海上钻井平台三维建模、3D可视化、数字孪生及Web3D展示技术融合,为海上石油钻井行业带来革命性变革,显著提升作业效率、安全性和管理水平。以下从技术实现、应用场景及优势等方面展开介绍:
技术实现
海上钻井平台相关技术实现涵盖多个环节。在三维建模方面,可通过专业软件如Solidworks、AutoCAD、UG、ProE、Creo等,依据真实数据对海上钻井平台进行高精度建模,包含主要部件,以用于学习、设计等。也可使用OrcaFlex软件进行海上钻井平台建模,直接使用软件new vessel功能,设置模型的各项参数(坐标、质量、惯性矩、水动力系数)即可建成海上平台浮体模型。
3D可视化方面,可实现海上平台利用吊柱和吊钩针对海中设施进行捞起、移动、放置等操作,直升机与轮船配合海上平台进行相关施工操作,同时搭配作业环境参数信息的展示,呈现出海上作业平台施工时的三维可视化效果。还能通过VR虚拟仿真技术,立体化呈现钻井平台三维仿真模型和周围环境,用户可对三维模型进行360度全景交互查看。
数字孪生方面,通过创建钻井设备的数字孪生型,可实时监测设备状态、性能和健康状况,预测设备故障并提前采取维护措施,减少停机时间和维修成本;利用钻井平台的数字孪生模型,可进行钻井过程的仿真优化,通过模拟各种不同的条件和参数,找到最佳的钻井方案,减少钻井时间、提高效率并降低事故风险;通过数字孪生模型,可对钻井平台上的各种风险进行评估和管理,模拟钻井过程中的危险情景,预测潜在的事故风险,并采取相应措施来减少风险发生的可能性。
Web3D展示方面,将Web3D建模与H5三维交互展示技术融合,构建逼真的三维虚拟场景,将石油钻井设备、工艺流程等以全方位、立体化的形式呈现出来。在H5三维交互展示平台上,用户能通过鼠标或手势操作,自由旋转、缩放设备模型,从各个角度细致观察设备的外观构造,还可实现模型的剖切展示,深入了解设备内部的机械结构、管路连接等。
应用场景
该技术在多个场景中发挥重要作用。在设备展示与维护方面,通过三维建模和Web3D展示,可对钻机、井架、泥浆泵等各类石油钻井设备进行高精度建模和展示,用户能深入了解设备内部结构,对于设备的安装调试、维修保养具有极高的实用价值。利用数字孪生技术实时监测设备状态,有助于预测设备故障,提前采取维护措施。
在工艺流程模拟与优化方面,以动态模拟的形式,将钻井平台搭建、钻头钻进地层、泥浆循环到完井测试等一系列复杂流程生动呈现。用户可控制模拟进度,深入了解每个步骤的原理与操作要点,技术人员可据此进行方案论证、优化工艺流程。例如,工程师在设计新的钻井方案时,可通过三维交互展示对不同钻进参数下的流程进行模拟分析,提前预估可能出现的问题,优化方案,降低实际作业风险。
在培训与演练方面,数字孪生和三维可视化技术为操作人员提供了逼真的操作环境,使得培训和演练更加接近实际操作。新员工可通过交互操作,自主探索设备每个部件的位置与功能,相比传统培训方式,理解更深刻,学习效率大幅提高。
在实时监控与决策支持方面,海上钻井平台实时数据可视化展示系统,可将石油石化的海量空间组成要素,如油井、管线、储油罐等进行空间地理分析,并进行可视化展示。通过对接海上钻井平台监控和传感器的实时监测画面和数据,按照优先级分类分层呈现在大屏中,当发现异常情况时,系统会发出实时预警,有效避免事故的发生。通过对数据进行可视化处理,可将繁杂、大量的数据转化为直观的图表和图形,方便用户结合当下情况进行预测,减少风险出海,提高决策的准确性和效率。
优势
该技术融合具有多方面优势。在提高效率方面,通过仿真优化钻井方案、模拟工艺流程等,可减少钻井时间、提高作业效率。例如,利用数字孪生找到最佳的钻井方案,能降低实际作业风险,提高钻井效率。
在保障安全方面,实时监测设备状态、评估和管理风险、提前发出预警等,有助于保障海上钻井作业的安全。比如,数字孪生技术可预测设备故障,提前采取维护措施,减少因设备故障引发的事故;通过模拟危险情景,采取相应措施减少风险发生的可能性。
在降低成本方面,预测性维护减少了意外故障和昂贵的维修费用,优化工作流程降低了维护成本和防止停机,从长远来看可节省大量资金。
在提升管理水平方面,三维可视化和数字孪生技术为管理人员提供了直观、准确的信息,便于做出科学、有效的决策,实现对整个施工项目或作业过程的科学、有效管理。