專利名稱：便攜式鉆井模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆井模擬裝置，特別是涉及一種便攜式鉆井模擬器。
背景技術(shù)：
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(chǔ)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，使石油鉆井作業(yè)面臨極大的 風(fēng)險(xiǎn)。為了獲得更好生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，減少人為事故的發(fā)生，對(duì)鉆井現(xiàn)場(chǎng)操作人員和工 程技術(shù)人員的技術(shù)技能培訓(xùn)就顯得十分重要。目前，鉆井操作培訓(xùn)主要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，由于各種條件和因素的制約，使培訓(xùn)內(nèi) 容受到極大的限制，培訓(xùn)的系統(tǒng)性、培訓(xùn)效果及培訓(xùn)人員數(shù)量等都受到極大的影響。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有石油鉆井作業(yè)培訓(xùn)技術(shù)的不足，提供一種基于計(jì) 算機(jī)仿真技術(shù)的便攜式鉆井模擬器，該模擬器參照鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作流程，對(duì)鉆井 工藝過(guò)程的進(jìn)行逼真模擬，提高培訓(xùn)效果、縮短培訓(xùn)周期、降低培訓(xùn)成本，提升司鉆、隊(duì)長(zhǎng)的 操作水平及對(duì)井下復(fù)雜情況的分析判斷能力和處理的能力。本實(shí)用新型的發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)便攜式鉆井模擬器，它包括主 控計(jì)算機(jī)、圖形處理計(jì)算機(jī)、阻流器控制臺(tái)和防噴器控制臺(tái)，主控計(jì)算機(jī)和圖形處理計(jì)算機(jī) 通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)串行接口分別與阻流器控制臺(tái)和防噴器控制臺(tái)連接。防噴器控制臺(tái)包括機(jī)箱和內(nèi)部控制板，機(jī)箱的正面包括一個(gè)防噴器控制面板，防 噴器控制面板上左側(cè)設(shè)有防噴器控制區(qū)、右側(cè)上部設(shè)有節(jié)流管匯控制區(qū)、右側(cè)下部設(shè)有高 壓管匯控制區(qū)。防噴器控制區(qū)上設(shè)有閘板防噴器油壓表、環(huán)形防噴器油壓表、氣源開(kāi)關(guān)、環(huán)形開(kāi) 關(guān)、環(huán)形開(kāi)指示燈、環(huán)形關(guān)指示燈、上半封開(kāi)關(guān)、上半封開(kāi)指示燈、上半封關(guān)指示燈、全封開(kāi) 關(guān)、全封開(kāi)指示燈、全封關(guān)指示燈、壓井管匯開(kāi)關(guān)、壓井管匯開(kāi)指示燈、壓井管匯關(guān)指示燈、 放噴閥開(kāi)關(guān)、放噴閥關(guān)指示燈、放噴閥開(kāi)指示燈、下半封開(kāi)關(guān)、下半封開(kāi)指示燈和下半封關(guān) 指示燈。節(jié)流管匯控制區(qū)上由平行線路和垂直線路呈“ + ”交叉連接，形成交叉點(diǎn)a、b、C、 d、e、f，在交叉點(diǎn)a的左端平行線路上設(shè)有平板閥B，在交叉點(diǎn)a的下端垂直線路上設(shè)有平 板閥E，在交叉點(diǎn)b的上端垂直線路上設(shè)有平板閥A，在交叉點(diǎn)b的下端垂直線路上依次設(shè) 有平板閥D、G，在交叉點(diǎn)c的右端平行線路上設(shè)有平板閥C，在交叉點(diǎn)c的下端垂直線路上 設(shè)有平板閥F，在交叉點(diǎn)d的右端和交叉點(diǎn)e的左端平行線路上設(shè)有平板閥H、I，在交叉點(diǎn) d的下端垂直線路上設(shè)有液動(dòng)指示燈，在交叉點(diǎn)e的下端垂直線路上設(shè)有放噴閥開(kāi)關(guān)指示 燈，在交叉點(diǎn)e的右端和交叉點(diǎn)f的左端平行線路上設(shè)有平板閥J、K，在交叉點(diǎn)f的下端垂 直線路上設(shè)有手動(dòng)節(jié)流閥。高壓管匯控制區(qū)上由平行線路和垂直線路呈“T”交叉連接，形成交叉點(diǎn)g、h、i、j、k，在交叉點(diǎn)h的上端垂直線路上設(shè)有平板閥L，在交叉點(diǎn)h的下端垂直線路上設(shè)有平板閥N，在交叉點(diǎn)i的上端垂直線路上設(shè)有平板閥M，在交叉點(diǎn)i的下端垂直線路上設(shè)有平板 閥0，在交叉點(diǎn)k的左端平行線路上設(shè)有平板閥P，在交叉點(diǎn)k的下端垂直線路上設(shè)有平板閥Q。防噴器控制臺(tái)內(nèi)部控制板包括一個(gè)單片機(jī)及外圍電路組成，氣源開(kāi)關(guān)、環(huán)形開(kāi)關(guān)、 上半封開(kāi)關(guān)、全封開(kāi)關(guān)、壓井管匯開(kāi)關(guān)、放噴閥開(kāi)關(guān)、下半封開(kāi)關(guān)及平板閥A 平板閥Q通 過(guò)緩沖器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機(jī)的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口連接，手動(dòng)節(jié)流 閥連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接到運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機(jī)的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口連接，所述的輸入輸出 口還用作數(shù)據(jù)輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出連接D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出連接 運(yùn)算放大器B，運(yùn)算放大器B的輸出連接場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管的輸出分別與間板防噴器油壓 表、環(huán)形防噴器油壓表連接，單片機(jī)的另一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口連接并行接口，并行接口連接 驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的輸出與環(huán)形開(kāi)指示燈、環(huán)形關(guān)指示燈、上半封開(kāi)指示燈、上半封關(guān)指示燈、 全封開(kāi)指示燈、全封關(guān)指示燈、壓井管匯開(kāi)指示燈、壓井管匯關(guān)指示燈、放噴閥關(guān)指示燈、放 噴閥開(kāi)指示燈、下半封開(kāi)指示燈、下半封關(guān)指示燈、液動(dòng)指示燈和放噴閥開(kāi)關(guān)指示燈連接， 單片機(jī)的第三個(gè)輸入輸出口的兩位輸出經(jīng)鎖存器B連接地址譯碼器，地址譯碼器的輸出分 別連接并行接口、D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器的選中控制端。閘板防噴器油壓表用于顯示閘板防噴器油壓值，環(huán)形防噴器油壓表顯示環(huán)形防噴 器油壓值，氣源開(kāi)關(guān)、環(huán)形開(kāi)關(guān)、上半封開(kāi)關(guān)、全封開(kāi)關(guān)、壓井管匯開(kāi)關(guān)、放噴閥開(kāi)關(guān)、下半封 開(kāi)關(guān)分別用于打開(kāi)或關(guān)閉氣源、環(huán)形防噴器、上半封、全封、壓井管匯、放噴閥、下半封，環(huán)形 開(kāi)/關(guān)指示燈、上半封開(kāi)指示燈、全封開(kāi)指示燈、壓井管匯開(kāi)指示燈、放噴閥開(kāi)指示燈、下 半封開(kāi)指示燈分別用于指示環(huán)形防噴器、上半封、全封、壓井管匯、放噴閥、下半封打開(kāi)/關(guān) 閉，液動(dòng)指示燈用于顯示采用液動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥，節(jié)流管匯上放噴閥開(kāi)關(guān)指示燈用于顯示放 噴閥開(kāi)關(guān)，手動(dòng)節(jié)流閥用于手動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥開(kāi)度，平板閥用于平板閥的打開(kāi)/關(guān)閉。防噴器控制臺(tái)的工作流程大致為初始化程序完成內(nèi)部控制板上的串口、并口等 端口的初始化，以實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)控臺(tái)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，以及面板上指示燈及相關(guān)參數(shù)的初始值設(shè)定， 然后讀入開(kāi)關(guān)量并存入到內(nèi)部緩沖器，以供從串口將開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)送給主控機(jī)，再讀入A/D 結(jié)果并存入到內(nèi)部緩沖器，以供從串口將A/D轉(zhuǎn)換后的值發(fā)送給主控機(jī)，接著輸出數(shù)據(jù)到 指示燈，它們是根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制指示燈的顯示，輸出數(shù)據(jù)到壓力表顯示初始值，間板防噴 器油壓表和環(huán)形防噴器油壓表顯示初始狀態(tài)的數(shù)值，其后接受主控機(jī)命令和數(shù)據(jù)，單片機(jī) 以中斷方式接受主控機(jī)命令和數(shù)據(jù)，中斷過(guò)程為讀單片機(jī)串口 SBuf的值，若SBuf = 1為 真，接受主控機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的命令，然后中斷返回，輸出數(shù)據(jù)到D/A，用于控制閘板防噴器油壓 表和環(huán)形防噴器油壓表的顯示，最后從串口發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)以中斷方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給主 控機(jī)，中斷過(guò)程為讀單片機(jī)串口 SBuf的值，若SBuf = 1為假，發(fā)送數(shù)據(jù)給主控機(jī)，然后中斷 返回，以此循環(huán)。