Строительство скважин на нефть и газ – БУ5000/320 (ЭР / ЭУК)

Рады сообщить о разработке нового тренажерного комплекса. Интерактивная тренажерная система (тренажер) «Строительство (Бурение) скважин на нефть и газ» 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.

Варианты реализации тренажерного комплекса:

Программно-аппаратная реализация с точной копией управления кабины бурильщика (рабочее место обучаемого – бурильщика) + ноутбуки (рабочие места обучаемых – помощников бурильщиков) + ноутбук (рабочее место инструктора) + сервер.
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)
Программная реализация “все в одном” (1 ноутбук)
Программная реализация на основе системы формирования виртуальной реальности “все в одном” (1 ноутбук + VR)

Назначение компьютерного имитационного тренажёра:

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.

Имитационный тренажер используются для систематического и операционного обучения, т.е. обеспечения усвоения определенной совокупности знаний, навыков, умений и процедур. Задачи тренажера — обеспечить соответствие усваиваемых материалов или навыков требованиям предстоящей работы, эффективность учебного процесса, а также добиться того, чтобы усвоенные при обучении стереотипы были успешно перенесены на условия реальной работы.

В качестве объектов моделирования используются следующие буровые установки:

БУ5000/320ЭР
БУ5000/320ЭУК

Используемые схемы ПВО: ОП5, ОП10 (ГОСТ 13862-90).

В качестве нормативной основы использованы следующие документы:

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности”.
Инструкция по первичным действиям вахты в случае возникновения газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов при строительстве скважин на нефть и газ для схемы ОП5 и ОП10.

Описание тренажера

Тренажер обеспечивает генерацию модели реальной технологической системы в соответствии с математической моделью при помощи программных и аппаратных средств. Идентичность реальной системы в данном случае понимается как идентичность подачи на основные каналы восприятия пользователя программно- или аппаратно- управляемых воздействий и реалистичной реакции моделируемой среды на производимые пользователями действия.

Тренажер включает в себя математическую модель, модуль синтеза 3D изображения и звука, модуль имитации автоматизированной системы управления технологическими процессами, модуль распределенных вычислений и симуляции, модуль инструктора.

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.

Модуль синтеза 3D изображения и звука

Модуль синтеза 3D изображения и звука позволяет расширить цели и задачи тренажера, дополнительно обеспечивая возможность практического изучения устройства, принципа работы, технического обслуживания оборудования и деятельности, характерной для осваиваемой профессии.

Модуль инструктора

Инструктор (или инструкторы, количество инструкторов может быть различным), в отличии от других участников обучения, не участвует в выполнении задачи обучения, а выполняет следующие функции:

останов и повторный запуск тренажера;
выбор сценария обучения;
выбор между режимами инструктора и экзамена;
получение статистики по выполнению тренажера.

Имитируемые объекты

Буровая установка Уралмаш БУ5000/320ЭР / БУ5000/320ЭУК
Вышка ВМА 45-320 (мачта 2-х опорная, высота вышки, 44.8 м)
Привод и трансмиссия БУ. Привод лебедки, ротора, насосов – Электродвигатель 4ПС-450-1000-УХЛ2. Тип двигателя: постоянного тока. Вид возбуждения: независимое. Мощность 1000 кВт. В состав трансмиссии входят: жесткие муфты; понижающие редукторы; шино-пневматические муфты; клиноременные, цепные, карданные, угловые передачи.
Талевая система состоит из кронблока, крюкоблока (Кронблок УКБ-6-400, Крюкоблок УТБК-5-320). Механизм для крепления неподвижной ветви талевого каната. Датчик гидравлического индикатора веса. Ограничитель подъема талевого блока.
Система верхнего привода (Верхний привод TD-350-HT) или Ротор (Р-700)
Основная (ЛБУ-37-1100) и вспомогательная лебедки.
Ключи для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений колонн (АКБ, механические ключи).
Вертлюг (УВ-320МА) и манифольд.
Оборудование для очистки бурового раствора (газоанализатор, магнит для сбора металлической стружки, механический дегазатор, два вибросита, два гидроциклона, вакуумный дегазатор, механические лопастные и гидравлические мешалки)
Насос буровой трехпоршневой (УНБТ-950А).
ПВО (ОП5 и ОП10). Универсальный превентор; Два горизонтальных превентора с плоскими плашками. Управление превенторами осуществляется со станции гидроуправления или механическим способом при помощи 4х штурвалов. Также на буровой площадке находится набор инвентаря ПВО для разных труб (Станция гидроуправления, вертикальный превентор с кольцевыми плашками (универсальный); три горизонтальных превентора с плоскими плашками; две задвижки с гидравлическим приводом, входящие в состав противовыбросового оборудования), в т.ч. линии сброса и факельное хозяйство;
Пневмосистема. роторные пневмоклинья, пневманические ключи типа АКБ или ПБК и пневмораскрепители. Источник энергии для привода оборудования пневмосистемы – сжатый воздух, который получают с помощью компрессоров (4ВУ1-5/9).
Генераторы.
В состав измерительных устройств входят: Датчик оборотов лебедки; Датчик числа двойных ходов насосов; Датчик давления в нагнетательной линии насосов; Датчик оборотов ротора; Датчик объема емкости ПЖ; Датчик момента на роторе; Датчик веса на крюке; Датчик расхода промывочной жидкости; Суммарный газоанализатор; Хроматограф
Наборы обсадных, бурильных, утяжеленных бурильных труб. Долота. Специальный инструмент – ловители, калибраторы и т.д.
Оборудование для ремонта – съемники для насосов (клапаны/цилиндры) и т.д.
Кустовая площадка и городок;
Необходимое оборудование и инструменты (ключи, ломики, квадрат и т.д.).

Сценарии и режимы обучения

Сценарии – 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

Сценарии – выполнение типовых операций:

Спуско-подъемные операции (спо)
Проходка (бурение) роторное
Проходка (бурение) верхним приводом
Проходка (бурение) роторное + забойный двигатель (ВЗД)
Спуск обсадной колонны и цементирование
замена долота и компоновки бурильной колонны (определение износа, замена)
Промывка скважины
Ремонтные/ловильные работы
Вышкомонтажные работы

Сценарии – Для помощников бурильщика и механиков:

Замена поршней/втулок на насосе
Выявление неисправностей и замена клапанов насоса
Выявление неисправностей и смена сеток в виброситах
Выявление неисправностей и замена элементов песко/ило отделителей
Замена каната
Текущее обслуживание и ремонт система БУ

Сценарии – Для геофизических работ:

Геофизические исследования скважины в процессе бурения
Отбор керна

Режимы:

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.