油田鉆井虛擬仿真系統解決方案

目前在油田鉆井領域，工作人員在上崗之前都要經過嚴格培訓，這樣才能實現標準化、規范化生產。由于實地操作培訓往往受到現場環境和安全條件的制約，因此需要采用離崗培訓。但目前的培訓方法僅僅是靠理論講解和外部觀察，無法深入了解設備內部結構和運行狀況，不能模擬事故狀態，培訓的效果受到限制。虛擬現實技術以其具有的沉浸感、交互性和構想性的特性，在一些特殊行業，如煤礦、油田、深海作業等領域發揮著重要的作用。目前，虛擬現實技術在油田油氣集輸三維仿真和井場安全操作仿真等方面得到了廣泛應用，在員工培訓方面起著越來越重要的作用。

本方案基于虛擬現實技術設計油田鉆井虛擬仿真系統，利用3D建模軟硬件（3DMax、3D掃描器等）構建井架、絞車、固控系統、柴油機、鉆井泵、壓風機、配電柜等實體三維模型，并采用三角網格算法進行優化，使用法線貼圖減小模型容量，運用Virtools軟件制作交互式的動態效果，全方位、不同視角展示鉆井設備內部結構、模擬生產流程和事故狀態。

在鉆井培訓中采用仿真試驗技術,大大縮短培訓時間,減少費用,降低了風險。由于利用虛擬樣機代替物理樣機,也可以對鉆井產品進行創新設計、測試和評估,縮短開發周期,降低成本,改進產品設計質量,提高面向客戶與市場需求的能力。由于是采用虛擬仿真系統,大大地降低了成本,提高了效率,使得安全性得到很好的保證,提高了面向客戶和市場的能力。

鉆井虛擬仿真系統是鉆井過程的模擬,是培訓鉆井工程人員的系統。它屬于動態仿真,同時也是一種視覺仿真,用可視化技術來模擬鉆井過程,它是從司鉆的角度來模擬鉆井的操作流程。

方案核心

油田鉆井虛擬仿真系統是一個集電子技術、計算機技術、數字仿真技術、多媒體技術等多種高新技術于一體的系統。它是用于培訓鉆井操作與井控技術的理想設備。

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系統組成

油田鉆井虛擬仿真系統硬件由三維交互系統、立體顯示系統、計如需查看更多請點擊

硬件部分

在硬件設備中計算機系統級音響系統不做說明，主要熟說明三維交互系統和立體顯示系統。

三維交互系統

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常用的數據手套有5DT數據手套、Cyberglove數據手套；空間位置追蹤系統有 Polhemus電磁式空間位置追蹤器、NDI位置追蹤器、VMSENS慣性位置追蹤系統；動作捕捉系統有A.R.T.光學動作捕捉系統。

立體顯示系統

立體顯示系統為用戶提供逼真的沉浸式立體顯示環境，是用戶擁有身臨其境的感覺，常見的立體顯示系統有頭盔式立體顯示系統、顯示器式立體顯示器系統和三維立體投影系統三種，用戶可根據實際的項目需求選擇合適的立體顯示系統，頭盔式立體顯示系統有VirtualResearch VR1280 虛擬現實頭戴式顯示器、Virtual Realities VR2200 頭戴式顯示器、Oculus Rift 頭戴式顯示器等；顯示器式立體顯示系統有Exceptional3D 裸眼立體顯示系統、 VRLOGIC偏振立體顯示系統；三維立體投影系統有三通道柱幕被動立體投影系統、雙通道柱幕立體投影系統、四通道主動式立體CAVE系統等等，三維立體投影系統按不同的標準劃分，可劃分出多種不同類型，用戶可根據實際需求選擇其一即可。

軟件部分

制作虛擬仿真系統主要分為三維模型制作和交互場景制作兩大部分，分別由3D建模軟硬件（3DMax、3D掃描器等）和Virtools來完成實現。如需查看更多請點擊

常用的三維掃描器有Creaform 3D激光掃描、3D Camega三維掃描系統、Solutionix3D掃描系統等等，3D建模軟件除3DMax外還有結合力反饋設備使用的Geomagic FreeForm Modeling Plus，如需查看更多請點擊