阻流器控制臺(tái)包括機(jī)箱和內(nèi)部控制電路板，機(jī)箱的正面包括一個(gè)阻流器控制面 板，阻流器控制面板上設(shè)有立管壓力表、套管壓力表、節(jié)流閥開(kāi)度表、顯示器組、旋鈕組、開(kāi) 關(guān)組和帶燈按鈕組，其中，顯示器組包括泵沖數(shù)顯示器、參數(shù)顯示器A和參數(shù)顯示器B，旋鈕 組包括節(jié)流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕、增大按鈕A、減小按鈕A、增大按鈕B、減小按鈕B、油門調(diào)節(jié)旋鈕和泵沖數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕，開(kāi)關(guān)組包括節(jié)流調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)、泵離合器開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)盤(pán)離合器開(kāi)關(guān)、貓頭 選擇開(kāi)關(guān)和滾筒離合器開(kāi)關(guān)，帶燈按鈕包括一號(hào)帶燈按鈕、二號(hào)帶燈按鈕、三號(hào)帶燈按鈕、 四號(hào)帶燈按鈕、五號(hào)帶燈按鈕、六號(hào)帶燈按鈕、七號(hào)帶燈按鈕、八號(hào)帶燈按鈕、十一號(hào)帶燈按 鈕、十二號(hào)帶燈按鈕、十三號(hào)帶燈按鈕、十四號(hào)帶燈按鈕、十五號(hào)帶燈按鈕、十六號(hào)帶燈按 鈕、十七號(hào)帶燈按鈕和十八號(hào)帶燈按鈕。阻流器控制臺(tái)內(nèi)部控制電路板由一個(gè)單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成，帶燈按鈕組、開(kāi)關(guān)組、增大按鈕A、減小按鈕A、增大按鈕B和減小按鈕B共二十五個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入與緩沖器連 接，緩沖器的輸出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機(jī)的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口 ； 節(jié)流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕、油門調(diào)節(jié)旋鈕和泵沖數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕三個(gè)模擬量連接多路選擇器，多路 選擇器的輸出連接運(yùn)算放大器A，運(yùn)算放大器A的輸出連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出 連接鎖存器A ；所述的輸入輸出口還用作數(shù)據(jù)輸出口，其輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出 分兩路，一路連接D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出連接運(yùn)算放大器B，運(yùn)算放大器B的輸出連 接場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管的輸出分別與立管壓力表、套管壓力表和節(jié)流閥開(kāi)度表連接，鎖存器 B的另一路輸出連接并口，并口的輸出連接泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū)動(dòng)器，泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū) 動(dòng)器的輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器、參數(shù)顯示器A和參數(shù)顯示器B;單片機(jī)的另一個(gè)數(shù)據(jù)輸 入輸出口連接并行接口，并行接口連接驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的輸出與帶燈按鈕組連接；單片機(jī)的 第三個(gè)輸入輸出口的兩位輸出經(jīng)鎖存器B連接地址譯碼器，地址譯碼器的輸出分別連接并 行接口、D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器的選中控制端。泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū)動(dòng)器包括地址緩沖器、數(shù)據(jù)緩沖器、比較器、譯碼器、撥碼開(kāi) 關(guān)、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片和數(shù)碼管，地址緩沖器和數(shù)據(jù)緩沖器的輸入端均連接到并口，數(shù)據(jù)緩沖 器的輸出連接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器、參數(shù)顯示器 A和參數(shù)顯示器B的數(shù)碼管；地址緩沖器輸出分別連接到比較器和譯碼器，比較器的另一 個(gè)輸入端連撥碼開(kāi)關(guān)，比較器的輸出連接譯碼器的使能端，譯碼器的一個(gè)輸出端連接數(shù)碼 管驅(qū)動(dòng)芯片的寫(xiě)控制端，譯碼器的另一個(gè)輸出端經(jīng)觸發(fā)器連接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片的模式控制 端。阻流器控制臺(tái)的工作流程大致為系統(tǒng)初始化完成內(nèi)部控制板上串口、并口等端 口的初始化，以及面板上指示燈幾相關(guān)參數(shù)的初始值設(shè)定，然后讀入開(kāi)關(guān)量并存入到內(nèi)部 緩沖器以供從串口將開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)送給主控機(jī)，讀入A/D結(jié)果并存入到內(nèi)部緩沖器以供從串 口將A/D轉(zhuǎn)換后的值發(fā)送給主控機(jī)，輸出數(shù)據(jù)到指示燈，然后單片機(jī)以中斷方式接收主控 機(jī)命令和數(shù)據(jù)，再?gòu)牟⒖诎l(fā)送數(shù)據(jù)給顯示控制板，顯示累計(jì)泵沖數(shù)、泥漿密度、重漿體積等 相關(guān)參數(shù)值，如參數(shù)不符合作業(yè)要求，增大或減小參數(shù)值，然后輸出數(shù)據(jù)到D/A用于控制立 管壓力、套管壓力、節(jié)流閥開(kāi)度等儀表的顯示，再單片機(jī)以中斷方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控機(jī)， 最后返回，如此循環(huán)。阻流器控制臺(tái)以中斷方式接收命令和發(fā)送數(shù)據(jù)流程大致為讀取單片機(jī)串口 SBuf的值，如果SBuf = 1則發(fā)送數(shù)據(jù)給主控機(jī)，否則接收主控機(jī)發(fā)送來(lái)的命令，然后中斷返 回。主控計(jì)算機(jī)包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)和在其上運(yùn)行的主控程序，圖形計(jì)算機(jī)包括一臺(tái)計(jì)算 機(jī)和在其上運(yùn)行的圖形處理程序。主控程序包括鉆井工藝模塊、系統(tǒng)管理模塊、智能評(píng)分模塊和通信模塊。主控程序通過(guò)通信模塊與前端硬件設(shè)備(防噴器控制臺(tái)、阻流器控制臺(tái))通信，實(shí)時(shí)獲得硬件設(shè) 備狀態(tài)，比如在鉆進(jìn)過(guò)程的模擬中，就需要獲得鉆盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)、剎把狀態(tài)，泥漿排量，泥漿密度等 參數(shù)，然后在內(nèi)部通過(guò)相關(guān)數(shù)學(xué)模型，模擬鉆井的典型過(guò)程，進(jìn)而完成以下任務(wù)一是通過(guò) TCP/IP協(xié)議向圖形處理程序發(fā)送控制命令，可以驅(qū)動(dòng)圖形處理程序產(chǎn)生與硬件設(shè)備操作同 步的動(dòng)畫(huà)過(guò)程；二是實(shí)現(xiàn)智能評(píng)分系統(tǒng)；三是將信號(hào)反饋給前端硬件，使前端儀表參數(shù)的 顯示符合現(xiàn)場(chǎng)情況。系統(tǒng)管理模塊包括系統(tǒng)自檢和系統(tǒng)設(shè)置子模塊，系統(tǒng)自檢主要完成阻流器控制 臺(tái)、防噴器控制臺(tái)及其節(jié)流管匯、高壓管匯等進(jìn)行功能檢查，確定前端設(shè)備是否正常工作， 具體方法是改變前端硬件設(shè)備各個(gè)開(kāi)關(guān)、按鈕或閥門的狀態(tài)，可在主控制程序中看見(jiàn)同步 的變化，這樣可以觀察前端設(shè)備是否工作正常。系統(tǒng)設(shè)置用于對(duì)前端硬件設(shè)備的主要部件 進(jìn)行校正，主要包括殺把校正、腳油門校正、針型閥校正、手油門1校正、手油門2校正、手油 門3校正、節(jié)流速度校正和系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)置等。智能評(píng)分模塊主要完成培訓(xùn)過(guò)程的自動(dòng)評(píng)分。該成績(jī)?cè)u(píng)定主要與兩種因素有關(guān) 一是操作流程；系統(tǒng)記錄了學(xué)員的所有操作過(guò)程，當(dāng)學(xué)員考核結(jié)束后，將學(xué)員的操作過(guò)程與 系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的操作過(guò)程進(jìn)行比較，考察兩個(gè)序列的符合程度，以此為依據(jù)給出操作流程 得分；二是操作水平要全面評(píng)價(jià)學(xué)員的技術(shù)水平，除了要求學(xué)員掌握正確的操作流程外， 還要考慮其操作水平，比如在鉆進(jìn)時(shí)鉆壓的選擇是否合適，送鉆是否均勻；在壓井時(shí)，對(duì)壓 力的控制是否滿足壓井施工單位的要求，系統(tǒng)中對(duì)這類問(wèn)題采用在操作過(guò)程中記錄相關(guān)數(shù) 據(jù)曲線，事后與標(biāo)準(zhǔn)曲線比對(duì)的方法給出操作水平得分。