电器K105的线圈2端接二极管D1的阳极同时接到IC1的16脚，发光二极管LED1和电阻R2串接后，接在Vcc1和IC1的16脚之间, LED1的阴极接到IC1的16脚；
开关K02的常开触点和电阻R6串联接在Vcc1和IC1的4脚之间, 电容C2接在 IC1的4脚与GND之间，继电器K12的常开触点和按钮AN4的常开触点并联后接在IC1的13、3脚与GND之间, 电阻R3接在IC1的13、3脚与IC1的16脚之间。继电器K106的线圈1端和二极管D2的阴极接到Vcc1，继电器K106的线圈2端接二极管D2的阳极接到IC1的14脚，发光二极管LED2和电阻R5串接后，接在Vcc1和IC1的14脚之间, LED1的阴极接到IC1的14脚，
继电器K105和K106的常闭触点5脚连接到Vcc2上; 继电器K105和K106的常开触点4脚连接到IC2的4脚; 继电器K105和K106的公共端3脚分别接电机DW的两端；
电阻R9和 开关S1串联接在Vcc1和GND之间，其交点接IC2的2脚，开关S1的另一端接GND；电阻R8、电位器VR1串联接在IC2的4脚和1脚之间，IC2的1脚经电容C3接GND，IC2的3脚接GND，电阻R7、电容C4串联接在Vcc1和GND之间，其交点接IC2的5脚.，电容C5接在Vcc1和GND之间；
继电器K13的常开触点和按钮AN4并联，其中K13:4和AN4:5连接在Vcc1上，K13:3和AN4:6相连接后经电阻R10、电容C6接到GND, R10、C6的交点接在IC1的5脚。三极管Q1、Q2的发射极接Vcc1, Q1的基极经电阻R11接Q2的集电极，同时接IC1的11脚，Q2的基极经电阻R12接Q1的集电极，同时接IC1的12脚。电阻R13和电容 C7串联后与电机M4并联，然后接在IC1的12脚和IC1的11脚之间。继电器K14的常开触点和按钮AN4并联，其中K14:4和AN4:7连接在Vcc1上，K14:3和AN4:8连接后经电阻R14、电容C8接地GND, 电阻R14、电容C8的交点接在IC1的6脚。
如附图9所示，本发明所述转盘控制电路单元的原理图具体描述如下：继电器K7的常开触点和开关S1并联，其中K7:4和S1:1连接到Vcc1，K7:3和S1:2连接后经电阻R1、电容C1接地GND, R1、C1的交点接在集成电路IC1的1脚。继电器K107的线圈1端接二极管D1的阴极接到Vcc1，继电器K107的线圈2端和二极管D1的阳极接到IC1的16脚。发光二极管LED1和电阻R2串接后，接在Vcc1和集成电路IC1的16脚之间, LED1的阴极接到IC1的16脚；
继电器K8的常开触点和按钮开关S1并联，其中K8:4和S1:3连接到Vcc1，K8:3和S1:4连接后经电阻R4、电容C2接地GND, R4、C2的交点接在IC1的2脚。继电器K108的线圈1端和二极管D2的阴极接到Vcc1，继电器K108的线圈2端和D1的阳极接到IC1的15脚，发光二极管LED2和电阻R3串接后，接在Vcc1和IC1的15脚之间, LED2的阴极接到IC1的15脚。继电器K107和K108的常闭触点5脚连接到Vcc2上; 继电器K107和K108的常开触点4脚连接到IC2的4脚; 继电器K107和K108的公共端3脚分别接电机RT的两端;
电阻R7和开关S2串联接在Vcc1和GND之间，其交点接IC2的2脚, 开关S2的另一端接GND；电阻R6、电位器VR1串联接在IC2的4脚和1脚之间，IC2的1脚经电容C3接GND，IC2的3脚接GND，电阻R5、电容C4串联接在Vcc1和GND之间，其交点接IC2的5脚。电容C5接在Vcc1和GND之间；
