Как стать автором
Обновить

Цифровой двойник буровой установки

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров4.6K

На неделе закончили интересный проект - цифровой двойник буровой установки УРАЛМАШ БУ 5000/320ЭУК-Я, которая предназначена для бурения глубоких и сверхглубоких скважин на нефть и газ, с условной глубиной бурения 5000 метров...

Вот о такой буровой идет речь. Будет много букв, но для тех кто не любит читать сразу приведу видеоролик с несколькими темами:

Ну и сразу пример математической модели разрушения породы:

Теперь коротко цели и задачи создания такого симулятора. Начнем с проблемы. Опять таки импортозамещение, и существующие ограничения. На сегодняшний день тренажеры по обучению бурения представлены в основной массе зарубежными (США, Англия) компаниями. Кроме того, данные тренажеры бурения имеют в своей основе зарубежные буровые установки, зарубежные правила (сценарии), "свои" схемы компоновки оборудования , не учитывают "наши" погодные условия, обучают только бурильщиков (а на буровой трудятся еще помощники бурильщика, механики, мастера и многие другие профессии) и т.д.

Таким образом было принято решения о создании отечественного аналога зарубежных тренажеров с расширенным функционалом.

За основу был принят станок БУ 5000/320ЭУК-Я, включающие математические модели и 3D-объектамы следующего оборудования:

  • Буровой насос УНБТ-950А

  • Вертлюг УВ-320МА

  • Талевая система 5х6

  • 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(Вибросито, Ситогидроциклонный сепаратор, Пескоотделитель, Илоотделитель, Центрифуга, Дегазатор, Гидросмеситель, Емкость приготовления, Емкость сливная, Емкость забора, Стояк)

  • Верхний привод TD-350-HT (Bentec)

  • Пульт бурильщика

  • Трубные ключи и т.д.

Подземная часть представлена математическими и 3D-объектами следующего оборудования и объектов:

  • 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)

В результате нам удалось полностью воссоздать всю 3D и математическую модель буровой установки при помощи аналитических формул, метода решёточных уравнений Больцмана (LBM) и метода непараметрики при восстановлении функций.

Дополнительно были реализованы:

  • 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)

В результате получился вот такой распределенный тренажер, полностью отечественный и про отечественное оборудование, функционал которого позволил реализовать:

  • 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.

Сценарии:

Базовые сценарии тренажера:

  1. Изучение конструкции буровой установки

  2. Изучение конструкции скважины и бурильной колонны

  3. Спускоподъёмные операции

  4. Замена поршней/втулок на насосе

  5. Выявление неисправностей и замена клапанов насоса

  6. Проходка (бурение) верхним приводом

  7. Спуск обсадной колонны и цементирование

  8. Правила безопасности (выявление нарушений при бурении)

  9. Правила безопасности (выявление нарушений при производстве работ на высоте)

  10. Правила безопасности (выявление нарушений при производстве грузоподъемных работ)

Дополнительные сценарии:

  1. Закрытие скважины

  2. Глушение методом бурильщика

  3. Глушение объемным методом

  4. 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

Дополнительные сценарии – для геофизических работ:

  • Геофизические исследования скважины в процессе бурения

  • Отбор керна

Таким образом нам удалось создать тренажер бурения, полностью заменяющий импортные аналоги, имеющий большую адекватность и универсальность математической модели, более точное и реалистичное 3D/VR и главное - имитирующий отечественное буровое оборудование.

Теги:
Хабы:
Всего голосов 12: ↑12 и ↓0+12
Комментарии33

Публикации

Истории

Ближайшие события

Конференция «IT IS CONF 2024»
Дата20 июня
Время09:00 – 19:00
Место
Екатеринбург
AdIndex City Conference 2024
Дата26 июня
Время09:30
Место
Москва
Summer Merge
Дата28 – 30 июня
Время11:00
Место
Ульяновская область