其評(píng)分過(guò)程如下學(xué)員登錄系統(tǒng)， 開(kāi)始考核，完成相應(yīng)的操作，系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)評(píng)定，得出最后評(píng)分。圖形處理程序包括場(chǎng)景初始化模塊、工藝動(dòng)畫(huà)控制、碰撞處理模塊和渲染特效模 塊；采用全三維動(dòng)畫(huà)，構(gòu)造一個(gè)逼真的，虛擬的鉆井環(huán)境，使受訓(xùn)人員完全具有身臨其境的 感覺(jué)，提高學(xué)員對(duì)事故處理時(shí)的心理承受能力，獲得更好的培訓(xùn)效果。其中，四個(gè)模塊的功 能分別如下場(chǎng)景初始化由于鉆井工藝的復(fù)雜性和虛擬培訓(xùn)的操作性，每個(gè)作業(yè)當(dāng)前場(chǎng)景都 有所不同。在一個(gè)新的作業(yè)開(kāi)始前，圖形程序在接收到控制機(jī)發(fā)出的作業(yè)指令后初始化當(dāng) 前場(chǎng)景，例如鉆井平臺(tái)上各操作部件當(dāng)前的數(shù)量、狀態(tài)以及位置。工藝動(dòng)畫(huà)控制在完成規(guī)定工藝作業(yè)的過(guò)程中，司鉆控制臺(tái)做出的每一個(gè)動(dòng)作都 將轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給主控機(jī)，再由主控機(jī)發(fā)送協(xié)議數(shù)據(jù)給圖形程序，圖形程序得到參 數(shù)后，做出具體反映。在圖形機(jī)上體現(xiàn)出鉆臺(tái)上各種控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、具體動(dòng)作、視圖 選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。碰撞處理在三維圖形的運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中是不允許有“穿墻而過(guò)”的狀況發(fā)生的， 因此要對(duì)運(yùn)動(dòng)物體作碰撞檢測(cè)的處理。為了遵循模型運(yùn)動(dòng)的真實(shí)感，鉆井模擬器視景仿真 系統(tǒng)當(dāng)然也包括碰撞的檢測(cè)與處理部分。渲染特效實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰、氣泡、液體噴涌效果的模擬，使用GLSL實(shí)現(xiàn)電影級(jí)的光照 效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實(shí)感。鉆井工藝模塊包括下鉆、起鉆、鉆進(jìn)、事故及復(fù)雜情況處理、關(guān)井和壓井子模塊，是 主控程序中最重要的模塊。事件驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)對(duì)于受訓(xùn)學(xué)員沒(méi)有任何的限制，學(xué)員可以任意操 作模擬器，而圖形系統(tǒng)將反映其合理的機(jī)械動(dòng)作，同時(shí)對(duì)于誤操作做出語(yǔ)音提示。該模塊主要用于新學(xué)員對(duì)鉆井現(xiàn)場(chǎng)及鉆井機(jī)械的認(rèn)知培訓(xùn)。工藝過(guò)程培訓(xùn)則要求受訓(xùn)學(xué)員按照其工 藝過(guò)程的要求操作模擬器，強(qiáng)化學(xué)員對(duì)工藝過(guò)程的理解并熟練掌握其操作過(guò)程。其中，下鉆子模塊是模擬下鉆工藝過(guò)程，要求受訓(xùn)學(xué)員正確掌握下鉆的工藝流程， 做到平穩(wěn)下鉆，其包括如下實(shí)際流程(a)正常下鉆流程為開(kāi)始本次作業(yè)，起控吊卡，然后擺立柱上扣，再移開(kāi)吊卡，下 放鉆具，摘開(kāi)吊環(huán)，判斷是否下鉆，如果是返回起控吊卡，否則結(jié)束本次作業(yè)。(b)下鉆遇阻流程開(kāi)始本次作業(yè)，正常下鉆，如果下鉆遇阻則沖阻，劃眼，結(jié)束本 次作業(yè)，如果未遇阻則返回。(c)控制波動(dòng)壓力下鉆流程開(kāi)始本次作業(yè)，起控吊卡，然后擺立柱上扣，再移開(kāi) 吊卡，慢速下放鉆具，按下相應(yīng)按鈕摘開(kāi)吊環(huán)，判斷是否繼續(xù)下鉆，如果是返回開(kāi)始本次作 業(yè)，否則結(jié)束本次作業(yè)。起鉆子模塊是模擬起鉆的工藝過(guò)程，要求受訓(xùn)學(xué)員正確掌握起鉆的工藝流程，做 到平穩(wěn)起鉆，其實(shí)際操作流程如下(a)正常起鉆流程開(kāi)始本次作業(yè)，提升鉆具，卸下立柱，灌注泥漿，判斷是否起 鉆，如果是則返回開(kāi)始本次作業(yè)，否則結(jié)束本次作業(yè)。(b)起鉆遇卡流程開(kāi)始本次作業(yè)，正常下鉆，如果起鉆遇卡則循環(huán)解卡，倒劃眼， 結(jié)束本次作業(yè)，如果未遇卡則返回正常起鉆。(c)控制抽吸壓力起鉆流程開(kāi)始本次作業(yè)，慢速提升鉆具，卸下立柱，灌注泥漿， 判斷是否繼續(xù)起鉆，如果是則返回慢速提升鉆具，否則結(jié)束本次作業(yè)。鉆進(jìn)子模塊是模擬典型鉆井工況，要求受訓(xùn)學(xué)員正確掌握鉆進(jìn)工藝流程，做到均 勻鉆進(jìn)，同時(shí)掌握復(fù)雜地層的鉆進(jìn)技術(shù)，其實(shí)際操作流程為(a)正常鉆進(jìn)及接立柱流程開(kāi)始本次作業(yè)，循環(huán)泥漿，輕壓跑合，匯常鉆井，接立 柱，下放一定深度后，結(jié)束本次作業(yè)。(b)不同地層可鉆性條件下的鉆進(jìn)流程開(kāi)始本次作業(yè)，循環(huán)泥漿，輕壓跑合，在 第一種地層鉆進(jìn)1米，在第二種地層鉆進(jìn)1米，在第三種地層鉆進(jìn)1米，提出鉆柱，結(jié)束本次 作業(yè)。(c)憋跳下的鉆進(jìn)流程開(kāi)始本次作業(yè)，正常鉆進(jìn)，如果未出現(xiàn)憋跳則正常鉆進(jìn)， 如果出現(xiàn)憋跳則上提鉆柱，改變轉(zhuǎn)速、鉆壓，下放鉆進(jìn)，判斷憋跳是否減弱，若憋跳未減弱則 返回上提鉆柱，循環(huán)至憋跳減弱，然后對(duì)憋跳段劃眼，結(jié)束本次作業(yè)。(d)高壓地層鉆進(jìn)流程開(kāi)始本次作業(yè)，循環(huán)泥漿，正常鉆進(jìn)，判斷是否出現(xiàn)溢流， 若未出現(xiàn)溢流則正常鉆進(jìn)，否則加大泥漿密度，繼續(xù)鉆進(jìn)，接立柱，最后結(jié)束本次作業(yè)。(e)低壓地層鉆進(jìn)流程開(kāi)始本次作業(yè)，循環(huán)泥漿，正常鉆進(jìn)，判斷是否出現(xiàn)漏失， 若未出現(xiàn)漏失則正常鉆進(jìn)，否則加大泥漿密度，繼續(xù)鉆進(jìn)，接立柱，最后結(jié)束本次作業(yè)。事故及復(fù)雜情況處理子模塊是模擬鉆井過(guò)程中常見(jiàn)的故障及復(fù)雜情況。模擬系統(tǒng) 隨機(jī)產(chǎn)生事故，要求受訓(xùn)學(xué)員通過(guò)模擬器反應(yīng)出的現(xiàn)象(主要是各種儀表的變化)判斷事 故類型，并正確處理事故。其具體操作流程如下(a)粘附卡鉆判斷及處理流程開(kāi)始本次作業(yè)，起鉆柱，判斷地面是否有故障，若 沒(méi)有故障則繼續(xù)起鉆柱，若有故障則間斷下放鉆具，活動(dòng)鉆具，循環(huán)泥漿，活動(dòng)鉆具解卡，再判斷是否已解卡，如果沒(méi)有返回繼續(xù)解卡，直到解卡完畢，結(jié)束本次作業(yè)。(b)沉砂卡鉆判斷及處理流程開(kāi)始本次作業(yè)，正常起鉆，判斷是否沉砂卡鉆，如 沒(méi)有則返回正常起鉆，如果沉砂卡鉆則活動(dòng)鉆具，小排量循環(huán)泥漿，判斷泵壓是否正常，如 果不正常則返回循環(huán)泥漿，如果泵壓正常則大排量循環(huán)泥漿，最后結(jié)束本次作業(yè)。(c)泥包卡鉆判斷及處理流程開(kāi)始本次作業(yè)，輕壓跑合，正常鉆進(jìn)，判斷是否泥包卡鉆，如果沒(méi)有則返回正常起鉆，如果泥包卡鉆則加大排量循環(huán)泥漿，高速劃眼，調(diào)整泥 漿性能，繼續(xù)鉆進(jìn)，最后結(jié)束本次作業(yè)。(d)公錐打撈處理流程開(kāi)始本次作業(yè)，沖洗魚(yú)頭，下探落魚(yú)，判斷是否探到，若沒(méi)有探到，則返回繼續(xù)下探；若探到，則引扣，造扣，試提鉆柱，提出落魚(yú)，最后結(jié)束本次作業(yè)。(e)落物磨銑處理流程開(kāi)始本次作業(yè)，沖洗井底，磨銑2次，繼續(xù)磨銑直到磨鞋破 損，結(jié)束本次作業(yè)。關(guān)井子模塊是模擬四種關(guān)井工況。要求學(xué)員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，并能按照“四、七”動(dòng) 作的要求安全、迅速的關(guān)井，其實(shí)際操作流程如下(a)正常鉆進(jìn)與關(guān)井在鉆進(jìn)中，若發(fā)生溢流，能安全、快速、正確地關(guān)井。操作流 程為開(kāi)始本次作業(yè)，正常鉆進(jìn)，判斷是否出現(xiàn)溢流，若未出現(xiàn)溢流則正常鉆進(jìn)，若出現(xiàn)溢 流，打開(kāi)節(jié)流管匯，關(guān)閉環(huán)形防噴器、上半封防噴器、環(huán)形防噴器、節(jié)流閥、J2A平板閥，然后 錄井，結(jié)束本次作業(yè)。(b)起鉆與關(guān)井在起鉆過(guò)程中，若發(fā)生溢流，應(yīng)安全、快速、正確地關(guān)井。操作流 程為開(kāi)始本次作業(yè)，卸方鉆桿，起立桿，判斷是否溢流，若未發(fā)現(xiàn)溢流則返回起立桿，若發(fā) 現(xiàn)溢流則搶接鉆具防噴器，關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)。(c)起鉆鋌與關(guān)井在起下鉆鋌過(guò)程中，若發(fā)生溢流，應(yīng)安全、快速、正確地關(guān)井。 