一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]壓裂酸化主要用于堵塞范圍較深或者低滲透區(qū)的油氣井，注酸壓力高于油(氣)層破裂壓力的壓裂酸化，人們習(xí)慣稱之為酸壓。酸化液壓是國(guó)內(nèi)外油田灰?guī)r油藏廣泛采用的一項(xiàng)增產(chǎn)增注措施。現(xiàn)已開始成為重要的完井手段。油氣井壓裂酸化作業(yè)涉及多種裝置設(shè)備，操作復(fù)雜危險(xiǎn)，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能影響作業(yè)質(zhì)量，甚至造成事故，為國(guó)家和人們帶來重大的損失。因此，培訓(xùn)作業(yè)人員熟悉作業(yè)相關(guān)知識(shí)和專業(yè)技能尤為重要。但是由于幾乎所有的壓裂酸化設(shè)備裝置都分布在野外，不可能將培訓(xùn)放到現(xiàn)場(chǎng)，如果僅僅依靠常規(guī)的課堂教學(xué)或?qū)嶒?yàn)室操作，缺乏直觀認(rèn)識(shí)，培訓(xùn)難以達(dá)到預(yù)期的效果。
[0003]專利號(hào)CN202018748U公開了一種新型的壓裂酸化模擬器，采用控制臺(tái)和動(dòng)畫等形式，直觀、生動(dòng)、逼真地模擬壓裂酸化的工藝流程。但是模擬的工藝流程單一，可操作人員有限，培訓(xùn)操作不夠系統(tǒng)全面，因此教學(xué)效果不能達(dá)到全面和高效的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，搭建一個(gè)壓裂酸化技術(shù)的仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，采用多個(gè)遠(yuǎn)程、本地控制臺(tái)和動(dòng)畫等形式，生動(dòng)、逼真地模擬壓裂酸化過程中涉及的各類實(shí)訓(xùn)操作，以大屏幕投影方式展示現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，結(jié)合高仿真的現(xiàn)場(chǎng)音效，讓學(xué)員具有身臨其境的體會(huì)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，減小誤操作，提高培訓(xùn)效果，降低培訓(xùn)和維護(hù)成本。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，它包括控制系統(tǒng)、儲(chǔ)液罐模型、并罐管匯模型、高低壓管匯模型、砂濃縮器模型、蠟球管匯模型、液氮車模型、表面活性劑/泵模型和壓裂井口，所述的控制系統(tǒng)包括教師控制臺(tái)、環(huán)幕投影系統(tǒng)、壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、混砂車本地控制臺(tái)，所述的教師控制臺(tái)包括參數(shù)計(jì)算機(jī)、主控計(jì)算機(jī)、圖形計(jì)算機(jī)、圖像融合機(jī)、打印機(jī)，參數(shù)計(jì)算機(jī)、主控計(jì)算機(jī)、圖形計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)連接，打印機(jī)與主控計(jì)算機(jī)連接，圖像融合機(jī)與圖形計(jì)算機(jī)連接，環(huán)幕投影系統(tǒng)與圖像融合機(jī)連接，壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)和混砂車本地控制臺(tái)分別通過RS232通信與參數(shù)計(jì)算機(jī)連接；
[0006]所述的壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)和混砂車本地控制臺(tái)均設(shè)置有PLC控制器、STM8S控制器、前端可操作輸入設(shè)備和前端輸出顯示設(shè)備；前端可操作輸入設(shè)備包括多個(gè)開關(guān)、按鈕、閥門，前端輸出顯示設(shè)備包括指示燈、壓力表和溫度表；前端可操作輸入設(shè)備與PLC控制器相連，前端輸出顯示設(shè)備與STM8S控制器相連，PLC控制器中設(shè)置有用于采集開關(guān)狀態(tài)、按鈕值及閥門開度的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，STM8S控制器中設(shè)置有用于控制指示燈、壓力表及溫度表顯示的輸出控制模塊；
[0007]所述的主控計(jì)算機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)開關(guān)狀態(tài)、按鈕值及閥門開度數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出指示燈狀態(tài)、壓力表數(shù)據(jù)、溫度表數(shù)據(jù)、虛擬場(chǎng)景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)、流動(dòng)情況數(shù)據(jù)的計(jì)算模塊；
[0008]所述的圖形計(jì)算機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)虛擬場(chǎng)景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)呈現(xiàn)模擬的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景及設(shè)備工作情況的虛擬呈現(xiàn)模塊。
[0009]所述的環(huán)幕投影系統(tǒng)包括麥克風(fēng)、立體音響、功放、投影儀和與投影儀相配合的環(huán)
[0010]所述的PLC控制器之間采用PPI總線通信，所述的STM8S控制器之間采用CAN總線通信。
[0011]所述的PLC控制器、STM8S控制器和參數(shù)計(jì)算機(jī)之間通過RS232協(xié)議交換數(shù)據(jù)。
