Цифровой двойник буровой установки БУ 5000/320ЭУК-Я. Ключевые преимущества
Коротко о проекте:
https://rutube.ru/video/3a311711507a4bc70d255806d55f6bcd/
https://vk.com/video-70131412_456270296
Цель — формирование знаний, умений и навыков персонала. Перенос навыков на условия реальной работы.
Задачи:
Приобретение практических навыков безопасного ведения работ при строительстве скважин на нефть и газ.
Обучение и приобретение практических навыков выполнения работ по предупреждению, локализации и ликвидации газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов при строительстве скважин на нефть и газ.
Непрерывный и периодический контроль и тестирование уровня знаний и навыков ведения технологического процесса и локализации аварийных ситуаций.
Повышение качества подготовки рабочих и инженерно-технических работников, занятых ведением технологического процесса и эксплуатацией оборудования.
Снижение вероятности аварийных ситуаций, возникающих вследствие проявления человеческого фактора.
Преимущества:
1- Масштабируемость.
1 — От полной копии кабины бурильщика до планшета
Программно-аппаратная реализация с точной копией управления кабины бурильщика на базе системы формирования виртуальной реальности (VR) (рабочее место обучаемого — бурильщика)
ноутбуки с системой формирования виртуальной реальности (VR) (рабочие места обучаемых — помощников бурильщиков)
ноутбук (рабочее место инструктора)
планшеты.
+ Дистанционное бурение!
+ Возможность дистанционной работы обучаемых по сети интернет !
2 — Полная визуализация всех основных и вспомогательных систем буровой, всех инструментов и приспособлений. Учет климата севера ХМАО т ЯНАО (климатическое исполнение имитируемого оборудования)
2 — Визуализация 100% основного и 100% вспомогательного оборудования
Буровой насос УНБТ-950А
Вертлюг УВ-320МА
Талевая система 5×6
Вышка ВМА-45–320
Ротор Р-700
Лебедка ЛБУ-37–1100
Кронблок — УКБА-6–400
Крюкоблок — УТБК-5–320
Талевый блок– УТБА-5–320
Лебедка: электродвигатель 4ПС-450–1000-УХЛ2
Буровой насос: электродвигатель 4ПС-450–1000-УХЛ2
Циркуляционная система ЦС5000ЭР
Верхний привод TD-350-HT (Bentec)
Полати
Крепление мертвого конца
Подвеска вертлюга
Мостик
Вибросито
Ситогидроциклонный сепаратор
Пескоотделитель
Илоотделитель
Центрифуга
Дегазатор
Гидросмеситель
Емкость приготовления
Емкость сливная
Емкость забора
Стояк
Водяной насос
Пульт бурильщика
Верхний привод
Трубные ключи АКБ
Механический ключ
Клинья ротора
Безопасная труба/квадратная труба
Замки трубные
Долота
Превентор (схема ОП-5)
Гидростанция управления
Вспомогательная лебедка
Элеватор
Грязевик
Сепаратор
Блоки приготовления
Обвязка буровой….
Ресивер
Компрессор
КПП лебедки
Возможность выбора конфигурации оборудования (роторное бурение, верхний привод, варианты АБК, насосов и т.д.)