操作流程為開(kāi)始本次作業(yè)，起鉆鋌，判斷是否溢流，若未發(fā)現(xiàn)溢流則返回起鉆鋌，若發(fā)現(xiàn)溢 流則搶接防噴單桿，關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)。(d)空井與關(guān)井在空井過(guò)程中，若發(fā)生溢流，應(yīng)安全、快速、正確地關(guān)井。操作流 程為開(kāi)始本次作業(yè)，起完鉆鋌，判斷溢流量是否大，如果溢流量大則關(guān)井，錄井，最后結(jié)束 本次作業(yè)；如果溢流量小則搶接防噴單桿，關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)。壓井子模塊是模擬三種常規(guī)壓井作業(yè)。要求學(xué)員能正確控制井口壓力，做到一次 壓井成功。其實(shí)際操作流程如下(a)司鉆法壓井認(rèn)識(shí)常規(guī)壓井條件下的司鉆法壓井原則，通過(guò)對(duì)阻流閥的控制， 準(zhǔn)確控制井口回壓，保證施工順利進(jìn)行，確保壓井一次成功。操作流程為開(kāi)始本次作業(yè)，設(shè) 置泥漿泵沖數(shù)，排出受侵污泥漿，判斷是否排完，如果沒(méi)有排完則返回排出受侵污泥漿；如 果已經(jīng)排完，則加大泥漿密度，重泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒(méi)有則返回繼續(xù)壓井， 如果已經(jīng)壓井完畢則結(jié)束本次作業(yè)。(b)工程師法壓井認(rèn)識(shí)常規(guī)壓井條件下的工程師法壓井原則，通過(guò)對(duì)阻流閥的 控制，準(zhǔn)確控制井口回壓，保證施工順利進(jìn)行，確保壓井一次成功。操作流程為開(kāi)始本次作 業(yè)，設(shè)置泥漿泵沖數(shù)，加大泥漿密度，然后重泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒(méi)有則返回 繼續(xù)壓井，如果已經(jīng)壓井完畢則結(jié)束本次作業(yè)。(c)超重泥漿司鉆法壓井認(rèn)識(shí)常規(guī)壓井條件下的工程師法壓井原則，通過(guò)對(duì)阻 流閥的控制，準(zhǔn)確控制井口回壓，保證施工順利進(jìn)行，確保壓井一次成功。操作流程為開(kāi)始本次作業(yè)，準(zhǔn)備超重泥漿，泵入超重泥漿，判斷循環(huán)是否完畢，如果循環(huán)已完，然后調(diào)整泥漿密度，壓井泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒(méi)有則返回繼續(xù)壓井，如果已經(jīng)壓井完畢則 結(jié)束本次作業(yè)。本實(shí)用新型的有益效果是將常規(guī)防噴器控制臺(tái)、節(jié)流管匯、高壓管匯和阻流器控制臺(tái)集成在一起，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)控制面板上對(duì)多個(gè)設(shè)備的模擬操作，提高了培訓(xùn)效率，縮短 了培訓(xùn)周期、降低了培訓(xùn)成本，而且體積小，便于攜帶和使用。
圖1便攜式鉆井模擬器組成結(jié)構(gòu)示意圖圖2防噴器控制臺(tái)控制面板結(jié)構(gòu)示意圖圖3防噴器控制臺(tái)內(nèi)部控制板與控制面板上主要部件的連接關(guān)系圖圖4防噴器控制臺(tái)內(nèi)部控制板中斷方式流程圖圖5防噴器控制臺(tái)內(nèi)部控制板主控程序流程圖圖6阻流器控制臺(tái)制面板結(jié)構(gòu)示意圖圖7阻流器控制臺(tái)內(nèi)部控制板與控制面板上主要部件的連接關(guān)系圖圖8泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū)動(dòng)器組成結(jié)構(gòu)圖圖9阻流器控制臺(tái)內(nèi)部控制板中斷方式流程圖圖10阻流器控制臺(tái)內(nèi)部控制板主控程序流程圖圖11主控計(jì)算機(jī)上主控程序的組成圖12智能評(píng)分流程圖圖13圖形計(jì)算機(jī)上圖形處理程序的組成圖14正常下鉆流程圖圖15下鉆遇阻流程圖圖16控制波動(dòng)壓力下鉆流程圖圖17正常起鉆流程圖圖18起鉆遇卡流程圖圖19控制抽吸壓力起鉆流程圖圖20正常鉆進(jìn)及接立柱流程圖圖21不同地層可鉆性條件下的鉆進(jìn)流程圖圖22憋跳下的鉆進(jìn)流程圖圖23高壓地層鉆進(jìn)流程圖圖24低壓地層鉆進(jìn)流程圖圖25粘附卡鉆判斷及處理流程圖圖26沉砂卡鉆判斷及處理流程圖圖27泥包卡鉆判斷及處理流程圖圖28公錐打撈處理流程圖圖29落物磨銑處理流程圖圖30正常鉆井與關(guān)井操作流程圖圖31起鉆與關(guān)井操作流程圖[0090]圖32起鉆鋌與關(guān)井操作流程圖圖33空井與關(guān)井操作流程圖圖34司鉆法壓井操作流程圖圖35工程師法壓井操作流程圖圖36超重泥漿司鉆法壓井操作流程圖圖中，1-控制面板，2-防噴器控制區(qū)，3-節(jié)流管匯控制區(qū)，4-高壓管匯控制面，5-閘板防噴器油壓表，6-環(huán)形防噴器油壓表，7-氣源開(kāi)關(guān)，8-環(huán)形開(kāi)關(guān)，9-環(huán)形開(kāi)指示燈， 10-環(huán)形關(guān)指示燈，11-上半封開(kāi)關(guān)，12-上半封開(kāi)指示燈13-上半封關(guān)指示燈，14-全封開(kāi) 關(guān)，15-全封開(kāi)指示燈，16-全封關(guān)指示燈，17-壓井管匯開(kāi)關(guān)，18-壓井管匯開(kāi)指示燈，19-壓 井管匯關(guān)指示燈，20-放噴閥開(kāi)關(guān)，21-放噴閥關(guān)指示燈，22-放噴閥開(kāi)指示燈，23-下半封 開(kāi)關(guān)，24-下半封開(kāi)指示燈，25-下半封關(guān)指示燈，26-液動(dòng)指示燈，27-放噴閥開(kāi)關(guān)指示燈， 28-手動(dòng)節(jié)流閥，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、P、Q-平板閥，a、b、c、d、e、f、g、h、i、 j、k-交叉點(diǎn)，29-控制面板，30-立管壓力表，31-套管壓力表，32-泵沖數(shù)顯示器，33-節(jié)流 閥開(kāi)度表，34-節(jié)流調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)，35-節(jié)流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕，36- 一號(hào)帶燈按鈕，37- 二號(hào)帶燈 按鈕，38-三號(hào)帶燈按鈕，39-四號(hào)帶燈按鈕，40-五號(hào)帶燈按鈕，41-六號(hào)帶燈按鈕，42-七號(hào) 帶燈按鈕，43-八號(hào)帶燈按鈕，44-參數(shù)顯示器A，45-增大按鈕A，46-減小按鈕A，47-參數(shù)顯 示器B，48-增大按鈕B，49-減小按鈕B，50-十一號(hào)帶燈按鈕，51-十二號(hào)帶燈按鈕，52-十三 號(hào)帶燈按鈕，53-十四號(hào)帶燈按鈕，54-十五號(hào)帶燈按鈕，55-十六號(hào)帶燈按鈕，56-十七號(hào)帶 燈按鈕，57-十八號(hào)帶燈按鈕，58-泵離合器開(kāi)關(guān)，59-轉(zhuǎn)盤(pán)離合器開(kāi)關(guān)，60-貓頭選擇開(kāi)關(guān)， 61-滾筒離合器開(kāi)關(guān)，62-油門調(diào)節(jié)旋鈕，63-泵沖數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，本實(shí)用新型不限于所述實(shí)施 例如圖1，便攜式鉆井模擬器，它包括主控計(jì)算機(jī)、圖形處理計(jì)算機(jī)、阻流器控制臺(tái)和防噴 器控制臺(tái)，主控計(jì)算機(jī)和圖形處理計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，主控計(jì)算機(jī)的串行接口通過(guò) 兩根四芯電纜分別與阻流器控制臺(tái)和防噴器控制臺(tái)的航空頭連接，航空頭再與阻流器控制 臺(tái)和防噴器控制臺(tái)的內(nèi)部控制板連接。如圖2所示，防噴器控制臺(tái)包括機(jī)箱和內(nèi)部控制板，機(jī)箱的正面包括一個(gè)防噴器 控制面板1，防噴器控制面板1上左側(cè)設(shè)有防噴器控制區(qū)2、右側(cè)上部設(shè)有節(jié)流管匯控制區(qū) 3、右側(cè)下部設(shè)有高壓管匯控制區(qū)4。防噴器控制區(qū)2上設(shè)有閘板防噴器油壓表5、環(huán)形防噴器油壓表6、氣源開(kāi)關(guān)7、環(huán) 形開(kāi)關(guān)8、環(huán)形開(kāi)指示燈9、環(huán)形關(guān)指示燈10、上半封開(kāi)關(guān)11、上半封開(kāi)指示燈12、上半封關(guān) 指示燈13、全封開(kāi)關(guān)14、全封開(kāi)指示燈15、全封關(guān)指示燈16、壓井管匯開(kāi)關(guān)17、壓井管匯開(kāi) 指示燈18、壓井管匯關(guān)指示燈19、放噴閥開(kāi)關(guān)20、放噴閥關(guān)指示燈21、放噴閥開(kāi)指示燈22、 下半封開(kāi)關(guān)23、下半封開(kāi)指示燈24和下半封關(guān)指示燈25。節(jié)流管匯控制區(qū)3上由平行線路和垂直線路呈“ + ”交叉連接，形成交叉點(diǎn)a、b、c、 d、e、f，在交叉點(diǎn)a的左端平行線路上設(shè)有平板閥B，在交叉點(diǎn)a的下端垂直線路上設(shè)有平 板閥E，在交叉點(diǎn)b的上端垂直線路上設(shè)有平板閥A，在交叉點(diǎn)b的下端垂直線路上依次設(shè) 有平板閥D、G，在交叉點(diǎn)c的右端平行線路上設(shè)有平板閥C，在交叉點(diǎn)c的下端垂直線路上設(shè)有平板閥F，在交叉點(diǎn)d的右端和交叉點(diǎn)e的左端平行線路上設(shè)有平板閥H、I，在交叉點(diǎn)d的下端垂直線路上設(shè)有液動(dòng)指示燈26，在交叉點(diǎn)e的下端垂直線路上設(shè)有放噴閥開(kāi)關(guān)指 示燈27，在交叉點(diǎn)e的右端和交叉點(diǎn)f的左端平行線路上設(shè)有平板閥J、K，在交叉點(diǎn)f的下 端垂直線路上設(shè)有手動(dòng)節(jié)流閥28。