半潜式钻井平台司钻虚拟操作系统设计.docxVIP

文献标识码：B 文章编号：1003-0492(2015)01-0082-02 中图分类号：TP273半潜式钻井平台司钻虚拟 文献标识码：B 文章编号：1003-0492(2015)01-0082-02 中图分类号：TP273 半潜式钻井平台司钻虚拟操作系统 设计 Design of Virtual Driller’s Operating System on Semi-submersible Drilling Platform 胡楠，王维旭，贺环庆，王兰（宝鸡石油机械有限责任公司，陕西 宝鸡 721002） 国都在竞相研究开发适应于深水的石油钻机。由于深水海洋石油 钻井的特殊性与复杂性，深水石油钻机无论从结构配置、功能及 操作复杂性和安全性诸多方面都面临着巨大的挑战。这对深水钻 机的操作者和管理者的素质提出了更高的要求，深水钻机虚拟操 作系统便应运而生。计算机数字仿真技术和虚拟现实技术的迅速 发展和广泛应用，为研制上述系统提供了基础的技术保障。 摘要：虚拟现实技术为在虚拟的数字世界中给人类营造真实的自然场景、 生成人类想要表现和操作的对象提供了极为有效的技术手段和方法，由于 其在经济性和安全性方面突出的表现，使其成为目前处理高端复杂系统相 关难题的有效解决方案。本文提出的半潜式钻井平台司钻虚拟操作系统设 计的主要目标是设计用于深水钻机司钻操作培训的虚拟操作培训系统，以 解决深水半潜式钻井平台司钻操作的培训难题。 关键词：虚拟现实；深水钻机；钻井平台；司钻操作系统 Abstract: In virtual digital world, the VR can construct real natural scene and produce the objects which humans want to show and operate. Due to the outstanding superiorities, such as safety and economic efficiency, the VR becomes an effective solution in processing the high-end complex system. The purpose of this paper is to design a virtual operating system which can be used to train deep water drilling rig ‘drillers in order to solve the drillers’ training problems of semi-submersible drilling platform on deep water. Key words: Virtual reality; Deep water drilling rig; Drilling platform; Drillers operating system 2 系统设计的总体思路与研发目标 早期的陆上石油钻井模拟器视景仿真系统大多采用3DS Max 建模，应用VC++与OpenGL图形编程技术对三维模型进行控制。 该方案技术难度高、编程工作量大、系统开发周期长，加之海上 钻井设备和工艺流程的复杂性，使得此种开发方案对系统的实时 性及场景的可控性都不能有效的给予保证，因此，必须寻找一种 有效地系统开发方法。 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真）是 一种先进的计算机仿真技术，它利用计算机生成三维的、基于感 知信息的模拟环境，并可使用户与虚拟环境进行交互。目前，虚 拟现实技术已经广泛应用于虚拟漫游、视景仿真培训以及科学可 视化等领域，这为研发深水石油钻机虚拟操作系统（钻机虚拟培 训器）提供了技术应用。 系统的总体架构采用桌面式VR系统，利用三维建模技术构建环 境场景、钻井平台、钻机系统的三维仿真环境，利用虚拟现实技术、 通讯接口技术和工业自动化控制技术实现虚拟钻井设备的实时交互。 依据深水石油钻机虚拟操作系统研制的总体思路，确定虚拟 操作系统的研发目标包括三方面内容： （1）实时模拟培训 深水钻机司钻实时虚拟操作培训系统应能具备模拟海洋钻井 1 引言 我国海岸线长达1.8万公里，居世界第四位。按照《联合国海 洋公约》的有关规定，我国主张的管辖面积达300多万平方公里， 接近陆地面积的1/3，拥有广阔的勘探面积。包括南海南部在内的 300多万平方公里的蓝色国土中，石油地质资源量约250亿吨，可 见我国海域油气资源潜力大，勘探前景良好。 随着世界范围内海洋石油勘探开发向深水方向进军，世界各 82 AUTOMATION PANORAMA 2015.1 平台三维环