3 — Полная визуализация подземной части
3 — Визуализация 100% оборудования и процессов под землей
Скважина
Бурильная труба
Утяжеленные бурильные трубы (УБТ)
Толстостенные бурильные трубы (ТБТ)
Ведущие бурильные трубы
Породоразрушающий инструмент
Забойные двигатели
Перепускной (переливной) клапан
Переводник
Шламометаллоуловитель (ШМУ)
Клапаны обратные
Механизм искривления
Калибраторы и центраторы
Стабилизаторы
Расширители
Ясс
Роторные отклонители
Забойные телеметрические системы (MWD), системы каротажа в процессе бурения (LWD) и роторные управляемые системы (РУС)
4 — Полная визуализация всех применяемых инструментов и приспособлений
4 — Полная визуализация всех применяемых инструментов и приспособлений
5 — Реальные геологические разрезы месторождений РФ, полный спектр типов скважин (наклонные; вертикальные; горизонтальные; многозабойные; многоствольные; «Fishbone»)
5 — Реальные геологические разрезы и типы скважин
6 — Экспертность и взаимодействие с ведущими компаниями РФ — производителями оборудования
6 — Передовое отечественное оборудование и технологии
Завод бурового оборудования (Оренбург)
Кенера (Тюмень)
Уралмаш (Екатеринбург)
БК Евразия
……
7 — Наличие виртуального (на базе ИИ) инструктора + станция реального инструктора
7 — Виртуальный инструктор на базе ИИ + удобство для реального инструктора
Возможности и режимы работы виртуального инструктора:
В режиме «Обучение» доступны указания по правильному выполнению работ (подсказки), неверные действия не допускаются и обучаемый получает указания о том, как выполнить действия правильно.
В режиме «Экзамен», в отличие от режима «Обучение», в процессе выполнения учебного задания, обучаемый не получает дополнительной информации (подсказок), результат выполнения задания (оценка) выставляется автоматически.
В режиме без использования сценариев — инструктор может выбрать любое ранее сохраненное стартовое состояние и ставить задачу самостоятельно. Оценка результатов в данном случае также происходит самостоятельно.
Примеры сценариев:
Изучение конструкции буровой установки
Изучение конструкции скважины и бурильной колонны
Спускоподъёмные операции
Замена поршней/втулок на насосе
Выявление неисправностей и замена клапанов насоса
Проходка (бурение) верхним приводом
Спуск обсадной колонны и цементирование
Правила безопасности (выявление нарушений при бурении)
Правила безопасности (выявление нарушений при производстве работ на высоте)
Правила безопасности (выявление нарушений при производстве грузоподъемных работ)
Закрытие скважины
Глушение методом бурильщика
Глушение объемным методом
Заполнение листа глушения
Действия персонала при выполнении ПЛАС:
Проверка в начале работы смены
ГНВП во время бурения (промывки) скважины
ГНВП при СПО
ГНВП при спуске обсадной колонны
ГНВП при отсутствии бурильных (обсадных) труб в скважине и ГФР
ГНВП, открытый фонтан
Глушение после ГНВП
Дополнительные сценарии — выполнение типовых операций:
Проходка (бурение) роторное
Проходка (бурение) роторное + забойный двигатель (ВЗД)
Замена долота и компоновки бурильной колонны (определение износа, замена)
Промывка скважины
Ремонтные/ловильные работы
Вышкомонтажные работы
Дополнительные сценарии — для помощников бурильщика и механиков :
Замена поршней/втулок на насосе
Выявление неисправностей и смена сеток в виброситах
Выявление неисправностей и замена элементов песко/ило отделителей
Замена каната
Текущее обслуживание и ремонт система БУ
Геофизические исследования скважины в процессе бурения
Отбор керна
8 — Многопользовательский режим + VR + агенты
8 — Многопользовательский VR-режим
Возможность обучения полного состава вахты (бурильщик + помощники бурильщика + супервайзер + мастер + механик). При отсутствии одного или нескольких участников — его функции выполняет модель агентов в соответствии с регламентом.
9 — Расширенная поддержка систем формирования виртуальной реальности (VR)
9 — Расширенная поддержка систем формирования виртуальной реальности (VR)
10 -Высокоточная мультифизическая модель 100% процессов
10 -Высокоточная мультифизическая модель 100% процессов
Полная математическая модель оборудования и процессов, а не только модель ГНВП.