高壓管匯控制區(qū)4上由平行線路和垂直線路呈“T”交叉連接，形成交叉點(diǎn)g、h、i、 j、k，在交叉點(diǎn)h的上端垂直線路上設(shè)有平板閥L，在交叉點(diǎn)h的下端垂直線路上設(shè)有平板 閥N，在交叉點(diǎn)i的上端垂直線路上設(shè)有平板閥M，在交叉點(diǎn)i的下端垂直線路上設(shè)有平板 閥0，在交叉點(diǎn)k的左端平行線路上設(shè)有平板閥P，在交叉點(diǎn)k的下端垂直線路上設(shè)有平板 閥Q。如圖3所示，防噴器控制臺(tái)內(nèi)部控制板包括一個(gè)單片機(jī)及外圍電路組成，氣源開(kāi) 關(guān)7、環(huán)形開(kāi)關(guān)8、上半封開(kāi)關(guān)11、全封開(kāi)關(guān)14、壓井管匯開(kāi)關(guān)17、放噴閥開(kāi)關(guān)20、下半封開(kāi) 關(guān)23及平板閥A 平板閥Q通過(guò)緩沖器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機(jī)的一個(gè) 數(shù)據(jù)輸入輸出口 PO連接，手動(dòng)節(jié)流閥28連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接到運(yùn)算放 大器，運(yùn)算放大器的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機(jī)的一個(gè)數(shù) 據(jù)輸入輸出口 PO連接，單片機(jī)的PO 口還用作數(shù)據(jù)輸出口，其輸出連接鎖存器B，鎖存器B的 輸出連接D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出連接運(yùn)算放大器B，運(yùn)算放大器B的輸出連接場(chǎng)效 應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管的輸出分別與閘板防噴器油壓表5、環(huán)形防噴器油壓表6連接，單片機(jī)的另 一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口 P3連接并行接口，并行接口連接驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的輸出與環(huán)形開(kāi)指示 燈9、環(huán)形關(guān)指示燈10、上半封開(kāi)指示燈12、上半封關(guān)指示燈13、全封開(kāi)指示燈15、全封關(guān)指 示燈16、壓井管匯開(kāi)指示燈18、壓井管匯關(guān)指示燈19、放噴閥關(guān)指示燈21、放噴閥開(kāi)指示燈 22、下半封開(kāi)指示燈24、下半封關(guān)指示燈25、液動(dòng)指示燈26和放噴閥開(kāi)關(guān)指示燈27連接； 單片機(jī)的第三個(gè)輸入輸出口 P2的兩位輸出經(jīng)鎖存器B連接地址譯碼器，地址譯碼器的輸出 分別連接并行接口、D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器的選中控制端。圖5是防噴器控制臺(tái)主控程序流程圖，其控制流程為啟動(dòng)控制程序，初始化程序 完成內(nèi)部控制板上的串口、并口等端口的初始化，以實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)控臺(tái)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，以及面板上 指示燈及相關(guān)參數(shù)的初始值設(shè)定，然后讀入開(kāi)關(guān)量并存入到內(nèi)部緩沖器，以供從串口將開(kāi) 關(guān)狀態(tài)發(fā)送給主控機(jī)，再讀入A/D結(jié)果并存入到內(nèi)部緩沖器，以供從串口將A/D轉(zhuǎn)換后的值 發(fā)送給主控機(jī)，接著輸出數(shù)據(jù)到指示燈，它們是根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制指示燈的顯示，輸出數(shù)據(jù) 到壓力表顯示初始值，間板防噴器油壓表和環(huán)形防噴器油壓表顯示初始狀態(tài)的數(shù)值，其后 接受主控機(jī)命令和數(shù)據(jù)，單片機(jī)以中斷方式接受主控機(jī)命令和數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)到D/A，用于 控制閘板防噴器油壓表和環(huán)形防噴器油壓表的顯示，最后從串口發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)以中斷 方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控機(jī)，以此循環(huán)。圖4是防噴器控制臺(tái)中斷方式流程圖當(dāng)中斷過(guò)程啟動(dòng)時(shí)，先讀單片機(jī)串口 SBuf 的值，若SBuf = 1為真，單片機(jī)接受主控機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的命令，然后中斷返回，若SBuf = 1為 假，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給主控機(jī)，然后中斷返回。如圖6，阻流器控制臺(tái)包括機(jī)箱和內(nèi)部控制電路板，機(jī)箱的正面包括一個(gè)阻流器控 制面板29，阻流器控制面板29上設(shè)有立管壓力表30、套管壓力表31、節(jié)流閥開(kāi)度表33、顯 示器組、旋鈕組、開(kāi)關(guān)組和帶燈按鈕組；其中，顯示器組包括泵沖數(shù)顯示器32、參數(shù)顯示器 A44和參數(shù)顯示器B47，旋鈕組包括節(jié)流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕35、增大按鈕A45、減小按鈕A46、增大按鈕B48、減小按鈕B49、油門調(diào)節(jié)旋鈕62和泵沖數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕63，開(kāi)關(guān)組包括節(jié)流調(diào)節(jié)閥 開(kāi)關(guān)34、泵離合器開(kāi)關(guān)58、轉(zhuǎn)盤(pán)離合器開(kāi)關(guān)59、貓頭選擇開(kāi)關(guān)60和滾筒離合器開(kāi)關(guān)61，帶 燈按鈕包括一號(hào)帶燈按鈕36、二號(hào)帶燈按鈕37、三號(hào)帶燈按鈕38、四號(hào)帶燈按鈕39、五號(hào)帶 燈按鈕40、六號(hào)帶燈按鈕41、七號(hào)帶燈按鈕42、八號(hào)帶燈按鈕43、十一號(hào)帶燈按鈕50、十二 號(hào)帶燈按鈕51、十三號(hào)帶燈按鈕52、十四號(hào)帶燈按鈕53、十五號(hào)帶燈按鈕54、十六號(hào)帶燈按 鈕55、十七號(hào)帶燈按鈕56和十八號(hào)帶燈按鈕57。如圖7，阻流器控制臺(tái)內(nèi)部控制電路板由一個(gè)單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成，帶燈按鈕 組、開(kāi)關(guān)組、增大按鈕A45、減小按鈕A46、增大按鈕B48和減小按鈕B49共二十五個(gè)開(kāi)關(guān)量 輸入與緩沖器連接，緩沖器的輸出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機(jī)的一個(gè)數(shù) 據(jù)輸入輸出口 PO ；節(jié)流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕35、油門調(diào)節(jié)旋鈕62和泵沖數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕63三個(gè)模 擬量連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接運(yùn)算放大器A，運(yùn)算放大器A的輸出連接A/D 轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出連接鎖存器A ；單片機(jī)的PO 口還用作數(shù)據(jù)輸出口，其輸出連接鎖 存器B，鎖存器B的輸出分兩路，一路連接DA轉(zhuǎn)換器，DA轉(zhuǎn)換器的輸出連接運(yùn)算放大器B， 運(yùn)算放大器B的輸出連接場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管的輸出分別與立管壓力表30、套管壓力表31 和節(jié)流閥開(kāi)度表33連接，鎖存器B的另一路輸出連接并口，并口的輸出連接泵沖數(shù)及參數(shù) 顯示驅(qū)動(dòng)器，泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū)動(dòng)器的輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器32、參數(shù)顯示器A44 和參數(shù)顯示器B47 ；單片機(jī)的另一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口連接并行接口，并行接口連接驅(qū)動(dòng)器， 驅(qū)動(dòng)器的輸出與帶燈按鈕組連接；單片機(jī)的第三個(gè)輸入輸出口 P3的兩位輸出經(jīng)鎖存器B連 接地址譯碼器，地址譯碼器的輸出分別連接并行接口、D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器的選中控制 端。如圖8，泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū)動(dòng)器包括地址緩沖器、數(shù)據(jù)緩沖器、比較器、譯碼器、 撥碼開(kāi)關(guān)、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片和數(shù)碼管，地址緩沖器和數(shù)據(jù)緩沖器的輸入端均連接到并口，數(shù) 據(jù)緩沖器的輸出連接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器32、參 數(shù)顯示器A44和參數(shù)顯示器B47的數(shù)碼管；地址緩沖器輸出分別連接到比較器和譯碼器，比 較器的另一個(gè)輸入端連撥碼開(kāi)關(guān)，比較器的輸出連接譯碼器的使能端，譯碼器的一個(gè)輸出 端連接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片的寫(xiě)控制端，譯碼器的另一個(gè)輸出端經(jīng)觸發(fā)器連接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 的模式控制端。