CN104612632B - 采气模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采气模拟系统，它包括采气模拟装置、PLC控制器和控制单元，所述的控制单元包括主控机、参数机和图形处理机，采气模拟装置与PLC控制器连接，PLC控制器通过串口与参数机连接，参数机和图形处理机分别通过通讯网络与主控机连接。本发明提供一种采气模拟系统，该系统的设备内部无真实流体，设备的所有可操作部分均有传感器，这些传感器采集阀门的开度、开关状态等信息并传输给主控机，主控机根据数学模型计算出当前管道内的流动情况、压力情况，并在大屏幕上显示出来，并将压力数据发送到各显示表上，本发明的所有操作设备内无介质，不带压，安全稳定整个操作过程与现场高度一致，提高培训质量和培训效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井培训领域，特别是一种采气模拟系统。
背景技术
石油油田往往除了石油外还储藏有天然气资源，因此在石油开采过程中同时要进行天然气的开采，采气工程是天然气开采工程中一个占有主导地位的系统工程，对天然气气田的高效益、高采收率开发具有举足轻重的作用。
然而，对于油田新进员工或石油天然气相关专业学生，他们对采气的流程、分离器、加热炉等设备或者发生事故时的处理方法都没有感性的认识，对于现场采气操作不熟悉。一旦出现操作失误或不慎，有可能引发严重的质量事故或安全事故，为国家和人民带来重大的损失。因此，石油钻井采气从业人员的上岗知识培训和专业技能培训显得十分重要。但由于几乎所有的钻井现场和设施都分布在野外，不可能将培训放到现场进行，如果仅依靠常规的课堂教学或实验室操作，由于缺乏形象逼真、直观生动的辅助手段和方式，不免陷入课程内容简单枯燥、学员学习效果差的尴尬局面，培训难以达到预期效果。
传统的采气模拟培训均是使用的真实设备进行培训，内部以空气为介质模拟天然气的流动，传统的模拟培训是带压设备，具有安全隐患，内部有流体，系统维护成本高，易损坏，压力、温度、流量的数据与现场差距很大，无法反应现场工作情况，培训效果差，密闭性要求高，设备昂贵，对设备材料有一定的要求，通常只能使用标准件，且难以模拟泄漏、堵塞、阀门损坏、冻堵等事故情况，所有设备必须物理上连通，导致设备布局较为困难，占地面积广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采气模拟系统，该系统的设备内部无真实流体，设备的所有可操作部分均有传感器，这些传感器采集阀门的开度、开关状态等信息并传输给主控机，主控机根据数学模型计算出当前管道内的流动情况、压力情况，并在大屏幕上显示出来，并将压力数据发送到各显示表上，本发明的所有操作设备内无介质，不带压，安全稳定，所有管道内无流体，设备维护成本低，不易损坏，压力、温度、流量等数据实时计算得到，与现场数据一致，培训效果好，各装置间无密闭性要求，设备造价低，对设备材质无限制，能够使用各种材料制作模拟操作设备，且能够比较容易的模拟泄漏、堵塞、阀门损坏、冻堵等事故情况，所有设备不需要物理上连通，设备布局容易，占地面积小，且大屏幕上可以展现设备内工作情况、整个系统的压力情况，整个系统的二维流程图和三维流程图，直观清晰。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：采气模拟系统，它包括采气模拟装置、PLC控制器和控制单元，所述的控制单元包括主控机、参数机和图形处理机，采气模拟装置与PLC控制器连接，PLC控制器通过串口与参数机连接，参数机和图形处理机分别通过通讯网络与主控机连接；
所述的采气模拟装置上根据实际采气设备设置有阀门、显示表、开关，PLC控制器上设置有用于循环采集采气模拟设备上的阀门开度及开关状态的采集器；
所述的主控机上设置有用于根据阀门开度及开关状态，通过数学模型计算出压力表数据、虚拟场景中设备工作状况数据、流动情况数据的计算模块；
所述的图形处理机上设置有用于根据虚拟场景中设备工作状况数据呈现模拟的现场实景及设备工作情况的虚拟呈现模块。
它还包括投影系统，投影系统包括投影仪和与投影仪相配合的投影幕布，投影仪与图形处理机连接。
