CN104680878A - 综合录井模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合录井模拟系统，它包括教师控制台、传感器检测系统、沙盘模型、电源控制系统和机柜，所述教师控制台包括主控机和图形机，所述机柜包括色谱仪、CO2分析器、氢气发生器、采集计算机、色谱计算机和客户机组，传感器检测系统包括多个传感器，多个传感器在各自的接线箱汇总，经传感器信号总线电缆与主控机连接，所述的主控机上设置有各种虚拟模拟程序模块；所述的图形机上设置有虚拟呈现模块。本发明的有益效果是向受训学员全方位展示综合录井的整个流程，学员可以模拟整个录井过程中的各种操作，轻松掌握各种操作技能和钻井事故的预报及处理经验，满足作业者、录井队、培训学校以及石油工程院校进行综合录井的模拟培训。

Description

综合录井模拟系统

技术领域

本发明涉及一种模拟系统，特别是一种综合录井模拟系统。

背景技术

综合录井作为一项随钻技术，逐渐成为石油勘探中的重要手段，在石油钻探中的地位已越来越重要，其覆盖领域越来越广，从而对从事录井作业人员的技能要求越来越高。目前，国内外还没有一套完整的专门用于综合录井培训的模拟系统。传统的综合录井培训方式是通过录井人员在录井现场的学习和实际操作得以逐步掌握综合录井操作技术。由此可见，传统的综合录井培训方式存在以下不足：

1、无法对综合录井传感器仪器仪表的工作原理，技术指标，安装位置以及安装过程、综合录井数据采集过程等进行全面、系统的培训和演示；

2、由于现场应用的需求，无法实现综合录井软硬件系统脱离现场的培训，培训人员数量有限。受培训人员也很难在短时间内全面、快速、熟练的掌握综合录井软硬件系统的操作；

3、对于录井操作中存在的录井故障问题，录井操作人员通常是依靠自身经验去发现故障，排除故障。这在很大程度上依赖于录井操作人员自身从事录井操作时间和其录井操作经验，具有很大的依赖性，故障排除效率低，受培训人员无法了解及掌握各种异常事故的预报及处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种综合录井模拟系统，在室内模拟综合录井过程，培养学员熟悉录井的操作流程。系统采用仿全尺寸录井仪器房、沙盘模型、传感器模型，配以先进的录井软件，向受训学员全方位展示综合录井的整个流程，学员可以进行模拟整个录井过程中的各种操作，从而轻松掌握各种操作技能和钻井事故的预报及处理经验。满足作业者、录井队、培训学校以及石油工程院校进行综合录井的模拟培训。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种综合录井模拟系统，它包括教师控制台、传感器检测系统、电源控制系统、机柜和沙盘模型，所述教师控制台包括主控机和图形机，所述机柜内设置有色谱仪、CO2分析器、氢气发生器、采集计算机、色谱计算机和客户机组，传感器检测系统包括多个传感器，多个传感器在各自的接线箱汇总，经传感器信号总线电缆与主控机连接，所述机柜通过串口与主控机连接；所述色谱仪输入端连接有氢气发生器、空气压缩机和脱气器，输出端通过串口与色谱计算机相连，CO2分析器输入端连接有空气压缩机，输出端通过多串口与采集计算机连接，所述图形机、采集计算机、色谱计算机和客户机组分别通过交换机与主控机连接。

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电动幕布，投影仪与图形机相连。

所述的机柜上设置有多个指示灯、多个开关、多个按钮、电流指示表、电压指示表和频率指示表，所述的指示灯包括电源指示灯L1、电源指示灯L2、电源指示灯L3、系统运行指示灯、系统停止指示灯、脱气器运行指示灯和脱气器停止指示灯，所述的开关包括电流切换开关和电压切换开关，所述的按钮包括系统运行按钮、系统停止按钮、脱气器运行按钮和脱气器停止按钮。