圖10是阻流器控制臺(tái)主控程序的工作流程圖，其工作流程為系統(tǒng)初始化完成內(nèi) 部控制板上串口、并口等端口的初始化，以及面板上指示燈幾相關(guān)參數(shù)的初始值設(shè)定，然后 讀入開(kāi)關(guān)量并存入到內(nèi)部緩沖器以供從串口將開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)送給主控機(jī)，讀入A/D結(jié)果并存 入到內(nèi)部緩沖器以供從串口將A/D轉(zhuǎn)換后的值發(fā)送給主控機(jī)，輸出數(shù)據(jù)到指示燈，然后單 片機(jī)以中斷方式接收主控機(jī)命令和數(shù)據(jù)，再?gòu)牟⒖诎l(fā)送數(shù)據(jù)給顯示控制板，顯示累計(jì)泵沖 數(shù)、泥漿密度、重漿體積等相關(guān)參數(shù)值，如參數(shù)不符合作業(yè)要求，增大或減小參數(shù)值，然后輸 出數(shù)據(jù)到D/A用于控制立管壓力、套管壓力、節(jié)流閥開(kāi)度等儀表的顯示，再單片機(jī)以中斷方 式將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控機(jī)，最后返回，如此循環(huán)。圖9是阻流器控制臺(tái)中斷方式接收命令和發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖，其流程為程序開(kāi)始， 讀取單片機(jī)串口 SBuf的值，如果SBuf = 1則發(fā)送數(shù)據(jù)給主控機(jī)，否則接收主控機(jī)發(fā)送來(lái)的 命令，然后中斷返回。如圖11，主控計(jì)算機(jī)包括一臺(tái)便攜式計(jì)算機(jī)和在其上運(yùn)行的主控程序。主控程序包括鉆井工藝模塊、系統(tǒng)管理模塊、智能評(píng)分模塊和通信模塊。主控程序通過(guò)通信模塊與前 端硬件設(shè)備(防噴器控制臺(tái)、阻流器控制臺(tái))通信，實(shí)時(shí)獲得硬件設(shè)備狀態(tài)，比如在鉆進(jìn)過(guò) 程的模擬中，就需要獲得鉆盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)、剎把狀態(tài)，泥漿排量，泥漿密度等參數(shù)，然后在內(nèi)部通過(guò) 相關(guān)數(shù)學(xué)模型，模擬鉆井的典型過(guò)程，進(jìn)而完成以下任務(wù)一是通過(guò)TCP/IP協(xié)議向圖形處 理程序發(fā)送控制命令，可以驅(qū)動(dòng)圖形處理程序產(chǎn)生與硬件設(shè)備操作同步的動(dòng)畫(huà)過(guò)程；二是 實(shí)現(xiàn)智能評(píng)分系統(tǒng)；三是將信號(hào)反饋給前端硬件，使前端儀表參數(shù)的顯示符合現(xiàn)場(chǎng)情況。系統(tǒng)管理模塊包括系統(tǒng)自檢和系統(tǒng)設(shè)置子模塊，系統(tǒng)自檢主要完成阻流器控制 臺(tái)、防噴器控制臺(tái)及其節(jié)流管匯、高壓管匯等進(jìn)行功能檢查，確定前端設(shè)備是否正常工作， 具體方法是改變前端硬件設(shè)備各個(gè)開(kāi)關(guān)、按鈕或閥門的狀態(tài)，可在主控制程序中看見(jiàn)同步 的變化，這樣可以觀察前端設(shè)備是否工作正常。系統(tǒng)設(shè)置用于對(duì)前端硬件設(shè)備的主要部件 進(jìn)行校正，主要包括殺把校正、腳油門校正、針型閥校正、手油門1校正、手油門2校正、手油 門3校正、節(jié)流速度校正和系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)置等。如圖12，智能評(píng)分模塊主要完成培訓(xùn)過(guò)程的自動(dòng)評(píng)分。該成績(jī)?cè)u(píng)定主要與兩種因 素有關(guān)一是操作流程；系統(tǒng)記錄了學(xué)員的所有操作過(guò)程，當(dāng)學(xué)員考核結(jié)束后，將學(xué)員的操 作過(guò)程與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的操作過(guò)程進(jìn)行比較，考察兩個(gè)序列的符合程度，以此為依據(jù)給出 操作流程得分；二是操作水平要全面評(píng)價(jià)學(xué)員的技術(shù)水平，除了要求學(xué)員掌握正確的操 作流程外，還要考慮其操作水平，比如在鉆進(jìn)時(shí)鉆壓的選擇是否合適，送鉆是否均勻；在壓 井時(shí)，對(duì)壓力的控制是否滿足壓井施工單位的要求，系統(tǒng)中對(duì)這類問(wèn)題采用在操作過(guò)程中 記錄相關(guān)數(shù)據(jù)曲線，事后與標(biāo)準(zhǔn)曲線比對(duì)的方法給出操作水平得分。其評(píng)分過(guò)程如下學(xué)員 登錄系統(tǒng)，開(kāi)始考核，完成相應(yīng)的操作，系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)評(píng)定，得出最后評(píng)分。如圖13，圖形計(jì)算機(jī)包括一臺(tái)便攜式計(jì)算機(jī)和在其上運(yùn)行的圖形處理程序，圖形 處理程序包括場(chǎng)景初始化模塊、工藝動(dòng)畫(huà)控制、碰撞處理模塊和渲染特效模塊；采用全三維 動(dòng)畫(huà)，構(gòu)造一個(gè)逼真的，虛擬的鉆井環(huán)境，使受訓(xùn)人員完全具有身臨其境的感覺(jué)，提高學(xué)員 對(duì)事故處理時(shí)的心理承受能力，獲得更好的培訓(xùn)效果。其中，四個(gè)模塊的功能分別如下場(chǎng)景初始化由于鉆井工藝的復(fù)雜性和虛擬培訓(xùn)的操作性，每個(gè)作業(yè)當(dāng)前場(chǎng)景都 有所不同。在一個(gè)新的作業(yè)開(kāi)始前，圖形程序在接收到控制機(jī)發(fā)出的作業(yè)指令后初始化當(dāng) 前場(chǎng)景，例如鉆井平臺(tái)上各操作部件當(dāng)前的數(shù)量、狀態(tài)以及位置。工藝動(dòng)畫(huà)控制在完成規(guī)定工藝作業(yè)的過(guò)程中，司鉆控制臺(tái)做出的每一個(gè)動(dòng)作都 將轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給主控機(jī)，再由主控機(jī)發(fā)送協(xié)議數(shù)據(jù)給圖形程序，圖形程序得到參 數(shù)后，做出具體反映。在圖形機(jī)上體現(xiàn)出鉆臺(tái)上各種控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、具體動(dòng)作、視圖 選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。碰撞處理在三維圖形的運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中是不允許有“穿墻而過(guò)”的狀況發(fā)生的， 因此要對(duì)運(yùn)動(dòng)物體作碰撞檢測(cè)的處理。為了遵循模型運(yùn)動(dòng)的真實(shí)感，鉆井模擬器視景仿真 系統(tǒng)當(dāng)然也包括碰撞的檢測(cè)與處理部分。渲染特效實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰、氣泡、液體噴涌效果的模擬，使用GLSL實(shí)現(xiàn)電影級(jí)的光照 效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實(shí)感。鉆井工藝模塊包括下鉆、起鉆、鉆進(jìn)、事故及復(fù)雜情況處理、關(guān)井和壓井，是主控程 序中最重要的模塊。事件驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)對(duì)于受訓(xùn)學(xué)員沒(méi)有任何的限制，學(xué)員可以任意操作模擬 器，而圖形系統(tǒng)將反映其合理的機(jī)械動(dòng)作，同時(shí)對(duì)于誤操作做出語(yǔ)音提示。該模塊主要用于新學(xué)員對(duì)鉆井現(xiàn)場(chǎng)及鉆井機(jī)械的認(rèn)知培訓(xùn)。工藝過(guò)程培訓(xùn)則要求受訓(xùn)學(xué)員按照其工藝過(guò)程的要求操作模擬器，強(qiáng)化學(xué)員對(duì)工藝過(guò)程的理解并熟練掌握其操作過(guò)程。圖14是正常下鉆流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，起控吊卡，然后擺立柱上扣，再移開(kāi)吊卡，下放鉆具，摘開(kāi)吊環(huán)，判斷是否下鉆，如果是返回起控吊卡，否 則結(jié)束本次作業(yè)。圖15是下鉆遇阻流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，正常下鉆，如果下鉆遇阻則沖阻，劃眼，結(jié)束本次作業(yè)，如果未遇阻則返回。圖16是控制波動(dòng)壓力下鉆流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，起控吊卡，然后擺立柱上扣，再移開(kāi)吊卡，慢速下放鉆具，按下相應(yīng)按鈕摘開(kāi)吊環(huán)，判斷是否繼 續(xù)下鉆，如果是返回開(kāi)始本次作業(yè)，否則結(jié)束本次作業(yè)。圖17是正常起鉆流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，提升鉆具，卸下立柱，灌注泥漿，判斷是否起鉆，如果是則返回開(kāi)始本次作業(yè)，否則結(jié)束本次作業(yè)。圖18是起鉆遇卡流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，正常下鉆，如果起鉆遇卡則循環(huán)解卡，倒劃眼，結(jié)束本次作業(yè)，如果未遇卡則返回正常起鉆。