Компьютерный имитационный тренажер "Виртуальное месторождение" представляет собой программное обеспечение для персональных компьютеров и является средством профессиональной подготовки персонала, предназначенным для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений, необходимых им для управления материальным объектом путем многократного выполнения обучаемыми действий, свойственных управлению реальным объектом.


Назначение компьютерного имитационного тренажёра:
•Приобретение практических навыков безопасного управления технологическими объектами при пуске, эксплуатации и плановом останове, а также в нештатных ситуациях.
•Обучение и приобретение практических навыков выполнения работ по предупреждению, локализации и ликвидации аварийных ситуаций.
•Освоение технологического процесса и системы управления.
•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.
•Реконструкция реальных аварийных ситуаций

Состав компьютерного имитационного тренажёра:
•модуль синтеза 3D изображения и звука.
•модуль распределенных вычислений, математической модели, инструктора.
•модуль АСУТП.
•система формирования виртуальной и смешанной реальности.


Перечень технологических объектов:
1.Кустовая площадка – подземная часть. Горизонтальные и вертикальные скважины, оборудование для механизированной добычи (УЭЦН, насос штанговый, насос винтовой, газлифт), нагнетательные скважины, газовые скважины, дополнительное оборудование (пакеры).
2.Кустовая площадка – (скважины оборудованные УЭЦН, УШГН, УШВН, газлифт, нагнетательные, газовые, АГЗУ, блок гребенки, дренажные емкости).
3.Дожимная насосная станция.
4.УПСВ.
5.Установка подготовки нефти.
6.Компрессорные станции.
7.Трубопроводы.

Перечень учебных задач (сценариев):
•Ознакомление с конструкцией.
•Правила безопасности.
•Порядок запуска оборудования.
•Порядок останова оборудования.
•Порядок обхода и выявление неисправностей.
•Действия в случае возникновения аварийной ситуации.

При запуске модуля синтеза 3D изображения и звука отображается верхний уровень виртуального месторождения (рисунок 1). На верхнем уровне обучаемые наблюдают 3D модель всего месторождения (вид сверху). На верхнем уровне обучаемые могут получать основную информацию об объектах.

gallery/v1

Клавиши управления (при использовании стандартных средств ввода /вывода – клавиатуры и манипулятора мышь):
•W / S – перемещение вперед / назад (параллельно направлению взгляда).
•A / D – перемещение влево / вправо (перпендикулярно направлению взгляда).
•R / F – перемещение вверх / вниз (изменение высоты).
•E – включение / выключение гравитации (определяет падает пользователь при отсутствии точки опоры или нет).
•Q – При нажатии и удержании клавиши – кратковременное увеличение центральной области экрана.
•Z – Изменение между режимами управления от первого лица и орбитальной камеры.


Клавиши манипулятора мышь:
•Левая клавиша – нажатие на объект, выделенный курсором.
•Правая клавиша – при нажатии и удерживании правой клавиши мыши и перемещением курсора, происходит изменение направления взгляда пользователя (поворот головы).
•Центральная клавиша мыши (нажатие на колесо прокрутки) – при нажатой правой клавише аналогично нажатию клавиши W (движение вперед).


При использовании системы формирования виртуальной реальности HTC VIVE управление производится при помощи соответствующих устройств ввода (рис.2.).

gallery/v2

Поворот головы осуществляется непосредственно поворотом головы. Перемещение осуществляется нажатием на клавишу 2 (рис.2.) с последующим указанием нового месторасположения (рис.3.), при отпускании клавиши 2 происходит перемещение в новую указанную точку. Взаимодействие с объектами осуществляется путем наведения «лазерного луча», исходящего из правого контроллера на нужный объект и нажатии клавиши 1 (рис.2.).

При наведении курсора на любой элемент, расположенный на верхнем уровне месторождения, можно получить информацию о названии объекта. При нажатии на выделенный объект происходит переход на соответствующий объект (например на куст УЭЦН).

gallery/v3

Дальнейшая работа производится путем передвижения и взаимодействия с объектами (подойти к задвижке и открыть ее например.)
При наведении курсора на элемент, предполагающий взаимодействие, появляются дополнительные элементы управления, упрощающие взаимодействие, например стрелки при наведении курсора на штурвал задвижки (рис 6.).

gallery/v4

Рисунок 6. Варианты элементов управления, упрощающих взаимодействие.

При выполнении сценария, заданного инструктором необходимо выполнять следующие типовые действия:


1.При появлении диалоговых окон с клавишей ОК необходимо прочитать и прослушать предоставленную информацию, после чего нажать клавишу ОК для продолжения выполнения сценария.

gallery/v6

2.При появлении клавиши МОИ ДЕЙСТВИЯ требуется нажать на нее, после чего ответить на вопрос, какое действие необходимо выполнить. Сценарий будет продолжен после правильного ответа.

gallery/v7
gallery/v8

3.При появлении вращающейся стрелки или мигающего объекта необходимо подойти к указанному стрелкой или мигающему объекту и произвести нажатие на стрелке / выделенном объекте.

gallery/v9

Обучение проводится как на отдельном модуле комплекса, так и на произвольной комбинации модулей, когда различные модули соединяются и интегрируются в распределенную имитационную систему.

На верхнем уровне обучаемые наблюдают 3D модель всего месторождения (вид сверху + вид снизу). На верхнем уровне обучаемые могут получать основную информацию о типе объекта и его текущих технологических параметрах (например – Куст №110. Оборудован УЭЦН, текущий суточный дебит 100 м3\сутки. Текущее состояние - Аварийная ситуация – прекращение подачи электроэнергии) или трубопровод 23 километр - от ДНС№1 до ДНС№2, диаметр 200, давление в начале – 10Мпа, в конце 5Мпа. Текущее состояние – запуск диагностического снаряда….) или скважина №1345. Глубина, дебит, текущее состояние… или коллектор нефтяной, уровень заводнения, давление, температура, содержание сероводорода и т.д.


При переходе на конкретный объект обучаемый попадает в этап №3. Из данного уровня обучаемый может перейти или на верхний уровень – месторождение, или в этап  №2 и далее в этап №1.
Начиная работы с программой с схемы месторождения пользователь переходит (например) на кустовую площадку, затем может перейти конкретно к АГЗУ, затем к изучению  клиновой задвижки.
Структура виртуального месторождения может быть легко адаптирована на решение определенных задач, на основе модулей комплекса возможно создание различных конфигураций имитируемого месторождения путем:
Изменения количества и характеристик скважин и кустовых площадок
Изменения структуры магистральных и внутрипромысловых трубопроводов
Изменения количественных характеристик системы ППД
Изменения количественных характеристик магистральных насосных и газокомпрессорных станций и т.д.
Имитация совместной работы подразделений по добыче, транспорту и переработке углеводородов (роль подразделений может выполнять компьютер по регламенту, а могут обучаемые).
Имитация совместной работы нефтегазовых и сервисных компаний.

Управление виртуальным месторождением производится при помощи модуля инструктора:

Различные модули соединяются и интегрируются в распределенную имитационную систему;Выбирается параметры оборудования и среды (в т.ч. нештатные ситуации);
Выбирается учебные сценарии или свободный режим;
Выбирается одно из заранее созданных состояний системы (ранее сохраненное состояние системы во время)
Запуск и сбор статистики по действиям обучаемых (оценки, риски)