所述的采气模拟装置包括：标准采气井口、简易采气井口、电潜泵排水采气井、柱塞排水采气井、进站阀组、加热炉、一级节流区、计量分离器、生产分离器、旋风分离器、分水包、出站阀组、甲醇储罐、甲醇泵、发泡剂罐、鹤管和清管器收发装置。
所述的采气模拟装置上设置有阀门、显示表和开关组；
所述的电潜泵排水采气井包括管道、阀门和显示表，采气井口连接十字交叉管道，管道的两侧分别连接8#阀门和9#阀门，8#阀门的右端连接7#阀门，7#阀门再与3#显示表连接，9#阀门的右端与10#阀门连接，十字交叉管道的上端设置有6#阀门，6#阀门上端设置有5#阀门，5#阀门通过另一个十字交叉管道分别连接1#阀门、2#阀门和3#阀门，1#阀门的另一侧设置有1#显示表，3#阀门通过管道与4#阀门连接，4#阀门通过管道与10#阀门连接，4#阀门与10#阀门之间的管道上设置有2#显示表，且通过分支管道连接11#阀门，11#阀门下游管道上设置有4#显示表；
所述的柱塞排水采气井包括管道、阀门、显示表和开关组，采气井口连接十字交叉管道分别与16#阀门、17#阀门和14#阀门连接，16#阀门左端连接6#显示表和2#开关组,14#阀门通过管道与5#显示表和1#开关组连接，14#阀门与5#显示表之间的管道上还分别通过两条分支管道连接了12#阀门和13#阀门，两条分支管道汇合后与15#阀门连接，15#阀门下游管道与17#阀门的下游管道汇合。
所述的开关组包括2个开关，一个设置在显示表前端，一个设置在显示表前端支管上。
本发明的有益效果是：本发明提供一种采气模拟系统，该系统的设备内部无真实流体，设备的所有可操作部分均有传感器，这些传感器采集阀门的开度、开关状态等信息并传输给主控机，主控机根据数学模型计算出当前管道内的流动情况、压力情况，并在大屏幕上显示出来，并将压力数据发送到各显示表上，本发明的所有操作设备内无介质，不带压，安全稳定，所有管道内无流体，设备维护成本低，不易损坏，压力、温度、流量等数据实时计算得到，与现场数据一致，培训效果好，各装置间无密闭性要求，设备造价低，对设备材质无限制，能够使用各种材料制作模拟操作设备，采购成本和使用成本低，且能够比较容易的模拟泄漏、堵塞、阀门损坏、冻堵等事故情况，所有设备不需要物理上连通，设备布局容易，占地面积小，且大屏幕上可以展现设备内工作情况、整个系统的压力情况，整个系统的二维流程图和三维流程图，直观清晰，整个操作过程与现场高度一致，提高培训质量和培训效率。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为电潜泵排水采气井结构示意图；
图3为柱塞排水采气井结构示意图；
图中，1-1#阀门，2-2#阀门，3-3#阀门，4-4#阀门，5-5#阀门，6-6#阀门，7-7#阀门，8-8#阀门，9-9#阀门，10-10#阀门，11-11#阀门，12-1#显示表,13-2#显示表，14-3#显示表，15-4#显示表，16-12#阀门，17-13#阀门，18-14#阀门，19-15#阀门，20-16#阀门，21-17#阀门，22-5#显示表，23-1#开关组，24-6#显示表，25-2#开关组。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，采气模拟系统，它包括采气模拟装置、PLC控制器和控制单元，所述的控制单元包括主控机、参数机和图形处理机，采气模拟装置与PLC控制器连接，PLC控制器通过串口与参数机连接，参数机和图形处理机分别通过通讯网络与主控机连接；
所述的采气模拟装置上根据实际采气设备设置有阀门、显示表、开关，PLC控制器上设置有用于循环采集采气模拟设备上的阀门开度及开关状态的采集器；
所述的主控机上设置有用于根据阀门开度及开关状态，通过数学模型计算出压力表数据、虚拟场景中设备工作状况数据、流动情况数据的计算模块；
所述的图形处理机上设置有用于根据虚拟场景中设备工作状况数据呈现模拟的现场实景及设备工作情况的虚拟呈现模块。
它还包括投影系统，投影系统包括投影仪和与投影仪相配合的投影幕布，投影仪与图形处理机连接。
所述的采气模拟装置包括：标准采气井口、简易采气井口、电潜泵排水采气井、柱塞排水采气井、进站阀组、加热炉、一级节流区、计量分离器、生产分离器、旋风分离器、分水包、出站阀组、甲醇储罐、甲醇泵、发泡剂罐、鹤管和清管器收发装置。