圖19是控制抽吸壓力起鉆流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，慢 速提升鉆具，卸下立柱，灌注泥漿，判斷是否繼續(xù)起鉆，如果是則返回慢速提升鉆具，否則結(jié) 束本次作業(yè)。圖20是正常鉆進(jìn)及接立柱流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，循 環(huán)泥漿，輕壓跑合，正常鉆井，接立柱，下放一定深度后，結(jié)束本次作業(yè)。圖21是不同地層可鉆性條件下的鉆進(jìn)流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本 次作業(yè)，循環(huán)泥漿，輕壓跑合，在第一種地層鉆進(jìn)1米，在第二種地層鉆進(jìn)1米，在第三種地 層鉆進(jìn)1米，提出鉆柱，結(jié)束本次作業(yè)。圖22是憋跳下的鉆進(jìn)流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，正常鉆 進(jìn)，如果未出現(xiàn)憋跳則正常鉆進(jìn)，如果出現(xiàn)憋跳則上提鉆柱，改變轉(zhuǎn)速、鉆壓，下放鉆進(jìn)，判 斷憋跳是否減弱，若憋跳未減弱則返回上提鉆柱，循環(huán)至憋跳減弱，然后對(duì)憋跳段劃眼，結(jié) 束本次作業(yè)。圖23是高壓地層鉆進(jìn)流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，循環(huán)泥 漿，正常鉆進(jìn)，判斷是否出現(xiàn)溢流，若未出現(xiàn)溢流則正常鉆進(jìn)，否則加大泥漿密度，繼續(xù)鉆 進(jìn)，接立柱，最后結(jié)束本次作業(yè)。圖24是低壓地層鉆進(jìn)流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，循環(huán)泥 漿，正常鉆進(jìn)，判斷是否出現(xiàn)漏失，若未出現(xiàn)漏失則正常鉆進(jìn)，否則加大泥漿密度，繼續(xù)鉆 進(jìn)，接立柱，最后結(jié)束本次作業(yè)。圖25是粘附卡鉆判斷及處理流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)， 起鉆柱，判斷地面是否有故障，若沒(méi)有故障則繼續(xù)起鉆柱，若有故障則間斷下放鉆具，活動(dòng) 鉆具，循環(huán)泥漿，活動(dòng)鉆具解卡，再判斷是否已解卡，如果沒(méi)有返回繼續(xù)解卡，直到解卡完 畢，結(jié)束本次作業(yè)。圖26是沉砂卡鉆判斷及處理流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)， 正常起鉆，判斷是否沉砂卡鉆，如沒(méi)有則返回正常起鉆，如果沉砂卡鉆則活動(dòng)鉆具，小排量 循環(huán)泥漿，判斷泵壓是否正常，如果不正常則返回循環(huán)泥漿，如果泵壓正常則大排量循環(huán)泥漿，最后結(jié)束本次作業(yè)。圖27是泥包卡鉆判斷及處理流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，輕壓跑合，正常鉆進(jìn)，判斷是否泥包卡鉆，如果沒(méi)有則返回正常起鉆，如果泥包卡鉆則加大 排量循環(huán)泥漿，高速劃眼，調(diào)整泥漿性能，繼續(xù)鉆進(jìn)，最后結(jié)束本次作業(yè)。圖28是公錐打撈處理流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，沖洗魚(yú)頭，下探落魚(yú)，判斷是否探到，若沒(méi)有探到，則返回繼續(xù)下探；若探到，則引扣，造扣，試提鉆 柱，提出落魚(yú)，最后結(jié)束本次作業(yè)。圖29是落物磨銑處理流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，沖洗井底，磨銑2次，繼續(xù)磨銑直到磨鞋破損，結(jié)束本次作業(yè)。圖30是正常鉆進(jìn)與關(guān)井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，正常鉆進(jìn)，判斷是否出現(xiàn)溢流，若未出現(xiàn)溢流則正常鉆進(jìn)，若出現(xiàn)溢流，打開(kāi)節(jié)流管匯，關(guān)閉 環(huán)形防噴器、上半封防噴器、環(huán)形防噴器、節(jié)流閥、J2A平板閥，然后錄井，結(jié)束本次作業(yè)。圖31是起鉆與關(guān)井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，卸方鉆桿，起立桿，判斷是否溢流，若未發(fā)現(xiàn)溢流則返回起立桿，若發(fā)現(xiàn)溢流則搶接鉆具防噴器， 關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)。圖32是起鉆鋌與關(guān)井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，起鉆鋌，判斷是否溢流，若未發(fā)現(xiàn)溢流則返回起鉆鋌，若發(fā)現(xiàn)溢流則搶接防噴單桿，關(guān)井，錄 井，最后結(jié)束本次作業(yè)。圖33是空井與關(guān)井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，起完 鉆鋌，判斷溢流量是否大，如果溢流量大則關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)；如果溢流量小則 搶接防噴單桿，關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)。圖34是司鉆法壓井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，設(shè)置 泥漿泵沖數(shù)，排出受侵污泥菜，判斷是否排完，如果沒(méi)有排完則返回排出受侵污泥漿；如果 已經(jīng)排完，則加大泥漿密度，重泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒(méi)有則返回繼續(xù)壓井，如 果已經(jīng)壓井完畢則結(jié)束本次作業(yè)。圖35是工程師法壓井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作業(yè)，設(shè) 置泥漿泵沖數(shù)，加大泥漿密度，然后重泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒(méi)有則返回繼續(xù) 壓井，如果已經(jīng)壓井完畢則結(jié)束本次作業(yè)。圖36是超重泥漿司鉆法壓井操作流程圖，其工作流程大致可描述為開(kāi)始本次作 業(yè)，準(zhǔn)備超重泥漿，泵入超重泥漿，判斷循環(huán)是否完畢，如果循環(huán)已完，然后調(diào)整泥漿密度， 壓井泥漿壓井，判斷是否壓井完畢，如果沒(méi)有則返回繼續(xù)壓井，如果已經(jīng)壓井完畢則結(jié)束本 次作業(yè)。
權(quán)利要求便攜式鉆井模擬器，其特征在于它包括主控計(jì)算機(jī)、圖形處理計(jì)算機(jī)、阻流器控制臺(tái)和防噴器控制臺(tái)，主控計(jì)算機(jī)和圖形處理計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)串行接口分別與阻流器控制臺(tái)和防噴器控制臺(tái)連接；防噴器控制臺(tái)包括機(jī)箱和內(nèi)部控制極，機(jī)箱的正面包括一個(gè)防噴器控制面板(1)，防噴器控制面板(1)上左側(cè)設(shè)有防噴器控制區(qū)(2)、右側(cè)上部設(shè)有節(jié)流管匯控制區(qū)(3)、右側(cè)下部設(shè)有高壓管匯控制區(qū)(4)；防噴器控制區(qū)(2)上設(shè)有閘板防噴器油壓表(5)、環(huán)形防噴器油壓表(6)、氣源開(kāi)關(guān)(7)、環(huán)形開(kāi)關(guān)(8)、環(huán)形開(kāi)指示燈(9)、環(huán)形關(guān)指示燈(10)、上半封開(kāi)關(guān)(11)、上半封開(kāi)指示燈(12)、上半封關(guān)指示燈(13)、全封開(kāi)關(guān)(14)、全封開(kāi)指示燈(15)、全封關(guān)指示燈(16)、壓井管匯開(kāi)關(guān)(17)、壓井管匯開(kāi)指示燈(18)、壓井管匯關(guān)指示燈(19)、放噴閥開(kāi)關(guān)(20)、放噴閥關(guān)指示燈(21)、放噴閥開(kāi)指示燈(22)、下半封開(kāi)關(guān)(23)、下半封開(kāi)指示燈(24)和下半封關(guān)指示燈(25)；防噴器控制臺(tái)內(nèi)部控制板包括一個(gè)單片機(jī)及外圍電路組成，氣源開(kāi)關(guān)(7)、環(huán)形開(kāi)關(guān)(8)、上半封開(kāi)關(guān)(11)、全封開(kāi)關(guān)(14)、壓井管匯開(kāi)關(guān)(17)、放噴閥開(kāi)關(guān)(20)、下半封開(kāi)關(guān)(23)及平板閥A～平板閥Q通過(guò)緩沖器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機(jī)的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口連接，手動(dòng)節(jié)流閥(28)連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接到運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器的輸出經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器連接到鎖存器A，鎖存器A的輸出與單片機(jī)的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口連接，所述的輸入輸出口還用作數(shù)據(jù)輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出連接DA轉(zhuǎn)換器，DA轉(zhuǎn)換器的輸出連接運(yùn)算放大器B，運(yùn)算放大器B的輸出連接場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管的輸出分別與閘板防噴器油壓表(5)、環(huán)形防噴器油壓表(6)連接，單片機(jī)