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基于VR技术的控压钻井节流回压远程控制系统的设计

米玲  
【摘要】:由于控压钻井是一项复杂的系统工程,在钻井过程中不可避免会遇到各种需要及时解决的问题。若井场监控室内的操作人员不熟悉控压钻井工艺与控制机理,容易在问题发生时不能及时进行节流回压控制或发出不当的控制指令,从而导致溢流的发生,严重时甚至会发生井喷,造成钻井事故。为能更好的对控压钻井操作人员进行培训,使操作人员熟悉工艺,同时为了更好对井场及人员操作进行监管,并为专家进行远程决策提供平台,本文以控压钻井节流回压的控制为工业应用背景,在对虚拟现实技术深入研究的基础上,提出了一种不仅可用于控压钻井教学培训,又可将现场级信息汇入场外工作区,在直接、高效地监管井场与人员操作的同时,能通过虚拟世界中人机交互完成现实世界中设备远程控制的方法,并最终取得了以下研究成果:1.通过对控压钻井工艺及节流回压控制机理的深入研究,结合虚拟现实技术特点,设计了一种基于虚拟现实技术的远程工控应用架构;2.通过三维建模软件完成了井场设备的三维建模,并在此基础上,构建了井场的虚拟场景,并实现了虚拟场景的人机交互功能;3.对节流管汇的节流阀控制算法进行了参数整定,并对PLC进行了配置与开发,完成了系统的PLC控制功能:4.结合虚拟现实系统与PLC控制系统的特点,对其远程通信方式进行了研究,并在此基础上完成了虚拟系统通信模块的配置与开发,从而实现了虚拟现实系统的远程控制功能。5.对数据库及三维模型存取方式进行了设计,并基于.NET框架,运用C#语言开发了一套集虚拟教学、在线场景构建、远程节流回压控制为一体的控压钻井节流回压控制系统。本文所设计的基于虚拟现实技术的控压钻井节流回压远程控制系统,不仅能进行教学培训,还能根据不同井场配置进行在线场景构建。此外,还能使工业现场数据从井场级汇入到场外工作区,使场外工作区实现对井场与人员操作的监管,并通过虚拟场景在线加载,以最为直观的方式遥控井场设备,不仅能减少专家到现场的时间和费用,还能使其透过屏幕实施专家决策,从而打破石油领域内虚拟现实技术的应用局限性,推进石油企业信息化及数字油田的建设。


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