Математическая модель — система математических соотношений, описывающих с требуемой точностью имитируемый объект или процесс. Высокая адекватность и универсальность модели тренажера определяет соответствие поведения реальной системы и поведения модели в штатном и аварийном режимах. Под адекватностью понимается способность модели отражать заданные свойства объекта с приемлемой точностью. Универсальность модели определяется количеством параметров, учитываемых в процессе имитации. При необходимости модель может учитывать деформирование твёрдых тел (акустическое воздействие, устойчивость, механику разрушения), теплоперенос (теплопроводность, конвекция и излучение), акустические явления, химические реакции, электромагнитные эффекты, воздействие на экосистему и т.д.
Мы применяем как аналитические (основанные на экспериментальных данных отношения) и численные методы конечных элементов (МКЭ) и метод решёточных уравнений Больцмана (численном методе моделирования гидродинамики Lattice Boltzmann Method, LBM). Мы используем LBM для моделирования многофазных потоков, моделировании потоков в пористых средах, имитации поведения бурового раствора в затрубном пространстве и т.д. МКЭ применяется нами для моделирования напряжённости конструкции и деформаций.
11 — Встроенный редактор технологической схемы систем буровой установки
11 — Редактор технологической схемы систем буровой установки
Собственная запатентованная технология автоматического синтеза математической модели объекта. Технология повышает качество и технико-экономический уровень создаваемых математических моделей. Адекватность и универсальность моделей находится на уровне ведущих мировых компаний.
Создан и тестируется экспериментальный модуль на основе модифицированного метода решетчатых уравнений Больцмана (LBM). Создан и используется последовательная схема расчетов- на базе решения линейных уравнений для нахождения начальных условий с последющим решением с использованием прямых численных итерационных методов на основе найденного приближенного решения и величины шага.
Универсальные математические модели оборудования:
Запорно регулирующая арматура, гидро- пневмо- трубопровод
Пласты-Скважины
Обратные клапаны
Динамические насосы и компрессоры
Объемные насосы и компрессоры
Подогреватели
СППК
Измерительные приборы (манометры, термометры, расходомеры)
Специализированные мат.модели аппаратов нефтегазовой промышленности и т.д.
математическое обеспечение — совокупность математических методов, моделей и алгоритмов для выполнения проектирования ЦОР (цифровые образовательные ресурсы);
Моделирование и симуляция физических процессов по направлениям
Гидродинамика и теплопередача (модифицированная сетчатая модель Больцмана)
Электродинамика и оптика
Механика (Классическая, Релятивистская, Механика сплошных сред (Гидродинамика, Пневматика, Гидростатика)
Химия
Акустика
Оптика
Механика твёрдого тела
Термодинамика жидкостей и газов. Доступные термодинамические модели:
Идеального газа; Пенга-Робинсона; Пенга-Робинсона (с модификацией Тву); Соаве-Редлиха-Квонга; Соаве-Редлиха-Квонга (с модификацией Граборски-Дауберта).
Для смесей жидкостей доступны следующие термодинамические модели: Чао-Сидера (с модификацией Грейсона-Стрида); Уилсона; NRTL; UNIFAC VLE; UNIQUAC; Регулярного раствора;
Расширенная модель регулярного раствора; Идеального раствора.
программное обеспечение — компьютерные программы, реализующие проектирование и предоставление ЦОР;
встраиваемый мультипарадигменный язык LUA, интеграция / имплементация
стандартов и спецификаций OPC, IEEE1516, XAPI
интеграция с OpenModelica
информационное обеспечение — базы данных, содержащие информацию, необходимую для проектирования ЦОР;
База данных фазовых состояний веществ
База данных плотности, теплоемкости, молекулярной массы веществ и т.д.