继电器K9的常开触点和按钮S1并联，其中K9:4和S1:5连接到Vcc1上，K9:3和S1:6连接后经电阻R8、电容C6接到GND, R8、C6的交点接在IC1的5脚。三极管Q1、Q2的发射极接Vcc1, 三极管Q1的基极经电阻R9接Q2的集电极，同时接IC1的11脚；三极管Q2的基极经电阻R10接Q1的集电极，同时接IC1的12脚。电阻R11和电容 C7串联后与电机M3并联，接在IC1的12脚和IC1的11脚之间。继电器K10的常开触点和按钮S1并联，其中K10:4和S1:7连接到Vcc1，K10:3和S1:8相连接后经电阻R12、电容C8接到GND, R12、C8的交点接集成电路IC1的6脚。
如附图10所示，本发明所述1号泥浆泵MP1和2号泥浆泵MP2的控制电路单元的原理图具体描述如下：电阻R3和 K1串联接在Vcc1和GND之间，其交点接IC1的2脚；电阻R1、电位器VR1串联接在集成电路IC1的4脚和1脚之间，IC1的1脚经电容C3接GND，IC1的3脚接GND，电阻R2、电容C1串联接在Vcc1和GND之间，其交点接IC1的5脚，电容C2接在Vcc1和GND之间。电机MP1接在Vcc2和IC1的4脚之间。发光二极管LED1和电阻R9串接后，接在Vcc2和IC1的4脚之间，LED1的阴极接IC1的4脚，
继电器K2的常开触点和按钮AN1并联，其中K2:4和AN1:1连接到Vcc1，K2:3和AN1:2连接后经电阻R4、电容C4接到GND, R4、C4的交点接集成电路IC2的1脚。三极管Q1、Q2的发射极接Vcc1, Q1的基极经电阻R5接Q2的集电极，同时接IC2的15脚，Q2的基极经电阻R6接Q1的集电极，同时接IC2的16脚。电阻R7和电容 C5串联后与电机M1并联，接在IC2的15脚和IC2的16脚之间，继电器K3的常开触点和按钮AN1并联，其中K3:4和AN1:3相连接到Vcc1，K3:3和AN1:4相连接后经电阻R8、电容C6接到GND, R8、C6的交点接在IC2的2脚。
如图11所示，本发明所述钻井液循环和固控系统及井控系统的控制原理图具体描述如下：
继电器K16的常开触点与发光二极管LED1的阳极串联接在Vcc1和GND之间, LED1的阴极接GND，
继电器K17的常开触点与发光二极管LED2的阳极串联接在Vcc1和GND之间, LED2的阴极接GND，
继电器K18的常开触点与发光二极管LED3的阳极串联接在Vcc1和GND之间, LED3的阴极接GND，
井架照明控制，继电器K19的常开触点与照明灯EL1串联接在Vcc1和GND之间, 照明灯EL1的另一端接GND，
固控照明控制，继电器K20的常开触点与照明灯EL2串联接在Vcc1和GND之间, 照明灯EL2的另一端接GND，
固控搅拌机控制，继电器K21的常开触点一端接在Vcc1, 另一端接A点;电机M10-M15分别经开关S110-S115并联接在A点与GND之间，
除砂器控制，继电器K22的常开触点与开关S116、电机M16串联接在Vcc1与GND之间，
除泥器控制，继电器K23的常开触点与开关S117、电机M17串联接在Vcc1与GND之间，
除气器控制，继电器K24的常开触点与开关S118、电机M18串联接在Vcc1与GND之间，
除泥器控制，继电器K25的常开触点一端接在Vcc1, 另一端接B点;电机M19-M20分别经开关S119-S120并联接在B点与GND之间，
除气器控制，继电器K26的常开触点一端接在Vcc1, 另一端接C点;电机M21-M22分别经开关S121-S122并联接在C点与GND之间，
