油田钻井安全培训系统研究

2022-09-12

在石油钻井过程中, 钻井现场施工人员一个微小的操作失误, 就容易造成钻井设备的损坏, 甚至出现油井报废、爆炸等严重的安全生产事故, 因此需要不断的加强钻井现场操作人员的培训, 提升钻井施工人员的业务素质, 避免由于人为原因而造成的各种安全事故。现阶段由于钻井现场施工人员的安全意识还不是很高, 安全培训的积极性不高, 钻井安全培训的交互性差, 导致了钻井事故发生的概率高, 其中不乏严重的安全事故, 钻井作业的安全性亟需提高。石油钻井安全培训的方法主要包括, 课堂讲课、在线培训、视频学习、模拟演练、现场实习等方式, 每个培训的方法都具有各自的优势, 例如课堂讲课的方法, 学习的内容较为系统和全面, 培训的范围较广, 但是课堂讲课的方法基本上依赖于课本, 不能够形象直观的将学习的内容展现出来, 视频学习的方法相对来说要直观一些, 但是学习的时间较长, 而且也不能够真实的操作。利用井控模拟设备模拟演练的方法, 可以取得较好的效果, 但井控模拟演练的培训成本较高。现场实习是最为实际有效的培训方法, 但是现场培训的安全性需要更加的注意。通过利用虚拟现实技术可以很好的进行钻井安全培训, 培训学习知识的真实性、直观性也较强, 既可以将钻井作业的安全知识呈现给培训者, 又避免了现场的实地培训安全性差的问题。

一、钻井安全培训虚拟现实技术研究

刺激反馈的作用表明, 通过对大脑进行有效合理的刺激, 可以不断的引导人进行正确规范的行为, 在安全培训的中, 将安全事故的后果作为大脑的刺激源, 可以有效持久的引导钻井作业人员的安全意识, 促使钻井作业人员严格的按照操作规范执行, 并且深刻的认识到违规操作后果的严重性, 从而减小钻井过程中各种事故的发生。钻井安全培训系统通过将钻井事故中设备损坏、井口爆炸、人员伤亡等画面全面的展现出来, 从而起到警示钻井培训员工的作用。钻井安全培训采用三维模拟的方法, 综合利用视频、声音、文字等方式, 将安全事故现场放在最重要的位置, 再辅以其他的媒体方式, 避免了培训系统的枯燥性。安全培训系统利用几个屏幕同时显示的方式, 解决了由于大距离的视频变化而造成视觉的跳变问题, 保证钻井培训系统的人性化。由于钻井现场的设备多、操作过程复杂, 如果全部采用程序建模的方式是不太现实的。设计的钻井安全培训系统利用3D建模的方法, 将井场的基础设备进行建模, 复杂设备利用三维建模呈现的方法, 易于实现而且较为形象逼真。通过采用虚拟现实语言VRML来完成三维建模培训系统中的人机交互、场景获取等任务, VRML语言可以完成培训系统中一些基本交互功能, 而较为复杂的交互功能则需要其他程序语言的支持。钻井安全培训系统首先要将钻井培训的基本信息输入到系统中, 例如钻井的井场信息, 钻井的现场的各个部分的布置, 各个设备的形状尺寸, 操作人员的位置分配等信息, 每个钻井设备的型号、功能、颜色、操作规范、工作原理等信息要齐全。钻井的工艺流程要明确表示, 包括钻井的提升系统、动力系统、泥浆系统等流程。钻井过程中可能存在的危险及危险源要进行明确的标注, 对于各种潜在危险和危险源的预防措施要到位。各种钻井安全事故的信息, 包括事故的原因、事故的发展、事故造成的后果等, 尽量多收集图片和视频, 这样能够更形象直观的表示出钻井安全事故整个过程。钻井安全培训虚拟现实系统采用三层的框架结构, 包括系统的界面层、通信信息层和功能层。系统的界面层是系统的显示界面, 包括培训系统的页面和工作场景, 通信信息层主要任务是完成系统接口和内部程序之间信息的传输, 功能层是系统主要的内部处理部分。三层的培训系统可以满足相应功能的需要, 而且预留的后续模块接入口, 可以方便以后功能的扩充, 根据实际需要可以进行相应模块的删除和增加, 系统的各参数均采用标准参数, 系统模块发生变化后, 也可以方便的接入和进行信息沟通。

二、油田钻井培训虚拟现实系统的使用

钻井培训虚拟现实系统完成后, 安装到计算机中, 培训学员利用登陆界面可以登陆到培训系统中, 系统将学员的登陆信息和成绩进行相应的记录。培训人员可以根据自己的需求选择相应的模式, 其中系统提供的模式有演示模式、操作模式和浏览模式。其中浏览模式主要是为新学员提供的, 在浏览模式中培训人员可以根据自己的需求, 浏览自己想要学习的设备和流程, 浏览模式的主动性强, 可以充分发挥学员的学习积极性, 使学员尽快的进入状态。演示模式的学习, 需要对钻井设备和流程具有一定的认识基础。演示模式主要是钻井各个环节和流程的演示, 学员进入到演示模式后, 可以根据自己的需要进行钻井各个流程的演示学习, 根据钻井每个流程设备和工作时间的不同, 需要选择最佳的演示观看位置, 最大限度的将流程的每个部分都表示清楚。通过浏览演示两个阶段的学习后, 就可以使用系统的关键部分操作模式, 进入到操作模式后, 培训人员可以选择按钻井岗位和按钻井流程两种角色进入操作模式, 例如当学员按照司钻的岗位模式进入系统后, 学员就可以一步一步的进行司钻的各项操作, 每一个操作都是人机交互的, 如果哪个操作出现操作错误, 就会直接显示出由于该错误操作而造成事故的图片和视频, 从而给培训人员强烈的视觉冲击, 增强系统的警示作用。事故播放完毕后, 再回到系统的主界面, 再依次的进行各项操作, 直到培训人员将所有的操作都正确完成。

结束语

钻井安全培训是保证钻井安全生产的重要措施, 只有不断的加强钻井施工人员的安全培训, 才能够有效的避免由于人为原因而造成的钻井安全事故。钻井安全培训采用三维模拟的方法, 综合利用视频、声音、文字等方式。钻井安全培训虚拟现实系统采用三层框架结构, 包括系统的界面层、通信信息层和功能层。通过研究为不断的提高钻井培训的质量奠定了基础。

摘要：钻井是石油开采中重要的过程, 石油钻井涉及的设备数量多、规模大, 而且需要各个部分的配合密切, 如果不能够做好相应的安全管理, 很容易造成各种各样的钻井作业安全事故, 因此需要不断的加强油田钻井安全培训。文章通过研究分析, 提出了一种仿真程度高、重交互的钻井安全培训系统, 分析了系统的功能和结构, 通过研究对于提高油田钻井安全培训的质量和效率具有重要的意义。

关键词：油田,钻井,安全,培训,系统,结构