Высокая точность предоставления компонентного состава нефти и попутного газа:
Фракционный состав нефти от C1 до С40+
Метан CH4
Этан C2H6
Пропан C3H8
И-Бутан iC4H10
Бутан C4H10
И-Пентаны iC5H12
Пентан C5H12
И-Гексаны
Гексан C6H14
И-Гептаны
Бензол C6H6
Гептан C7H16
И-Октаны iC8H18
Толуол C7H8
Октан C8H18
И-Нонаны iC9H20
Нонан C9H20
И-Деканы iC10H22
Декан C10H22
Углекислый газ CO2
Азот N2
Сероводород H2S
Высокоточная имитация автоматики (АСУ ТП нижний и верхний уровень)
Имитация управляющих устройств
Имитация датчиков
Имитация алгоритмов контроллеров
Имитация системы верхнего уровня (SCADA)
12 — Встроенный редактор учебных сценариев
12 — Редактор учебных сценариев
Линейная и нелинейная структура
Развитые механизмы ветвления сценария
Развитые механизмы задания последствий действий или условий
Простой графический редактор
Связь с математическим описанием объекта
13 — Изучение работы оборудования, выявление неисправностей и настройка
Изучение назначения оборудования, его состава оборудования, принципа действия, процедур настройки, диагностики и ремонта.
Наличие интерактивных методических материалов с переходом в 3D и обратно
4 — Алгоритмы АСУТП на базе математических моделей для имитации управления процессами в реальном времени
14 — Алгоритмы АСУТП на базе математических моделей для имитации управления процессами в реальном времени
Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) являются критически важными системами, обеспечивающими стабильную работу производственных предприятий и организаций. Для обучения и подготовки персонала часто используются специализированные тренажеры, имитирующие работу реальных систем.
Тренажеры АСУТП позволяют моделировать различные ситуации, возникающие в процессе работы реальной АСУТП, и дают возможность обучающимся отработать навыки работы с системой в безопасной среде.
Имитация АСУТП в тренажерах включает в себя моделирование оборудования, датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров и других компонентов системы. Тренажеры обычно разрабатываются с использованием современных технологий и программного обеспечения, что позволяет создавать реалистичные модели и сценарии обучения.
15 — Надежная электроника
1 — компьютер инструктора; 2 — монитор инструктора; 3 — клавиатура и манипулятор мышь инструктора; 4 — принтер инструктора; 5 — компьютер обучаемого; 6 — мониторы обучаемого; 7 — телевизор обучаемого; 8 — клавиатура и манипулятор мышь; 9 — пульт дросселирования; 10, 11 — пульт бурильщика с пультом системы верхнего привода 2/2; 12 — пульт бурильщика с пультом системы верхнего привода ½; 13 — пульт управления превенторами.
1 — экран предельного момента, кНм, 2 — кнопка «УПРАВЛЕНИЕ», 3 — кнопка «ШАРОВЫЙ КРАН»; 4 — кнопка «АВАРИЯ»; 5 — кнопка «ПРЕДЕЛЬНЫЙ МОМЕНТ»; 6 — кнопка «МАНИПУЛЯТОР»; 7 — кнопка «ЗАХВАТ ЗАКРЫТ»; 8 — скорость, об/мин; 9 — момент, кНм; 10 — регулятор предельного момента, кНм; 11 — переключатель открытия/закрытия шарового крана; 12 — переключатель тормоза (0/снять); 13 — кнопка сброса крутящего момента; 14 — регулятор «СБРОС КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА», %; 15 — переключатель «ОТПУСК БУРОВОЙ КОЛОННЫ» (0/вкл); 16 — переключатель «СТЕПЕНЬ СКОРОСТИ» (низкая/высокая); 17 — переключатель «КРЕПЛЕНИЕ» (докреп/раскреп); 18 — кнопка «СВИНЧИВАНИЕ»; 19 — кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП»; 20 — переключатель «ЗАХВАТ» (вверх/0/вниз); 21 — переключатель «захват» (откр/0/закр); 22 — переключатель «МАНИПУЛЯТОР» (блок/0/разблок); 23 — переключатель «МАНИПУЛЯТОР» (влево/0/вправо); 24 — переключатель «ШТРОП» (вперед/0/назад); 25 — кнопка «ЦЕНТР».
