在石油钻井过程中,如果控制不好会发生井涌甚至井喷,严重时会给国家财产和人民生命带来巨大损失,因此研制钻井仿真模拟培训系统,设计逼真的钻井场景,并将其应用于钻井技术人员的钻前培训,是保障钻井安全生产的关键环节。利用钻井仿真模拟培训系统,培训学员熟练、全面、系统地掌握操作技能,解决钻井过程中可能发生的井控问题,成为了钻井工作的重中之重。钻井仿真培训要求对钻井的各种工艺过程进行实时演示,如正常钻进、接单根、起下钻具、溢流关井以及井下事故的处理等。然而,现有的钻井仿真模拟培训系统主要以计算机模拟仿真为主,各种操作过程做成3D动画,然后根据操作由软件编程按帧播放。这种方法只能按照事先设计好的流程顺序播放,缺乏实时交互性,与真实环境差别很大,不能使学员熟练的掌握钻井井场的硬件操作。随着虚拟现实技术在各行业的模拟应用的快速发展,将虚拟现实技术用于钻井仿真培训会增强系统的交互性和沉浸感。为进一步提高现有钻井模拟培训系统的实时性、交互性、真实性,提出采用3DSMax与Unity3D虚拟现实平台相结合开发交互式三维虚拟钻井场景。首先,在3DSMax软件下采用不同的建模方法和相关技术,构建了井场中的井架、液气大钳、顶驱、转盘、卡瓦、钻杆以及水龙头等虚拟设备模型。然后,将构建的虚拟设备模型导入到U3d平台下,搭建井场虚拟场景。最后,对虚拟场景中钻井模型进行优化与分类,采用C#语言编程实现钻井设备模型的平移、旋转及拉伸等互动操作,并应用刚体碰撞、视角变换及声音特效等关键技术优化场景效果,逼真再现了钻井现场的真实场景。通过对钻井工艺流程的模拟仿真和无定序模拟操作表明,设计的钻井场景实时渲染效果良好、交互性强,能够满足钻井仿真培训系统的相关要求。