继电器K27的常开触点一端接在Vcc1, 另一端接D点;电机M23-M24分别经开关S123-S124并联接在D点与GND之间，
继电器K28的常开触点与开关S125、电机M25串联接在Vcc1与GND之间，
继电器K29的常开触点一端接在Vcc1, 另一端接E点;电机M26-M27分别经开关S126-S127并联接在E点与GND之间，
继电器K30的常开触点与航标灯HR串联接在Vcc1和GND之间, 航标灯HR的另一端接GND。继电器K31、K32备用。
如图12所示，本发明所述顶驱控制系统原理图的电路原理图具体描述如下：
电容C1、C2、C5、C6、接在Vcc1与GND之间；稳压集成电路IC1的1脚接负载电源Vcc1，IC1的2脚接GND，IC1的3脚接Vcc，
发光二极管LED1和电阻R1串接后，接在Vcc1和GND之间, LED1的阴极接到GND. 电容C3、C4接在Vcc与GND之间，
集成电路IC2的9脚接控制电源Vcc，电阻R2和开关S2的常闭触点串联接在Vcc与GND之间；其交点接IC2的6脚，开关S2的2脚接GND，电阻R3和开关S4的常闭触点串联接在Vcc与GND之间；其交点接IC2的11脚，开关S4的2脚接GND，
开关S3的1脚和6脚相连接，然后接IC2的5脚；开关S3的3脚和4脚相连接，然后接IC2的7脚；开关S3的2脚接Vcc，开关S3的5脚接GND，
开关S5的1脚和6脚相连接，然后接IC2的10脚；开关S5的3脚和4脚相连接，然后接IC2的12脚；开关S5的2脚接Vcc，开关S5的5脚接GND，
直流电机M1接在IC2的2脚和3脚之间，IC2的2脚接保护二极管D1的阳极和D2的阴极，IC2的3脚接保护二极管D3的阳极和D4的阴极，二极管D1和D3的阴极接IC2的4脚，同时接到负载电源Vcc1，二极管D2和D4的阳极接IC2的8脚，同时接到GND，IC2的1脚和15脚，同时接到GND。旋转方向指示二极管LED2和LED3反向并联后，一端接IC2的3脚，另一端经电阻R4接IC2的2脚，
直流电机M2接在IC2的13脚和14脚之间，IC2的13脚接保护二极管D5的阳极和D6的阴极，IC2的14脚接保护二极管D7的阳极和D8的阴极，二极管D5和D7的阴极接IC2的4脚，同时接到负载电源Vcc1，二极管D6和D8的阳极接IC2的8脚，同时接到GND，IC2的1脚和15脚，同时接到GND。旋转方向指示二极管LED4和LED5反向并联后，一端接IC2的13脚，另一端经电阻R5接IC2的14脚，
集成电路IC3的9脚接控制电源Vcc，电阻R6和开关S6的常闭触点串联接在Vcc与GND之间；其交点接IC3的6脚，开关S6的2脚接GND。电阻R7和开关S7的常闭触点串联接在Vcc与GND之间；其交点接IC3的11脚，开关S8的2脚接GND，
开关S7的1脚和6脚相连接，然后接IC3的5脚；开关S7的3脚和4脚相连接，然后接IC3的7脚；开关S7的2脚接Vcc，开关S7的5脚接GND，
开关S9的1脚和6脚相连接，然后接IC3的10脚；开关S9的3脚和4脚相连接，然后接IC3的12脚；开关S9的2脚接Vcc，开关S9的5脚接GND，
直流电机M3接在IC3的2脚和3脚之间，IC3的2脚接保护二极管D9的阳极和D10的阴极，IC3的3脚接保护二极管D11的阳极和D12的阴极，二极管D9和D11的阴极接IC3的4脚，同时接到负载电源Vcc1，二极管D10和D12的阳极接IC3的8脚，同时接到GND，IC3的1脚和15脚，同时接到GND。旋转方向指示二极管LED6和LED7反向并联后，一端接IC3的3脚，另一端经电阻R8接IC3的2脚，
