[发明专利]一种基于VR技术的深水压井井控多岗位协同演练系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于VR技术的深水压井井控多岗位协同演练系统及方法，方法包括以下子步骤：步骤1，配置深水压井井控演练场景参数；步骤2，根据参数构建深水压井井控演练场景三维模型；步骤3，设置各个岗位的信息参数，将各个岗位角色三维状态信息同步；步骤4，不同岗位的培训人员通过沉浸式虚拟现实头盔共同与三维演练场景进行交互，实现对演练内容的培训。本发明以提升压井作业人员井控水平为目标，保障海上作业井控安全，充分发挥计算机模拟仿真的优势，基于计算机模拟、三维图形图像立体显示技术、虚拟现实及增强现实等技术，开发一整套井控数字化情景培训演练系统，实现安全、节能、环保的井控培训。

技术领域

本发明涉及海洋钻井模拟领域，尤其涉及一种基于VR技术的深水压井井控多岗位协同演练系统及方法。

背景技术

压井是采用加重钻井液替入井内，并把侵入井内的地层流体循环出来的作业。在钻井过程中，当出现溢流、井涌或井喷时，必须采取正确措施，立即关井，并记录关井立管压力和关井套管压力。如果关井立管压力大于0，说明地层压力已大于钻井液柱静液压力，地层与井眼系统已失去平衡，这时我们必须立即压井来恢复和重建压力平衡关系。压井的原则应当是既保证压井安全，又必须使作用于井筒的应力最小。

近几年来，随着世界各地深水钻井勘探作业范围的不断扩大，作业水深也不断增加，深水井控问题也越来越突出。对于新进员工或石油相关专业学生，他们对钻井的过程、钻机的操作或者发生事故时的处理方法都没有感性的认识，当发生溢流后，由对于现场压井操作不熟悉，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，钻井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海上，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。同时，需要多工种立体交叉协同作业，而传统的钻井模拟培训系统大多为单机版，培训岗位主要为司钻，其他岗位如副司钻、井架工、外钳工、内钳工、场地工等几乎无法参与或参与度很低，无法实现多岗位、多工种协同作业，且建造成本高、沉浸感差，现场模拟完成度低，无法真实还原作业现场。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为在深海进行压井操作的培训，提供一种基于VR技术的深水压井井控多岗位协同演练系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于VR技术的深水压井井控多岗位协同演练方法，包括以下子步骤：

步骤1：以真实的环境数据及设备参数构建需要进行压井的工况场景；

步骤2：制作虚拟操作人物，设置在深水压井操作过程中需要进行操作的各个岗位信息及角色初始状态，并制作设备动作以及虚拟人物操作设备动作；

步骤3：构建复杂物体控制以及环境变化模拟；

步骤4：在真实训练场所划分各岗位独立的操作空间，将各个岗位的角色三维状态信息网络同步，各岗位的学员通过对应操作空间的VR设备进行培训操作；

步骤5：设置深水压井井控演练场景中各岗位的标准执行流程，并设置自动脚本用于判断各岗位是否受控，对未受控的岗位启动自动脚本完成压井操作流程；

步骤6：培训时，对场景中的可操作设备信息实时记录，并记录各岗位学员的操作数据以及模拟的环境变化数据；

步骤7：演练完成后，教员根据操作数据以及环境变化数据对学员操作进行评判打分。

进一步的，所述深水压井井控演练场景具体为：节流管线中摩阻产生回压效应时，采用附加流量法进行深水压井井控操作。

进一步的，所述VR设备包括VR头盔和VR手柄，所述头盔内内置显示器、扬声器以及语音识别器；所述VR手柄通过定位的位置信息变化判定学员动作。

进一步的，所述步骤1包括以下子步骤：