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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

DesignofVirtualDrillersOperatingSystemonSemi-submersibleDrillingPlatform

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)

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:Invirtualdigitalworld,theVRcanconstructrealnaturalsceneandproducetheobjectswhichhumanswanttoshowandoperate.Duetotheoutstandingsuperiorities,suchassafetyandeconomicefficiency,theVRbecomesaneffectivesolutioninprocessingthehigh-endcomplexsystem.Thepurposeofthispaperistodesignavirtualoperatingsystemwhichcanbeusedtotraindeepwaterdrillingrigdrillersinordertosolvethedrillerstrainingproblemsofsemi-submersibledrillingplatformondeepwater.

Keywords:Virtualreality;Deepwaterdrillingrig;Drillingplatform;Drillersoperatingsystem

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

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。

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3DSMax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(VirtualReality,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

82首横圆AUTOMATIONPANORAMA2015.1

平台三维环境与司钻三维工作场景、虚拟钻井设备操作与运行控制、模拟基本钻井工艺过程与钻柱处理工艺过程、实际