所述的沙盘模型包括沙盘和沙盘控制盒，所述的沙盘上设置有泥浆搅拌器、除泥器、除沙器、振动筛、绞车、1#泥浆泵、2#泥浆泵、顶驱、司钻房和转盘，所述沙盘控制盒内设置有沙盘PLC控制器，沙盘控制盒面板上设置有多个指示灯和多个按钮，所述绞车内设置有绞车控制器，绞车控制器与沙盘PLC控制器连接，泥浆搅拌器、除泥器、除沙器、振动筛和顶驱分别与沙盘PLC控制器连接，1#泥浆泵和2#泥浆泵和泥浆搅拌器连接；所述指示灯包括振动筛运行指示灯、除泥器运行指示灯、除砂器运行指示灯、除气器运行指示灯、1#泥浆泵运行指示灯、2#泥浆泵运行指示灯、绞车运行指示灯和和顶驱运行指示灯，所述按钮包括振动筛启动按钮、振动筛停止按钮、除泥器启动按钮、除泥器停止按钮、除砂器启动按钮、除砂器停止按钮、除气器启动按钮、除气器停止按钮、1#泥浆泵启动按钮、1#泥浆泵停止按钮、2#泥浆泵启动按钮、绞车启动按钮、绞车停止按钮、顶驱启动按钮和顶驱停止按钮。

所述的传感器检测系统包括悬重传感器、立压传感器、套压传感器、扭矩传感器、电扭矩传感器、液位传感器、转速传感器、泵冲传感器、H2S传感器、进口电导传感器、出口电导传感器、进口温度传感器、出口温度传感器、进口密度传感器、出口密度传感器、出口流量传感器和绞车传感器。

所述的电源控制系统设置有防爆配电箱和防爆照明装置。

所述的色谱仪上设置有手动注样口，用于人工从钢瓶中抽取气体注入色谱仪。

所述的主控机上设置有用于运行传感器检测程序和钻井事故模拟程序的程序模块；所述的图形机上设置有虚拟呈现模块。

本发明的有益效果是：综合录井模拟系统不再受到现在应用的限制，无需到录井现场，在室内就能完成各种操作培训；培养学员熟悉录井的操作流程，在培训中，模拟培训系统可以和实训系统结合使用，作为学员从理论学习到实际设备操作之间的过渡，强化学员理论知识，规范作业操作轻松掌握各种操作技能和钻井事故的预报及处理经验，并达到以下培训效果：熟悉主要录井仪表设备、传感器安装位置和功能认识；掌握录井各种传感器的现场安装、拆卸技能；掌握录井传感器的工作原理、简易维护、调试方法及一般故障检测处理技能；掌握数据传输、数据采集系统与各传感器信号的数据线连接、传输方式、计算机网络连接、维护等技能；掌握配电系统、电动脱气器等调试技能；掌握气测设备（气体色谱仪等）的应用功能等等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明机柜的结构示意图；

图3为本发明沙盘示意图；

图4为本发明沙盘控制盒示意图。

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、图2所示，一种综合录井模拟系统，它包括教师控制台、传感器检测系统、电源控制系统、机柜和沙盘模型，所述教师控制台包括主控机和图形机，所述机柜内设置有色谱仪、CO2分析器、氢气发生器、采集计算机、色谱计算机和客户机组，传感器检测系统包括多个传感器，多个传感器在各自的接线箱汇总，经传感器信号总线电缆与主控机连接，所述机柜通过串口与主控机连接；所述色谱仪输入端连接有氢气发生器、空气压缩机和脱气器，输出端通过串口与色谱计算机相连，CO2分析器输入端连接有空气压缩机，输出端通过多串口与采集计算机连接，所述图形机、采集计算机、色谱计算机和客户机组分别通过交换机与主控机连接。

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电动幕布，投影仪与图形机相连。

如图2所示，所述的机柜上设置有多个指示灯、多个开关、多个按钮、电流指示表、电压指示表和频率指示表，所述的指示灯包括电源指示灯L1、电源指示灯L2、电源指示灯L3、系统运行指示灯、系统停止指示灯、脱气器运行指示灯和脱气器停止指示灯，所述的开关包括电流切换开关和电压切换开关，所述的按钮包括系统运行按钮、系统停止按钮、脱气器运行按钮和脱气器停止按钮。