Рис. 66. Пульт бурильщика с пультом системы верхнего привода 2/2:
1 — кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП» вспомогательной лебедки; 2 — кнопка «ПУСК» вспомогательной лебедки; 3 — переключатель «ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ КЛИНЬЯ РОТОРА (ПКР)» (опустить/поднять); 4 — кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП» буровых насосов; 5 — переключатель «ХОДЫ НАСОСА 1» (меньше/больше); 6 — кнопка «СТОП» бурового насоса 1; 7 — переключатель «ХОДЫ НАСОСА 2» (меньше/больше); 8 — кнопка «СТОП» бурового насоса 2; 9 — переключатель усилия гидрораскрепителя; 10 — переключатель «РЕЖИМ ГИДРОРАСКРЕПИТЕЛЕЙ» (раскреп/закреп); 11 — переключатель «ВЫБОР ГИДРОРАСКРЕПИТЕЛЯ» (правый/левый); 12 — кнопка «ПУСК ОСНОВНОГО ПРИВОДА ЛЕБЕДКИ»; 13 — кнопка «СТОП ОСНОВНОГО ПРИВОДА ЛЕБЕДКИ»; 14 — кнопка «ПУСК ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ПРИВОДА ЛЕБЕДКИ»; 15 — кнопка «СТОП ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ПРИВОДА ЛЕБЕДКИ»; 16 — кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП ПРИВОДА ЛЕБЕДКИ»; 17 — переключатель «ВИЛКА РОТОРА» (подвод/отвод); 18 — переключатель «ВРАЩЕНИЕ РОТОРА» (влево/вправо); 19 — кнопка «ПУСК РОТОРА»; 20 — кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП РОТОРА»; 21 — переключатель «ВРАЩЕНИЕ» гидроагрегата (откл/вкл); 22 — переключатель «ВРАЩЕНИЕ РОТОРА» (больше/меньше); 23 — предупредительный звонок «ВЕРХОВОЙ»; 24 — предупредительный звонок «БЛОК ЦС»; 25 — предупредительный звонок «НАСОСНЫЙ БЛОК»; 26 — предупредительный звонок «РАБОЧАЯ ПЛОЩАДКА».
1 — манометр давления в трубах, МПа; 2 — экран числа ходов насоса 1; 3 — экран счетчика ходов насоса; 4 — экран числа ходов насос 2; 5 — экран объема закаченного раствора, м3; 6 — кнопка «СБРОС» числа ходов насоса; 7 — манометр давление в дросселе; 8 — экран «МАСШТАБ ВРЕМЕНИ»; 9 — переключатель «МАСШТАБ ВРЕМЕНИ» (больше/меньше); 10 — кнопка «СБРОС» масштаба времени; 11 — экран «СТЕПЕНЬ ОТКРЫТИЯ ДРОССЕЛЯ»; 12 — переключатель «ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДРОССЕЛЕМ» (вкл/выкл); 13 — переключатель «ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДРОССЕЛЕМ» (открытие/закрытие); 14 — регулятор скорости открытия дросселя (медленно/быстро); 15 — кнопка «ЗАДВИЖКА СБРОСА В СЕПАРАТОР» (откр/закр); 16 — кнопка «ЗАДВИЖКА СБРОСА» (откр/закр); 17 — кнопка «ЗАДВИЖКА СБРОСА В АМБАР» (откр/закр); 18 — кнопка «ВЫХОДНАЯ ЗАДВИЖКА ДРОССЕЛЯ 1» (откр/закр); 19 — кнопка «ВХОДНАЯ ЗАДВИЖКА ДРОССЕЛЯ 1» (откр/закр); 20 — кнопка «ЗАДВИЖКА ЛИНИИ ОТВОДА» (откр/закр); 21 — кнопка «ВХОДНАЯ ЗАДВИЖКА ДРОССЕЛЯ 2» (откр/закр); 22 — кнопка «ВЫХОДНАЯ ЗАДВИЖКА ДРОССЕЛЯ 2» (откр/закр); 23 — экран «СТЕПЕНЬ ОТКРЫТИЯ ДРОССЕЛЯ 1»; 24 — кнопка «ЗАДВИЖКА ЛИНИИ ДРОССЕЛИРОВАНИЯ» (откр/закр); 25 — кнопка «СБРОС ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ».
