便攜式鉆井培訓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于鉆井仿真模擬系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式鉆井培訓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]石油工業(yè)是一種技術(shù)密集型行業(yè)，鉆井作業(yè)是石油工業(yè)拿儲量、上產(chǎn)能的重要手段之一。由于石油鉆井生產(chǎn)條件的限制和井下情況的復(fù)雜性，使石油鉆井生產(chǎn)存在極大的風險。為了獲得更好生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，減少人為事故的發(fā)生，對鉆井現(xiàn)場操作人員和工程技術(shù)人員的技術(shù)技能培訓就顯得十分重要。而對鉆井關(guān)鍵崗位，比如司鉆、隊長等的技術(shù)技能培訓更是所有培訓中的重中之重。鉆井模擬器是為了培訓考核鉆井司鉆及鉆井工程技術(shù)人員而產(chǎn)生的。傳統(tǒng)的培訓考核方法主要依賴于現(xiàn)場操作，這往往會以一口或幾口井停產(chǎn)的代價來進行。由于無法正常、連續(xù)地進行鉆井生產(chǎn)，造成人力、物力、財力和設(shè)備的浪費。特別是在培訓考核期間，由于操作者操作技術(shù)水平的差異，環(huán)境氣氛、對設(shè)備的熟悉程度等因素的影響，操作者容易緊張出現(xiàn)操作不當和誤操作，發(fā)生地面和井下事故，造成極大的經(jīng)濟損失。
[0003]在現(xiàn)場培訓考核既不經(jīng)濟，也難以保證人身和設(shè)備的安全。而通過仿真系統(tǒng)對鉆井工人進行技能培訓，不受客觀條件限制，且極大的降低了誤操作帶來的風險，因此，模擬系統(tǒng)首先要在操作機構(gòu)上和室外設(shè)備相同，不過在操作機構(gòu)的內(nèi)部，要設(shè)計一套分布式控制系統(tǒng)，對學員的各項操作進行數(shù)據(jù)采集和分析，最終在流程上模擬出室外的實際操作效果?，F(xiàn)有的模擬培訓系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)處理速度慢，實時效率低，通信過程復(fù)雜，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的數(shù)據(jù)處理速度慢，實時效率低，通信過程復(fù)雜，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定等缺陷，提出了一種便攜式鉆井培訓系統(tǒng)。
[0005]本實用新型提供了一種便攜式鉆井培訓系統(tǒng)，包括教師控制系統(tǒng)、鉆井操作系統(tǒng)和遠程節(jié)流系統(tǒng)，所述教師控制系統(tǒng)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與遠程節(jié)流系統(tǒng)和鉆井操作系統(tǒng)通過連接，所述鉆井操作系統(tǒng)與遠程節(jié)流系統(tǒng)均采用ARM微處理器，所述教師控制系統(tǒng)與ARM微處理器之間采用DMA方式進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0006]進一步的，所述遠程節(jié)流系統(tǒng)包括與ARM微處理器連接的IXD顯示模塊、壓力表顯示模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、液壓調(diào)節(jié)模塊、選擇開關(guān)和復(fù)位按鍵模塊、遠程節(jié)流控制桿模塊和RS232接口模塊；
[0007]所述LCD顯示模塊用于顯示泥泵每分鐘沖程次數(shù)、泥泵總沖數(shù)和壓井管線壓力，
[0008]所述壓力表顯示模塊用于顯示鉆桿壓力、套管壓力和遠程流位置，
[0009]所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊用于遠程節(jié)流系統(tǒng)與教師控制系統(tǒng)通信，
[0010]所述液壓調(diào)節(jié)模塊用于控制液壓調(diào)節(jié)閥，
[0011]所述選擇開關(guān)和復(fù)位按鍵模塊用于泥泵選擇與遠程節(jié)流控制面板上各狀態(tài)變量讀數(shù)復(fù)位，
[0012]所述遠程節(jié)流控制桿模塊用于控制遠程節(jié)流桿，
[0013]所述RS232接口模塊用于遠程節(jié)流系統(tǒng)與鉆井操作系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0014]進一步的，所述鉆井操作系統(tǒng)包括LCD顯示模塊、剎車控制模塊、泥泵速度控制模塊、選擇開關(guān)和復(fù)位按鍵模塊、LED燈、RS232接口模塊；
[0015]所述LCD顯示模塊用于顯示泥泵壓力、泥泵每分鐘沖程次數(shù)和泥泵總沖數(shù)，
