油田钻井虚拟仿真系统解决方案

目前在油田钻井领域，工作人员在上岗之前都要经过严格培训，这样才能实现标准化、规范化生产。由于实地操作培训往往受到现场环境和安全条件的制约，因此需要采用离岗培训。但目前的培训方法仅仅是靠理论讲解和外部观察，无法深入了解设备内部结构和运行状况，不能模拟事故状态，培训的效果受到限制。虚拟现实技术以其具有的沉浸感、交互性和构想性的特性，在一些特殊行业，如煤矿、油田、深海作业等领域发挥着重要的作用。目前，虚拟现实技术在油田油气集输三维仿真和井场安全操作仿真等方面得到了广泛应用，在员工培训方面起着越来越重要的作用。

本方案基于虚拟现实技术设计油田钻井虚拟仿真系统，利用3D建模软硬件（3DMax、3D扫描器等）构建井架、绞车、固控系统、柴油机、钻井泵、压风机、配电柜等实体三维模型，并采用三角网格算法进行优化，使用法线贴图减小模型容量，运用Virtools软件制作交互式的动态效果，全方位、不同视角展示钻井设备内部结构、模拟生产流程和事故状态。

在钻井培训中采用仿真试验技术,大大缩短培训时间,减少费用,降低了风险。由于利用虚拟样机代替物理样机,也可以对钻井产品进行创新设计、测试和评估,缩短开发周期,降低成本,改进产品设计质量,提高面向客户与市场需求的能力。由于是采用虚拟仿真系统,大大地降低了成本,提高了效率,使得安全性得到很好的保证,提高了面向客户和市场的能力。

钻井虚拟仿真系统是钻井过程的模拟,是培训钻井工程人员的系统。它属于动态仿真,同时也是一种视觉仿真,用可视化技术来模拟钻井过程,它是从司钻的角度来模拟钻井的操作流程。

方案核心

油田钻井虚拟仿真系统是一个集电子技术、计算机技术、数字仿真技术、多媒体技术等多种高新技术于一体的系统。它是用于培训钻井操作与井控技术的理想设备。

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系统组成

油田钻井虚拟仿真系统硬件由三维交互系统、立体显示系统、计如需查看更多请点击

硬件部分

在硬件设备中计算机系统级音响系统不做说明，主要熟说明三维交互系统和立体显示系统。

三维交互系统

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常用的数据手套有5DT数据手套、Cyberglove数据手套；空间位置追踪系统有 Polhemus电磁式空间位置追踪器、NDI位置追踪器、VMSENS惯性位置追踪系统；动作捕捉系统有A.R.T.光学动作捕捉系统。

立体显示系统

立体显示系统为用户提供逼真的沉浸式立体显示环境，是用户拥有身临其境的感觉，常见的立体显示系统有头盔式立体显示系统、显示器式立体显示器系统和三维立体投影系统三种，用户可根据实际的项目需求选择合适的立体显示系统，头盔式立体显示系统有VirtualResearch VR1280 虚拟现实头戴式显示器、Virtual Realities VR2200 头戴式显示器、Oculus Rift 头戴式显示器等；显示器式立体显示系统有Exceptional3D 裸眼立体显示系统、 VRLOGIC偏振立体显示系统；三维立体投影系统有三通道柱幕被动立体投影系统、双通道柱幕立体投影系统、四通道主动式立体CAVE系统等等，三维立体投影系统按不同的标准划分，可划分出多种不同类型，用户可根据实际需求选择其一即可。

软件部分

制作虚拟仿真系统主要分为三维模型制作和交互场景制作两大部分，分别由3D建模软硬件（3DMax、3D扫描器等）和Virtools来完成实现。如需查看更多请点击

常用的三维扫描器有Creaform 3D激光扫描、3D Camega三维扫描系统、Solutionix3D扫描系统等等，3D建模软件除3DMax外还有结合力反馈设备使用的Geomagic FreeForm Modeling Plus，如需查看更多请点击