所述的采气模拟装置上设置有阀门、显示表和开关组。
如图2所示，所述的电潜泵排水采气井包括管道、阀门和显示表，采气井口连接十字交叉管道，管道的两侧分别连接8#阀门8和9#阀门9，8#阀门8的右端连接7#阀门7，7#阀门7再与3#显示表14连接，9#阀门9的右端与10#阀门10连接，十字交叉管道的上端设置有6#阀门6，6#阀门6上端设置有5#阀门5，5#阀门5通过另一个十字交叉管道分别连接1#阀门1、2#阀门2和3#阀门3，1#阀门1的另一侧设置有1#显示表12，3#阀门3通过管道与4#阀门4连接，4#阀门4通过管道与10#阀门10连接，4#阀门4与10#阀门10之间的管道上设置有2#显示表13，且通过分支管道连接11#阀门11，11#阀门11下游管道上设置有4#显示表15。
如图3所示，所述的柱塞排水采气井包括管道、阀门、显示表和开关组，采气井口连接十字交叉管道分别与16#阀门20、17#阀门21和14#阀门18连接，16#阀门20左端连接6#显示表24和2#开关组25,14#阀门18通过管道与5#显示表22和1#开关组23连接，14#阀门18与5#显示表22之间的管道上还分别通过两条分支管道连接了12#阀门16和13#阀门17，两条分支管道汇合后与15#阀门19连接，15#阀门19下游管道与17#阀门21的下游管道汇合。
所述的开关组包括2个开关，一个设置在显示表前端，一个设置在显示表前端支管上。
Claims (1)
1.采气模拟系统，其特征在于：它包括采气模拟装置、PLC控制器和控制单元，所述的控制单元包括主控机、参数机和图形处理机，采气模拟装置与PLC控制器连接，PLC控制器通过串口与参数机连接，参数机和图形处理机分别通过通讯网络与主控机连接；
所述的采气模拟装置上设置有阀门、显示表、开关，PLC控制器上设置有用于循环采集采气模拟装置上的阀门开度及开关状态的采集器；
所述的主控机上设置有用于根据阀门开度及开关状态，通过数学模型计算出压力表数据、虚拟场景中设备工作状况数据、流动情况数据的计算模块；
所述的图形处理机上设置有用于根据虚拟场景中设备工作状况数据呈现模拟的现场实景及设备工作情况的虚拟呈现模块；
所述的采气模拟装置包括：标准采气井口、简易采气井口、电潜泵排水采气井、柱塞排水采气井、进站阀组、加热炉、一级节流区、计量分离器、生产分离器、旋风分离器、分水包、出站阀组、甲醇储罐、甲醇泵、发泡剂罐、鹤管和清管器收发装置；
所述的电潜泵排水采气井包括管道、阀门和显示表，采气井口连接十字交叉管道，管道的两侧分别连接8#阀门（8）和9#阀门（9），8#阀门（8）的右端连接7#阀门（7），7#阀门（7）再与3#显示表（14）连接，9#阀门（9）的右端与10#阀门（10）连接，十字交叉管道的上端设置有6#阀门（6），6#阀门（6）上端设置有5#阀门（5），5#阀门（5）通过另一个十字交叉管道分别连接1#阀门（1）、2#阀门（2）和3#阀门（3），1#阀门（1）的另一侧设置有1#显示表（12），3#阀门（3）通过管道与4#阀门（4）连接，4#阀门（4）通过管道与10#阀门（10）连接，4#阀门（4）与10#阀门（10）之间的管道上设置有2#显示表（13），且通过分支管道连接11#阀门（11），11#阀门（11）下游管道上设置有4#显示表（15）；
所述的柱塞排水采气井包括管道、阀门、显示表和开关组，采气井口连接十字交叉管道分别与16#阀门（20）、17#阀门（21）和14#阀门（18）连接，16#阀门（20）左端连接6#显示表（24）和2#开关组（25）,14#阀门（18）通过管道与5#显示表（22）和1#开关组（23）连接，14#阀门（18）与5#显示表（22）之间的管道上还分别通过两条分支管道连接了12#阀门（16）和13#阀门（17），两条分支管道汇合后与15#阀门（19）连接，15#阀门（19）下游管道与17#阀门（21）的下游管道汇合；
它还包括投影系统，投影系统包括投影仪和与投影仪相配合的投影幕布，投影仪与图形处理机连接；
所述的开关组包括2个开关，一个设置在显示表前端，一个设置在显示表前端支管上。
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