[0012]本實(shí)用新型技術(shù)方案的有益效果:壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)搭建一個(gè)壓裂酸化技術(shù)的仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，既能滿足理論教學(xué)要求，又能提供實(shí)踐動(dòng)手的仿真實(shí)訓(xùn)操作，以大屏幕投影方式展示現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，結(jié)合高仿真的現(xiàn)場(chǎng)音效，讓學(xué)員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備更加熟悉，提高實(shí)踐動(dòng)手能力和專業(yè)技能，減小誤操作，提高培訓(xùn)效果，減小培訓(xùn)和維護(hù)成本。本實(shí)用新型可以對(duì)以下項(xiàng)目進(jìn)行培訓(xùn)和教學(xué):連接酸化壓裂地面管線實(shí)訓(xùn)；酸化壓裂地面管線試壓實(shí)訓(xùn)；酸化壓裂地面試循環(huán)實(shí)訓(xùn)；酸化壓裂試擠實(shí)訓(xùn)；組配不同壓裂管柱；酸化壓裂車操作實(shí)訓(xùn)；混砂車操作實(shí)訓(xùn)；酸化壓裂各類工具拆裝訓(xùn)練；酸化壓裂罐連接訓(xùn)練；酸化壓裂失敗的分析；酸化壓裂儀表檢測(cè)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0015]如圖1所示，一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，它包括控制系統(tǒng)、儲(chǔ)液罐模型、并罐管匯模型、高低壓管匯模型、砂濃縮器模型、蠟球管匯模型、液氮車模型、表面活性劑/泵模型和壓裂井口，所述的控制系統(tǒng)包括教師控制臺(tái)、環(huán)幕投影系統(tǒng)、壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、混砂車本地控制臺(tái)，所述的教師控制臺(tái)包括參數(shù)計(jì)算機(jī)、主控計(jì)算機(jī)、圖形計(jì)算機(jī)、圖像融合機(jī)、打印機(jī)，參數(shù)計(jì)算機(jī)、主控計(jì)算機(jī)、圖形計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)連接，打印機(jī)與主控計(jì)算機(jī)連接，圖像融合機(jī)與圖形計(jì)算機(jī)連接，環(huán)幕投影系統(tǒng)與圖像融合機(jī)連接，壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)和混砂車本地控制臺(tái)分別通過RS232通信與參數(shù)計(jì)算機(jī)連接；
[0016]所述的壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)和混砂車本地控制臺(tái)均設(shè)置有PLC控制器、STM8S控制器、前端可操作輸入設(shè)備和前端輸出顯示設(shè)備；前端可操作輸入設(shè)備包括多個(gè)開關(guān)、按鈕、閥門，前端輸出顯示設(shè)備包括指示燈、壓力表和溫度表；前端可操作輸入設(shè)備與PLC控制器相連，前端輸出顯示設(shè)備與STM8S控制器相連，PLC控制器中設(shè)置有用于采集開關(guān)狀態(tài)、按鈕值及閥門開度的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，STM8S控制器中設(shè)置有用于控制指示燈、壓力表及溫度表顯示的輸出控制模塊，
[0017]所述的主控計(jì)算機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)開關(guān)狀態(tài)、按鈕值及閥門開度數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出指示燈狀態(tài)、壓力表數(shù)據(jù)、溫度表數(shù)據(jù)、虛擬場(chǎng)景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)、流動(dòng)情況數(shù)據(jù)的計(jì)算模塊；
[0018]所述的圖形計(jì)算機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)虛擬場(chǎng)景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)呈現(xiàn)模擬的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景及設(shè)備工作情況的虛擬呈現(xiàn)模塊。
[0019]所述的環(huán)幕投影系統(tǒng)包括麥克風(fēng)、立體音響、功放、投影儀和與投影儀相配合的環(huán)
[0020]所述的PLC控制器之間采用PPI總線通信，所述的STM8S控制器之間采用CAN總線通信。
[0021]所述的PLC控制器、STM8S控制器和參數(shù)計(jì)算機(jī)之間通過RS232協(xié)議交換數(shù)據(jù)。
[0022]本實(shí)用新型的工作原理:控制系統(tǒng)接通電源，教師主控機(jī)上運(yùn)行主控程序，控制圖形計(jì)算機(jī)顯示圖形程序，PLC開始向操作模型臺(tái)上的指示燈、壓力表、溫度表發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)循環(huán)采集臺(tái)面上閥門開度及按鈕狀態(tài)，PLC通過串口與主控計(jì)算機(jī)相連接，主控計(jì)算機(jī)收到閥門和按鈕狀態(tài)后，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出指示燈的狀態(tài)、壓力表的數(shù)據(jù)、溫度表的數(shù)據(jù)、虛擬場(chǎng)景中設(shè)備的工作狀況數(shù)據(jù)、流動(dòng)情況數(shù)據(jù)。