直流电机M4接在IC3的13脚和14脚之间，IC3的13脚接保护二极管D13的阳极和D14的阴极，IC3的14脚接保护二极管D15的阳极和D16的阴极，二极管D13和D15的阴极接IC3的4脚，同时接到负载电源Vcc1，二极管D14和D16的阳极接IC3的8脚，同时接到GND，IC3的1脚和15脚，同时接到GND。旋转方向指示二极管LED8和LED9反向并联后，一端接IC3的13脚，另一端经电阻R9接IC3的14脚。
如附图1所示，本发明可在室内或室外设置现场布局：可以将该系统设置为井架底座区域、模拟液压同步起升控制系统区域、发电机组与模拟VFD控制区域、液气分离区域、泥浆泵区域和固控区域，井架底座区域放置钻机机械装置86，模拟液压同步起升控制系统区域放置综合液压站17和液压同步起升控制系统34，发电机组与模拟VFD控制区域放置模拟VFD控制中心35、发电机组84、应急发电机组85、燃油罐和能耗制动，泥浆泵区域放置泥浆泵和灌注泵，固控区域分为振动筛罐区、中间罐区、吸入罐区、储备罐区、混合罐区和水罐区，振动筛罐区内放置振动罐，中间灌区放置中间罐，吸入罐区放置吸入罐，储备罐区放置储备罐，混合罐区放置混合罐，水罐区放置水罐，以展示钻井井架、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，达到钻井装置仿真培训系统模拟现场施工作业的效果，为实训操作人员提供了理想的教学指导和技术培训仿真系统，实现室内模拟教学。
本发明由于采用上述结构，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，完成钻机在实际作业环境下的每一步操作，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，为实训操作人员提供了理想的教学指导和技术培训仿真系统，实现室内模拟教学。
Claims (9)
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MP1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Ⅰ、固控罐水罐Ⅰ、水罐Ⅱ和井架水龙头，振动筛罐的上层安装有振动筛Ⅰ-Ⅲ，振动筛Ⅰ-Ⅲ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Ⅰ-Ⅲ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Ⅱ、Ⅲ，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Ⅰ、Ⅱ的输入端分别接到两个独立罐内,同时接到钻井液输送主管线，混合泵Ⅰ、Ⅱ的输出端分别接经射流混浆器Ⅰ、Ⅱ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Ⅵ、Ⅶ，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的下端侧面安装有传输泵Ⅰ，传输泵Ⅰ的输入端接到钻井液输送主管线，同时接到两个独立罐内，传输泵Ⅰ的输出端接到储备罐Ⅰ的边管，储备罐Ⅰ上层安装有搅拌机Ⅷ、Ⅸ，储备罐Ⅰ侧面的分支管线接钻井液输送主管线，储备罐Ⅰ的边管接到储备罐Ⅱ的边管，储备罐Ⅱ的下端侧面安装有传输泵Ⅱ，传输泵Ⅱ的输入端接到钻井液输送主管线，同时接到两个独立罐内，传输泵Ⅱ的输出端接到储备罐Ⅱ的边管，储备罐Ⅱ上层安装有搅拌机Ⅹ、ⅩⅠ，储备罐Ⅱ侧面的分支管线接钻井液输送主管线，水罐1的下端侧面安装有