[0016]所述剎車控制模塊用于控制鉆進剎車和輔助剎車，
[0017]所述泥泵速度控制模塊用于控制泥泵速度，
[0018]所述選擇開關(guān)和復(fù)位按鍵模塊用于選擇泥泵、控制滾筒離合器與鉆井操作控制面板上各狀態(tài)變量讀數(shù)復(fù)位，
[0019]所述LED燈用于顯示被選中泥泵，
[0020]所述RS232接口模塊用于鉆井操作系統(tǒng)與遠程節(jié)流系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0021 ] 進一步的，該系統(tǒng)還包括為系統(tǒng)供電的電源電路，所述電源電路包括將市電降為12V的開關(guān)電源，將12V電壓降為5V的D⑶C模塊，以及將5V電壓分別降為2.5V和3.3V的電源芯片。
[0022]優(yōu)選的，所述ARM微處理器選用STM32F103VET6VET6芯片。
[0023]本實用新型的有益效果為:基于雙STM32F103VET6VET6芯片的設(shè)計，實現(xiàn)遠程節(jié)流系統(tǒng)和鉆井操作系統(tǒng)電路，該電路采集開關(guān)量和模擬量數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)與教師控制系統(tǒng)通信，實時、快速、高效的完成鉆井模擬過程。DMA操作的時候不占用CPU的時間，所以CPU有更多的時鐘周期去采集數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)，同時，也大大簡化了通信過程，使數(shù)據(jù)傳輸更為穩(wěn)定，通過此方法將和教師控制系統(tǒng)通信一個來回的Is時間縮短到50ms。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型系統(tǒng)原理圖；
[0025]圖2為實施例中鉆井操作系統(tǒng)和遠程節(jié)流系統(tǒng)的電路原理圖；
[0026]圖3為實施例電源電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】:
[0028]如圖1所示，本實施例提供的便攜式鉆井培訓系統(tǒng)，包括教師控制系統(tǒng)、鉆井操作系統(tǒng)和遠程節(jié)流系統(tǒng)，所述教師控制系統(tǒng)與遠程節(jié)流系統(tǒng)通過RJ45接口連接，所述遠程節(jié)流系統(tǒng)與鉆井操作系統(tǒng)通過RS232接口連接。
[0029]如圖2所示，所述遠程節(jié)流系統(tǒng)采用型號為STM32F103VET6的ARM微處理器，當教師控制系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)向STM32F103VET6芯片發(fā)送數(shù)據(jù)，STM32F103VET6芯片的GP1 口接收到數(shù)據(jù)并發(fā)送DMA請求，DMA控制器接收請求將數(shù)據(jù)存入內(nèi)存緩沖器中。當STM32F103VET6芯片收到數(shù)據(jù)后，就刷新當前各開關(guān)的數(shù)據(jù)狀態(tài)，再通過DMA方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給教師控制系統(tǒng)。所述遠程節(jié)流系統(tǒng)包括用于顯示泥泵每分鐘沖程次數(shù)、泥泵總沖數(shù)和壓井管線壓力的IXD顯示模塊，其中，壓井管線壓力由STM32F103VET6芯片的SPI I 口直接控制IXDl顯示模塊實現(xiàn)，泥泵每分鐘沖程次數(shù)顯示由STM32F103VET6芯片的SPI I 口直接控制IXD2顯示模塊實現(xiàn)，泥泵總沖數(shù)顯示由STM32F103VET6芯片的SPI I 口直接控制IXD3顯示模塊實現(xiàn)。還包括用于顯示鉆桿壓力、套管壓力和遠程流位置的壓力表顯示模塊，具體的，鉆桿壓力顯示由STM32F103VET6芯片的SPI2 口與AD5317數(shù)模轉(zhuǎn)化器進行通信，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再經(jīng)過AD8065運放電路I進行放大，以滿足壓力表I的量程；套管壓力顯示由STM32F103VET6芯片的SPI2 口與AD5317數(shù)模轉(zhuǎn)化器進行通信，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再經(jīng)過AD8065運放電路2進行放大，以滿足壓力表2的量程；遠程流位置顯示由STM32F103VET6芯片的SPI2 口與AD5317數(shù)模轉(zhuǎn)化器進行通信，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再經(jīng)過AD8065運放電路3進行放大，以滿足壓力表3的量程。還包括用于與教師控制系統(tǒng)通信的網(wǎng)絡(luò)接口模塊，該網(wǎng)絡(luò)接口模塊采用型號為W5300的網(wǎng)口芯