16 — Совместимость с международными стандартами
16 — Открытая архитектура / Импортонезависимость
Архитектура тренажеров базируется только на открытых универсальных стандартах — High Level Architecture / IEEE 1516. Более подробно Вы можете прочитать в нашей статье на HABR.
Запуск и предоставление отчетов в платформе «полигон» базируется на использовании наиболее перспективных стандартов:
xAPI (в т.ч. IEEE P9274.1 Experience API — xAPI 2.0). Наша компания является официальным поставщиком контента в формате xApi.
CMI5
Группы стандартов Total Learning Architecture (TLA)
Группы стандартов ISO 35.240.90 IT APPLICATIONS IN EDUCATION
Еще одной важной особенностью платформы является возможность использования тренажеров как инструмента управления рисками направленного на «человеческий фактор» и связанные с ним ошибки — HRA (THERP, ASEP, HEART, SPAR-H, CREAM и т.д.):
ГОСТ Р 51901.11–2005 Менеджмент риска. Исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство.
ГОСТ Р 51901.13–2005 (МЭК 61025:1990) Анализ дерева неисправностей. IEC 61025:1990 Fault Tree Analysis (FTA) (MOD).
ГОСТ Р 51901.1–2002 Анализ риска технологических систем. гармонизирован с международным стандартом МЭК 60300–3–9:1995 «Dependability Management — Part 3: Application guide — section 9: Risk analysis of technological systems» — «Управление надежностью. Часть. 3. Руководство по применению. Раздел 9. Анализ риска технологических систем».
ГОСТ Р 51901.11–2005 (МЭК 61882:2001) Исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство. IEC 61882:2001 Hazard and operability studies (HAZOP studies) — Application guide (MOD).
Поддержка архитектуры OPC Unified Architecture — спецификации, определяющей передачу данных в промышленных сетях и взаимодействие устройств в них. Поскольку тренажеры очень часто имитируют место оператора (SCADA-системы), а там в свою очередь OPC UA является де-факто «стандартом»……
Выполнена интеграция со свободным открытым программным обеспечением для моделирования, симуляции, оптимизации и анализа сложных динамических систем — OpenModelica, основанным на языке Modelica. Modelica — объектно-ориентированный, декларативный, мультидоменный язык моделирования для компонентно-ориентированного моделирования сложных систем, в частности, систем, содержащих механические, электрические, электронные, гидравлические, тепловые, энергетические компоненты, а также компоненты управления и компоненты, ориентированные на отдельные процессы. По своим возможностям приближается к таким вычислительным средам как Matlab Simulink, Scilab xCos, имея при этом значительно более удобное представление системы уравнений исследуемого блока. Включает блоки: механики
электрики
электроники
электродвигатели
гидравлики
термодинамики
элементы управления и т. д.
17 — возможность интеграции с виртуальными лабораторными работами (буровые растворы и др.)
Можно изготовить буровой раствор в рамках лабораторной работы и тут же применить его в той или иной технологической операции на буровой установке.
+Дополнительные модули по промбезопасность (высотные работы, первая помощь, огневые и т.д.)
18 — Соответствие программе WCF + (нефтегазовый кластер + Губкина)
19 — Аналитика обучения Аналитика обучения — экономические показателии, категории ошибок, причины, причинно-следстивенные диаграммы, диаграммы последствий, деревья отказов и т.д.
20 — междисциалинарное использование
21 — Обучение преподавателей и инструкторов работе с тренажером (с выдачей официального документа)
Подробнее на нашем сайте Lcontent.ru