水泵Ⅰ，水泵Ⅰ的输入端分别接到水罐Ⅰ和水罐Ⅱ，水泵Ⅰ的输出端接到储备罐Ⅱ的边管，水罐Ⅰ另一侧面的分支管线接钻井液输送主管线，水罐Ⅱ的下端侧面安装有水泵Ⅱ，水泵Ⅱ的输入端分别接到水罐Ⅱ和水罐Ⅰ，水泵Ⅱ的输出端接到储备罐Ⅱ的边管，水罐Ⅱ的另一侧面的分支管线接钻井液输送主管线，泥浆泵区域的灌注泵Ⅰ输入端接钻井液输送主管线，灌注泵Ⅰ输出端接到泥浆泵Ⅰ的低压吸入端，泥浆泵Ⅰ的高压输出端通过高压管汇、高压软管、立管接到井架水龙头，灌注泵Ⅱ输入端接钻井液输送主管线，灌注泵Ⅱ输出端接到泥浆泵Ⅱ的低压输入端，泥浆泵Ⅱ的高压输出端通过高压管汇、高压软管、立管接到井架水龙头，泥浆泵Ⅰ和泥浆泵Ⅱ的高压输出端分别通过高压管汇并联连接接到高压软管,所述灌注泵Ⅰ、Ⅱ、液气分离区域的补给泵、振动筛罐区的除沙泵电机、振动筛电机、除气器电机、搅拌机Ⅰ、中间罐区的除泥泵电机、搅拌机Ⅱ、Ⅲ、吸入罐区的搅拌机Ⅳ、Ⅴ、混合罐区的混合泵Ⅰ、混合泵Ⅱ和搅拌机Ⅵ、Ⅶ、1#储备罐区的传输泵Ⅰ、搅拌机Ⅷ、Ⅸ、2#储备罐区的传输泵Ⅱ、搅拌机Ⅹ、ⅩⅠ、水泵区的水泵电机Ⅰ和水泵电机Ⅱ、液气分离器区域的补给泵、搅拌机Ⅰ-11、除砂泵、除泥泵、灌注泵Ⅰ、Ⅱ、传输泵Ⅰ、Ⅱ、水泵Ⅰ、Ⅱ、振动筛Ⅰ-Ⅲ、混合泵Ⅰ、Ⅱ、补给泵、航标灯分别通过电缆接到VFD 控制中心，模拟VFD自动化控制中心的1#泥浆泵1MP的控制电缆和动力电缆接到1#泥浆泵MP1上，VFD控制中心的2#泥浆泵2MP控制电缆和动力电缆接到2#泥浆泵MP2上。
4.根据权利要求2所述的一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于所述自动化操作控制仿真培训系统包括电子监控系统、监控显示器、硬盘录像机和摄像头，电子监控系统一路接模拟VFD控制中心，另一路接硬盘录像机，摄像头接硬盘录像机的视频输入端，监控显示器接到硬盘录像机的视频输出端。
5.根据权利要求2所述的一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于所述自动化操作控制仿真培训系统包括可燃气体检测报警系统、声光报警系统、闪光灯和报警喇叭，可燃气体检测系统一路接到VFD控制中心，另一路接到声光报警系统，声光报警系统输出接报警喇叭和报警频闪警示灯。
6.根据权利要求2所述的一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于自动化操作控制仿真培训系统设有无线遥控操作系统，所述无线遥控操作系统包括无线遥控接收电路和无线发射模块，无线遥控电路与模拟VFD控制中心导线连接，无线发射模块与无线遥控接收电路无线连接。
7.根据权利要求2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PLC可编程控制系统和人机界面采用西门子PLC系列产品，人机界面采用多画面数据显示。
8.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，其特征在于所述井架、底座制作材料采用20#-40#工业铝型材、铝活动铰链或铝材、铝方管加工装配而成。
9.根据权利要求3所述的一种智能化钻井装置仿真培训系统，其特征在于所述钻井液循环和固控装置中的泥浆泵、除砂泵、除泥泵、传输泵、灌注泵、水泵、混合泵、补给泵全部采用需要提供电源工作的微型水泵，振动筛的震动电机、搅拌机、转盘电机、绞车电机、顶驱电机全部采用需要提供电源工作的微型电机。
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