如图3、图4所示，所述的沙盘模型包括沙盘和沙盘控制盒，所述的沙盘上设置有泥浆搅拌器、除泥器、除沙器、振动筛、绞车、1#泥浆泵、2#泥浆泵、顶驱、司钻房和转盘，所述沙盘控制盒内设置有沙盘PLC控制器，沙盘控制盒面板上设置有多个指示灯和多个按钮，所述绞车内设置有绞车控制器，绞车控制器与沙盘PLC控制器连接，泥浆搅拌器、除泥器、除沙器、振动筛和顶驱分别与沙盘PLC控制器连接，1#泥浆泵和2#泥浆泵和泥浆搅拌器连接；所述指示灯包括振动筛运行指示灯、除泥器运行指示灯、除砂器运行指示灯、除气器运行指示灯、1#泥浆泵运行指示灯、2#泥浆泵运行指示灯、绞车运行指示灯和和顶驱运行指示灯，所述按钮包括振动筛启动按钮、振动筛停止按钮、除泥器启动按钮、除泥器停止按钮、除砂器启动按钮、除砂器停止按钮、除气器启动按钮、除气器停止按钮、1#泥浆泵启动按钮、1#泥浆泵停止按钮、2#泥浆泵启动按钮、绞车启动按钮、绞车停止按钮、顶驱启动按钮和顶驱停止按钮。

所述的传感器检测系统包括悬重传感器、立压传感器、套压传感器、扭矩传感器、电扭矩传感器、液位传感器、转速传感器、泵冲传感器、H2S传感器、进口电导传感器、出口电导传感器、进口温度传感器、出口温度传感器、进口密度传感器、出口密度传感器、出口流量传感器和绞车传感器。

所述的电源控制系统设置有防爆配电箱和防爆照明装置。

所述的色谱仪上设置有手动注样口，用于人工从钢瓶中抽取气体注入色谱仪。

所述的主控机上设置有用于运行传感器检测程序和钻井事故模拟程序的程序模块；所述的图形机上设置有虚拟呈现模块。

一种综合录井模拟系统，其系统工作原理如下：系统运行后，首先运行采集机上井场信息监测系统的数据采集软件，并打开相应串口开始采集数据；接着运行主控机上的钻井事故模拟程序，可以选择实时模拟、异常模拟和回放模拟三种模拟方式。实时模拟可以将自己添加的数据发送到录井软件采集处理，前提是事先已经编辑保存好模拟方案；异常模拟可以模拟7个大类，共计40多个钻井异常事故，几乎囊括所有的钻井异常事故模拟数据。回放模拟将真实钻井的整口井数据进行回放。录井数据传输到采集机以后，采集机通过井场中心服务器把数据共享给客户机，并通过长图打印软件显示打印出来。

当通过插拔沙盘传感器操作时，将传感器模型的模拟值通过串口传输到主控机，再通过主控机传输到图形机，图形机通过动画把传感器安装位置显示出来。同时主控机把模拟数据传输到钻井事故模拟程序。只需点击传感器检测系统的启动传输按钮，然后在钻井事故模拟程序的系统设置下单击连接按钮，若连接成功，钻井事故模拟程序会自动切换到网络模拟模式，然后通过串口把传感器数据传输到采集机的数据采集软件上，此时井场信息监测系统即可采集传感器的数据。传感器数据传输到采集机以后，采集机通过井场中心服务器把数据共享给客户机，并通过长图打印软件显示打印出来。

氢焰色谱仪可以进行样气的总烃和组份分析，并把分析结果通过串口发送到色谱机，色谱机再通过网络传输到采集机，通过井场中心服务器把数据共享给客户机，并通过长图打印软件显示打印出来。CO2分析仪可以进行样气中的CO2含量分析，并把分析结果通过串口发送到采集机然后通过井场中心服务器把数据共享给客户机，并通过长图打印软件显示打印出来。

