三维设计闸板防喷器场景动画

毕业设计（论文） 摘 要 随着新时代高新技术的发展，三维技术的逐步成熟，三维技术的应用越加广 泛。在油田的建设中，信息化油田已经成为大势所趋，本文结合油田油井的井喷 现象，针对三维技术在闸板防喷器的应用进行可行性研究，运用三维技术，将闸 板防喷器的仿真效果逼真的展示出来。 三维技术的应用主要是运用三维技术建模，渲染，成图等技术对闸板防喷器 数据进行展示。通过详细的问题定义与需求分析对闸板防喷器的仿真进行了合理 的设计，运用 3dmax 开发软件进行三维建模、渲染、成图等。运用 photoshop 软 件对模型材质进行优化以达到更加逼真的效果，运用 AE 和 Realflow 软件对模型 进行最后的合成以及粒子效果演示。RealFlow 流体模拟软件打破了三维动画软件 中的粒子系统功能的局限性，真实模拟出设备内部流体的运动和变化，直观表现 闸板防喷器开井与关井时防止井喷等较真实的特效。 通过本系统的应用，可以直观模拟作业过程，使岗位员工能够对闸板防喷器 的内部结构有充分的认识，不仅降低了传统教学可能产生操作事故的危险，也降 低了培训费用，得到良好的教学效果。 关键词：闸板防喷器；三维建模；渲染；粒子系统 毕业设计（论文） Abstract With the development of new high-tech in the new era, three-dimension technologies have been matured gradually and the applications in three-dimension technology is increasingly wide. In oil field construction, the information based on oil field has become the general trend. The article combined the blowout phenomenon with oil wells and oil field, aiming at the feasibility study for the application of 3D technology in ram blowout preventer, and use 3D technology to show the vivid simulating result of ram blowout preventer. Mainly, the application of three-dimension technology is modeling by using three-dimension technology, rendering, mapping as well as other operations to display the dates of ram blow preventer. Through the detailed issue definition and analysis with requirements make reasonable design for the simulating of ram blow preventer, using 3DMAX software to process a three-dimensional modeling, making rendering and mapping and so forth. We use Photoshop software to optimizes the materials of modeling in order to achieve more realistic results, making the final conjunction of modeling and displaying the result of particle by the software of AE and Realflow. The RealFlow fluid simulation software break the particle system functionality limitations of 3D animation software, simulates the movement and changes of the fluid actually inside the device and performs directly the realistic special efficiency of oil blowout preventer when ram blowout preventer opened wells and closed wells. By application of this system, we can simulate operation procedure intuitively, and the trainees can get a sufficient recognitions to the inside structure of ram blowout preventer. It not only reduces the danger which may occur operation accidents in the tradional teaching, but also the training fees, and we get favourable training effects. Key words: ram blowout preventer;3D modeling;rendering;Realflow 毕业设计（论文） I 目 录 第第 1 1 章章 概述概述1 1 1.1 选题背景及意义1 1.2 闸板防喷器 2 1.3 我国闸板防喷器的发展方向 6 第第 2 2 章章 系统分析系统分析7 7 2.1 闸板防喷器三维技术开发的背景和意义7 2.2 闸板防喷器虚功能实现与仿真系统需求分析8 第第 3 3 章章 闸板防喷器功能的仿真闸板防喷器功能的仿真9 9 3.1 开发工具简介 9 3.2 闸板防喷器的设计.13 第第 4 4 章章 闸板防喷器功能的实现闸板防喷器功能的实现1515 4.1 三维场景的构建.15 4.2 闸板防喷器 Realflow 制作粒子 23 结结 论论3030 参考文献参考文献3131 致致 谢谢3232 毕业设计（论文） 1 第 1 章 概述 所谓三维技术就是利用计算机进行动画的设计与创作，产生真实的立体 场景与动画。