[0023]主控計(jì)算機(jī)將計(jì)算得到的指示燈的狀態(tài)、壓力表的數(shù)據(jù)、溫度表的數(shù)據(jù)回傳給PLC,PLC控制各操作臺(tái)上對(duì)應(yīng)的硬件部分顯示主控計(jì)算機(jī)發(fā)送來的計(jì)算結(jié)果。主控計(jì)算機(jī)同時(shí)將計(jì)算得到的虛擬場(chǎng)景中的設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)、發(fā)送給圖形處理計(jì)算機(jī)，圖形處理計(jì)算機(jī)根據(jù)這些數(shù)據(jù)顯示模擬的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景、設(shè)備的工作情況。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:它包括控制系統(tǒng)、儲(chǔ)液罐模型、并罐管匯模型、高低壓管匯模型、砂濃縮器模型、蠟球管匯模型、液氮車模型、表面活性劑/泵模型和壓裂井口，所述控制系統(tǒng)包括教師控制臺(tái)、環(huán)幕投影系統(tǒng)、壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、混砂車本地控制臺(tái)，所述教師控制臺(tái)包括參數(shù)計(jì)算機(jī)、主控計(jì)算機(jī)、圖形計(jì)算機(jī)、圖像融合機(jī)、打印機(jī)，參數(shù)計(jì)算機(jī)、主控計(jì)算機(jī)、圖形計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)連接，打印機(jī)與主控計(jì)算機(jī)連接，圖像融合機(jī)與圖形計(jì)算機(jī)連接，環(huán)幕投影系統(tǒng)與圖像融合機(jī)連接，壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)和混砂車本地控制臺(tái)分別通過RS232通信與參數(shù)計(jì)算機(jī)連接； 所述的壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)和混砂車本地控制臺(tái)均設(shè)置有PLC控制器、STM8S控制器、前端可操作輸入設(shè)備和前端輸出顯示設(shè)備；前端可操作輸入設(shè)備包括多個(gè)開關(guān)、按鈕、閥門，前端輸出顯示設(shè)備包括指示燈、壓力表和溫度表；前端可操作輸入設(shè)備與PLC控制器相連，前端輸出顯示設(shè)備與STM8S控制器相連，PLC控制器中設(shè)置有用于采集開關(guān)狀態(tài)、按鈕值及閥門開度的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，STM8S控制器中設(shè)置有用于控制指示燈、壓力表及溫度表顯示的輸出控制模塊； 所述的主控計(jì)算機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)開關(guān)狀態(tài)、按鈕值及閥門開度數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出指示燈狀態(tài)、壓力表數(shù)據(jù)、溫度表數(shù)據(jù)、虛擬場(chǎng)景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)、流動(dòng)情況數(shù)據(jù)的計(jì)算模塊； 所述的圖形計(jì)算機(jī)上設(shè)置有用于根據(jù)虛擬場(chǎng)景中設(shè)備工作狀況數(shù)據(jù)呈現(xiàn)模擬的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景及設(shè)備工作情況的虛擬呈現(xiàn)模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的環(huán)幕投影系統(tǒng)包括麥克風(fēng)、立體音響、功放、投影儀和與投影儀相配合的環(huán)幕。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的PLC控制器之間采用PPI總線通信，所述的STM8S控制器之間采用CAN總線通信。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的PLC控制器、STM8S控制器和參數(shù)計(jì)算機(jī)之間通過RS232協(xié)議交換數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種壓裂酸化模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，它包括控制系統(tǒng)、儲(chǔ)液罐模型、并罐管匯模型、高低壓管匯模型、砂濃縮器模型、蠟球管匯模型、液氮車模型、表面活性劑泵模型和壓裂井口，所述的控制系統(tǒng)包括教師控制臺(tái)、環(huán)幕投影系統(tǒng)、壓裂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、壓裂車本地控制臺(tái)、混砂車遠(yuǎn)程控制臺(tái)、混砂車本地控制臺(tái)，環(huán)幕投影系統(tǒng)與圖像融合機(jī)連接，控制臺(tái)均通過RS232通信接口與參數(shù)計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型的有益效果：搭建一個(gè)壓裂酸化技術(shù)的仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，既滿足理論教學(xué)要求，又提供實(shí)踐動(dòng)手的仿真實(shí)訓(xùn)操作，以大屏幕投影方式展示現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，結(jié)合高仿真的現(xiàn)場(chǎng)音效，讓學(xué)員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備更加熟悉，減小誤操作，提高培訓(xùn)效果，減小培訓(xùn)和維護(hù)成本。
【IPC分類】G09B9/00
【公開號(hào)】CN204632161
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520011400
【發(fā)明人】張靜, 何志敏
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué), 成都盛特石油裝備模擬技術(shù)開發(fā)有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年1月8日