Claims (8)

1.一种综合录井模拟系统，其特征在于：它包括教师控制台、传感器检测系统、电源控制系统、机柜和沙盘模型，所述教师控制台包括主控机和图形机，所述机柜内设置有色谱仪、CO2分析器、氢气发生器、采集计算机、色谱计算机和客户机组，传感器检测系统包括多个传感器，多个传感器在各自的接线箱汇总，经传感器信号总线电缆与主控机连接，所述机柜通过串口与主控机连接；所述色谱仪输入端连接有氢气发生器、空气压缩机和脱气器，输出端通过串口与色谱计算机相连，CO2分析器输入端连接有空气压缩机，输出端通过多串口与采集计算机连接，所述图形机、采集计算机、色谱计算机和客户机组分别通过交换机与主控机连接。

2.根据权利要求1所述的综合录井模拟系统，其特征在于：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电动幕布，投影仪与图形机相连。

3.根据权利要求1所述的综合录井模拟系统，其特征在于：所述的机柜上设置有多个指示灯、多个开关、多个按钮、电流指示表、电压指示表和频率指示表，所述的指示灯包括电源指示灯L1、电源指示灯L2、电源指示灯L3、系统运行指示灯、系统停止指示灯、脱气器运行指示灯和脱气器停止指示灯，所述的开关包括电流切换开关和电压切换开关，所述的按钮包括系统运行按钮、系统停止按钮、脱气器运行按钮和脱气器停止按钮。

4.根据权利要求1所述的综合录井模拟系统，其特征在于：所述的沙盘模型包括沙盘和沙盘控制盒，所述的沙盘上设置有泥浆搅拌器、除泥器、除沙器、振动筛、绞车、1#泥浆泵、2#泥浆泵、顶驱、司钻房和转盘，所述沙盘控制盒内设置有沙盘PLC控制器，沙盘控制盒面板上设置有多个指示灯和多个按钮，所述绞车内设置有绞车控制器，绞车控制器与沙盘PLC控制器连接，泥浆搅拌器、除泥器、除沙器、振动筛和顶驱分别与沙盘PLC控制器连接，1#泥浆泵和2#泥浆泵和泥浆搅拌器连接；所述指示灯包括振动筛运行指示灯、除泥器运行指示灯、除砂器运行指示灯、除气器运行指示灯、1#泥浆泵运行指示灯、2#泥浆泵运行指示灯、绞车运行指示灯和和顶驱运行指示灯，所述按钮包括振动筛启动按钮、振动筛停止按钮、除泥器启动按钮、除泥器停止按钮、除砂器启动按钮、除砂器停止按钮、除气器启动按钮、除气器停止按钮、1#泥浆泵启动按钮、1#泥浆泵停止按钮、2#泥浆泵启动按钮、绞车启动按钮、绞车停止按钮、顶驱启动按钮和顶驱停止按钮。

5.根据权利要求1所述的综合录井模拟系统，其特征在于：所述的传感器检测系统包括悬重传感器、立压传感器、套压传感器、扭矩传感器、电扭矩传感器、液位传感器、转速传感器、泵冲传感器、H2S传感器、进口电导传感器、出口电导传感器、进口温度传感器、出口温度传感器、进口密度传感器、出口密度传感器、出口流量传感器和绞车传感器。

6.根据权利要求1所述的综合录井模拟系统，其特征在于：所述的电源控制系统设置有防爆配电箱和防爆照明装置。

7.根据权利要求1所述的综合录井模拟系统，其特征在于：所述的色谱仪上设置有手动注样口，用于人工从钢瓶中抽取气体注入色谱仪。

8.根据权利要求1所述的综合录井模拟系统，其特征在于：所述的主控机上设置有用于运行传感器检测程序和钻井事故模拟程序的程序模块；所述的图形机上设置有虚拟呈现模块。