基于VR技术的钻井工程三维动态仿真系统研究

发布时间：2020-03-23 07:36

【摘要】：钻井工程是获取石油资源的重要手段,它是一项技术复杂、成本高、采油风险高的工程。在实际的钻井工程中,经常由于操作人员的操作不当导致井喷、井涌等一些不安全事故的发生,对钻井工作人员的人身安全造成很大的伤害,同时也导致了一定的经济损失,因此,提高钻井工人的技术培训迫在眉睫。近几年,随着虚拟现实技术的不断发展,该技术已被应用到各个领域,用虚拟现实技术建立的各种虚拟仿真系统在培训方面发挥了重要的作用。若将虚拟现实技术应用到石油开采培训中,该技术具有的逼真性和沉浸感强等优点不仅可以减少培训成本,而且可以大大的提高培训效率。本文首先对石油钻井井场的设备、钻井操作流程等进行了分析,接着采用3D max三维建模软件对钻井设备进行了建模,再利用3D max对模型进行优化处理,并且组建了整个虚拟三维井场。然后借助虚拟仿真软件Unity 3D完成了虚拟漫游和对虚拟设备的交互控制,利用Unity 3D软件功能开发了钻井工程三维动态仿真系统软件。最后,借助Virtual Reality(VR)硬件设备实现了具有沉浸感的漫游,让体验者可以体验具有身临其境感的漫游。本文的主要研究内容有:(1)虚拟三维井场模型的创建。通过查阅相关资料和原始数据,借助3D max对石油钻井井场模型进行创建和优化,根据实际井场布局,完成逼真的虚拟三维井场的组建。(2)仿真系统软件的开发和交互控制的实现。借助Unity 3D的GUI功能设计整个系统的起始界面、主界面、二级界面,编写交互控制程序实现起下钻柱、下套管等设备操作。最后,使用Unity 3D实现钻井工程三维动态仿真系统的生成和发布。(3)基于VR的三维虚拟井场漫游的实现。通过对虚拟井场自然环境的构建,达到了虚拟场景与实际井场环境一致的要求。借助脚本编程完成了利用键盘按键操作的第一视角漫游,最后,利用VR硬件设备完成了软硬件的连接,将操作者带入身临其境的漫游中,实现了具有沉浸感的漫游。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE928;TP391.9

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本文编号：2596414