的另一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口連接并行接口，并行接口連接驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的輸出與環(huán)形開(kāi)指示燈(9)、環(huán)形關(guān)指示燈(10)、上半封開(kāi)指示燈(12)、上半封關(guān)指示燈(13)、全封開(kāi)指示燈(15)、全封關(guān)指示燈(16)、壓井管匯開(kāi)指示燈(18)、壓井管匯關(guān)指示燈(19)、放噴閥關(guān)指示燈(21)、放噴閥開(kāi)指示燈(22)、下半封開(kāi)指示燈(24)、下半封關(guān)指示燈(25)、液動(dòng)指示燈(26)和放噴閥開(kāi)關(guān)指示燈(27)連接；單片機(jī)的第三個(gè)輸入輸出口的兩位輸出經(jīng)鎖存器B連接地址譯碼器，地址譯碼器的譯碼輸出輸出分別連接并行接口、DA轉(zhuǎn)換器和AD轉(zhuǎn)換器的選中控制端；節(jié)流管匯控制區(qū)(3)上由平行線路和垂直線路呈“+”交叉連接，形成交叉點(diǎn)a、b、c、d、e、f，在交叉點(diǎn)a的左端平行線路上設(shè)有平板閥B，在交叉點(diǎn)a的下端垂直線路上設(shè)有平板閥E，在交叉點(diǎn)b的上端垂直線路上設(shè)有平板閥A，在交叉點(diǎn)b的下端垂直線路上依次設(shè)有平板閥D、G，在交叉點(diǎn)c的右端平行線路上設(shè)有平板閥C，在交叉點(diǎn)c的下端垂直線路上設(shè)有平板閥F，在交叉點(diǎn)d的右端和交叉點(diǎn)e的左端平行線路上設(shè)有平板閥H、I，在交叉點(diǎn)d的下端垂直線路上設(shè)有液動(dòng)指示燈(26)，在交叉點(diǎn)e的下端垂直線路上設(shè)有放噴閥開(kāi)關(guān)指示燈(27)，在交叉點(diǎn)e的右端和交叉點(diǎn)f的左端平行線路上設(shè)有平板閥J、K，在交叉點(diǎn)f的下端垂直線路上設(shè)有手動(dòng)節(jié)流閥(28)；高壓管匯控制區(qū)(4)上由平行線路和垂直線路呈“T”交叉連接，形成交叉點(diǎn)g、h、i、j、k，在交叉點(diǎn)h的上端垂直線路上設(shè)有平板閥L，在交叉點(diǎn)h的下端垂直線路上設(shè)有平板閥N，在交叉點(diǎn)i的上端垂直線路上設(shè)有平板閥M，在交叉點(diǎn)i的下端垂直線路上設(shè)有平板閥O，在交叉點(diǎn)k的左端平行線路上設(shè)有平板閥P，在交叉點(diǎn)k的下端垂直線路上設(shè)有平板閥Q；阻流器控制臺(tái)包括機(jī)箱和內(nèi)部控制電路板，機(jī)箱的正面包括一個(gè)阻流器控制面板(29)，阻流器控制面板(29)上設(shè)有立管壓力表(30)、套管壓力表(31)、節(jié)流閥開(kāi)度表(33)、顯示器組、旋鈕組、開(kāi)關(guān)組和帶燈按鈕組；其中，顯示器組包括泵沖數(shù)顯示器(32)、參數(shù)顯示器A(44)和參數(shù)顯示器B(47)，旋鈕組包括節(jié)流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕(35)、增大按鈕A(45)、減小按鈕A(46)、增大按鈕B(48)、減小按鈕B(49)、油門調(diào)節(jié)旋鈕(62)和泵沖數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕(63)，開(kāi)關(guān)組包括節(jié)流調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)(34)、泵離合器開(kāi)關(guān)(58)、轉(zhuǎn)盤(pán)離合器開(kāi)關(guān)(59)、貓頭選擇開(kāi)關(guān)(60)和滾筒離合器開(kāi)關(guān)(61)，帶燈按鈕包括一號(hào)帶燈按鈕(36)、二號(hào)帶燈按鈕(37)、三號(hào)帶燈按鈕(38)、四號(hào)帶燈按鈕(39)、五號(hào)帶燈按鈕(40)、六號(hào)帶燈按鈕(41)、七號(hào)帶燈按鈕(42)、八號(hào)帶燈按鈕(43)、十一號(hào)帶燈按鈕(50)、十二號(hào)帶燈按鈕(51)、十三號(hào)帶燈按鈕(52)、十四號(hào)帶燈按鈕(53)、十五號(hào)帶燈按鈕(54)、十六號(hào)帶燈按鈕(55)、十七號(hào)帶燈按鈕(56)和十八號(hào)帶燈按鈕(57)；阻流器控制臺(tái)內(nèi)部控制電路板由一個(gè)單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成，帶燈按鈕組、開(kāi)關(guān)組、增大按鈕A(45)、減小按鈕A(46)、增大按鈕B(48)和減小按鈕B(49)共二十五個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入與緩沖器連接，緩沖器的輸出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機(jī)的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口；節(jié)流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕(35)、油門調(diào)節(jié)旋鈕(62)和泵沖數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕(63)三個(gè)模擬量連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接運(yùn)算放大器A，運(yùn)算放大器A的輸出連接AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器的輸出連接鎖存器A；所述的輸入輸出口還用作數(shù)據(jù)輸出連接鎖存器B，鎖存器B的輸出分兩路，一路連接DA轉(zhuǎn)換器，DA轉(zhuǎn)換器的輸出連接運(yùn)算放大器B，運(yùn)算放大器B的輸出連接場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管的輸出分別與立管壓力表(30)、套管壓力表(31)和節(jié)流閥開(kāi)度表(33)連接，鎖存器B的另一路輸出連接并口，并口的輸出連接泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū)動(dòng)器，泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū)動(dòng)器的輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器(32)、參數(shù)顯示器A(44)和參數(shù)顯示器B(47)；單片機(jī)的另一個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出口連接并行接口，并行接口連接驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的輸出與帶燈按鈕組連接；單片機(jī)的第三個(gè)輸入輸出口的兩位輸出經(jīng)鎖存器B連接地址譯碼器，地址譯碼器的輸出分別連接并行接口、DA轉(zhuǎn)換器和AD轉(zhuǎn)換器的選中端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式鉆井模擬器，其特征在于泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅(qū)動(dòng)器 包括地址緩沖器、數(shù)據(jù)緩沖器、比較器、譯碼器、撥碼開(kāi)關(guān)、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片和數(shù)碼管，地址 緩沖器和數(shù)據(jù)緩沖器的輸入端均連接到并口，數(shù)據(jù)緩沖器的輸出連接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片，數(shù) 碼管驅(qū)動(dòng)芯片輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器(32)、參數(shù)顯示器A(44)和參數(shù)顯示器B(47)的 數(shù)碼管；地址緩沖器輸出分別連接到比較器和譯碼器，比較器的另一個(gè)輸入端連撥碼開(kāi)關(guān)， 比較器的輸出連接譯碼器的使能端，譯碼器的一個(gè)輸出端連接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片的寫(xiě)控制 端，譯碼器的另一個(gè)輸出端經(jīng)觸發(fā)器連接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片的模式控制端。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式鉆井模擬器，它包括主控計(jì)算機(jī)、圖形處理計(jì)算機(jī)、阻流器控制臺(tái)和防噴器控制臺(tái)，主控計(jì)算機(jī)和圖形處理計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)串行接口分別與阻流器控制臺(tái)和防噴器控制臺(tái)連接；防噴器控制臺(tái)包括一個(gè)防噴器控制面板，防噴器控制面板上左側(cè)設(shè)有防噴器控制區(qū)、右側(cè)上部設(shè)有節(jié)流管匯控制區(qū)、右側(cè)下部設(shè)有高壓管匯控制區(qū)，阻流器控制臺(tái)包括一個(gè)阻流器控制面板。本實(shí)用新型將常規(guī)防噴器控制臺(tái)、節(jié)流管匯、高壓管匯和阻流器控制臺(tái)集成在一起，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)控制面板上對(duì)多個(gè)設(shè)備的模擬操作，提高了培訓(xùn)效率，縮短了培訓(xùn)周期、降低了培訓(xùn)成本，而且體積小，便于攜帶和使用。
文檔編號(hào)G09B25/02GK201556349SQ20092024311
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者梅大成, 胡衛(wèi)東, 趙剛, 鄭巧, 陳利學(xué), 龔捷 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)