而动画的基本原理是利用人得视觉暂留，当许多动作连续的单 张图象以至少每秒 12张得速度播放，我们就认为这些图象是连续的，活动的。 随着计算机的速度越来越快、图形处理、数据存储和网络功能的越来越强， 电脑三维动画制作也从实验室走向应用。 一般说来，传统的手工动画制作要完成一分钟的动画制作，就得手工绘 制720张以上的图片。尽管其中也有制作技巧可以节省部分工作量，但是制 作过程还是相当繁琐的，一般人根本无法参与这样的动画制作活动。与传统 的二维手工制作的动画相比，电脑第一次真正地使三维动画成为可能，极大 地提高了工作效率，增强了动画制作效果。利用电脑进行三维动画的创作不 仅使动画制作摆脱了传统的手工劳动的繁琐，把人真正地解放出来，也使动 画制作跨入一个全新的时代同时使每个人都有了充分展示自己的才华、进行 创造性劳动的机会，因此三维技术收到了广泛的欢迎 1。 1.1 选题背景及意义 随着我国信息化水平的提高，以三维技术为代表的信息技术已渗透到油 田的信息化建设中去了。三维技术在油田技术中的应用，是以计算机技术、 多媒体技术和大规模存储技术为基础，运用三维技术实现防喷器的信息，达 到清晰直观的现场演示的情况。是油田信息化建设的一个重要组成部分。主 要运用，建模，渲染，成图，切图等技术，对闸板防喷器进行直观的演示， 使油田技术能够更清晰、直观、逼真的显示给油田工人。 三维技术在油田技术闸板防喷器的应用是油田信息化建设的一个重要方 面，目前，世界上许多著名的大油田都实现了油田信息化的建设。随着油田 开采难度的增大，钻井开发过程中的各种作业工艺越来越复杂，安全生产问 题日益突出，急需开发钻井仿真系统对钻井工程技术人员和现场工作人员进 行安全操作技术培训。钻井仿真系统包括硬件仿真控制台、模型计算和三维 场景显示三个子系统，其中三维场景显示子系统能否逼真地再现钻井现场的 实际场景，对整个培训的效果影响非常大。目前国内很多其他油田城市也实 现了油田技术的数字化。 三维技术将是继多媒体、计算机网络之后，最具有应用前景的一种技术。 毕业设计（论文） 2 它可应用于建模与仿真、科学计算可视化、设计与规划、教育与训练、医学、 艺术与娱乐等方面。三维技术是一项综合的技术，涉及计算机科学、电子学、 心理学、计算机图形学、人机接口技术、传感技术及人工智能技术等。这种 技术的特点在于，运用计算机对现实世界进行仿真，创建与现实社会类似的 环境，使用户在该环境完成与现实环境一样的体验，从而降低在现实环境中 不可避免的高成本、高危险等诸多问题。 1.2 闸板防喷器 1.2.1 闸板防喷器的概述 闸板防喷器是井口防喷器组的重要组成部分。利用液压推动闸板即可封 闭或者打开井口。闸板防喷器的种类很多，但根据所能配置的闸板数量可分 为单闸板防喷器、双闸板防喷器、三闸板防喷器；按闸板开关方式可分为液 压闸板防喷器和手动闸板防喷器；按锁紧方式可分为手动锁紧闸板防喷器和 页岩锁紧闸板防喷器；按侧门开关方式不同可分为旋转式侧门闸板防喷器和 直线运动式侧门闸板防喷器。目前，钻进作业所用的闸板防喷器，从结构形 式上有RSC型（铸造结构）和 RSF型（锻造结构）两大类 2。 国内常用的主要有但闸板防喷器与双闸板防喷器，其中双闸板防喷器应 用更为普遍。 1.2.2 闸板防喷器的功能 1.井内有钻具时，可用与钻具尺寸相应的半封闸板封闭井口环形空间。 2.当井内无钻具时，全封闸板能全封闭井口。 3.需将井内钻具剪断并全封井口时，可用剪切闸板剪切井内钻具全封井 口。 4.某些闸板防喷器的闸板允许称重，可用以悬挂钻具。 5.闸板防喷器的壳体上有侧孔，可使用侧孔节流泄压。 6.闸板防喷器可用来长期封井。 闸板防喷器的功用虽如上述，但在具体使用时仍有所限制。剪切闸板主 要用于深井、超深井、高油气比井和 “三高井” 。国产闸板防喷器的半封闸 板，一般不能悬挂钻具。从国外进口的闸板防喷器有的允许承重，有的则不 允许承重。利用壳体侧孔节流泄压时，井内高压流体将严重冲蚀壳体，从而 影响壳体的耐压性能。因此，通常不使用壳体侧孔放喷，侧孔用盲板封闭。 闸板防喷器的闸板分全封闸板和半封闸板。闸板防喷器应备有一副全封闸板 及若干副半封闭闸板。 毕业设计（论文） 3 1.2.3 闸板防喷器的工作原理 一、液压动作 闸板防喷器的关井、开井动作是靠液压实现的。关井时，来自控制系统 装置的高压液压油进入两侧油缸的关井油腔，推动活塞与活塞杆，使左右 闸板总成沿着闸板室内导向筋限定的轨道，分别向井眼中心移动，同时开 井油腔里的液压油在活塞推动下，经液控管路流回控制系统装置油箱，实现 关井。开井动作时，高压液压油进入两侧油缸的开井油腔，推动活塞与闸板 迅速离开井眼中心，闸板缩入闸板室内，同时，关井油腔里的液压油则经液 控管路流回控制系统装置油箱，从而实现开井。 因此，壳体的上下铰链座的液压油接头与控制系统装置的液控管线在安 装连接时，不能接错，否则将导致关井、开井动作错误。 二、闸板防喷器的密封 为了保证闸板防喷器的封井效果，以下密封必须可靠： 1. 闸板与管子的密封 闸板胶芯的前部依靠活塞推力，橡胶抱紧管 子从而实现密封。当橡胶严重磨损或撕裂时，井内高