Цифровой двойник кустовой площадки добывающих и нагнетательных скважин

Мы закончили еще один интересный проект — цифровой двойник кустовой площадки добывающих и нагнетательных скважин, которая предназначена обучения операторов добычи и персонала, связанного с работой на кустовых площадках.

В основе была поставлена цель — создать тренажер для обучения операторов добычи сразу по всем возможным компонентам кустовой площадки, с учетов всех видов оборудования и компоновок, применяемых в России при добыче нефти и газа. Также мы учли тот факт, что бывают различные компоновки, например при повышенном содержании сероводорода и других газов. Как обычно будет много букв, но для тех кто не любит читать сразу приведу видеоролик с несколькими темами:

Про опыт использования тренажеров для СПО/ВПО я недавно докладывал на одном их форумов про среднее профессиональное образование:

Коротко цели и задачи создания такого симулятора. Начнем с проблемы. Опять таки импортозамещение и существующие ограничения. На сегодняшний день тренажеры по обучению операторов добычи это тренажеры , как правило, без математической модели, т.е. мультики, а значит — неэффективны. Кроме того, данные тренажеры бурения имеют в своей основе компоновки, характерные только для местных добывающих компаний , не учитывают все возможные погодные условия и компоновки, которые применяются на всей территории РФ, кроме того не предоставляют открытую архитектуру для объединения с другими тренажерами (см. конец статьи). Соответственно для решения указанных проблем нами был в очередной раз модернизирован и улучшен один из наших проектов, успешно эксплуатируемый сейчас во многих учебных центрах РФ.

Теперь подробнее: Компьютерный имитационный тренажер “Кустовая площадка” – программно-техническое средство профессиональной подготовки обучаемого, предназначенное для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений, необходимых им для управления материальным объектом путем многократного выполнения действий, свойственных управлению реальным объектом. Назначение компьютерного имитационного тренажера “Кустовая площадка” – формирование и совершенствование знаний по оборудованию кустовых площадок, умений и навыков по выполнению типовых операций, перенос навыков на условия реальной работы.

Тренажер содержит три необходимые части: конструктивную (точную копию рабочего места); программную (адекватную модель оборудования и процессов); дидактическую (рабочее место инструктора с программой оценки и контроля действий оператора, сервисных программ).

Учтены изменения в федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности “Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности”

Выполнены работы по модернизации графики, математической модели, модуля инструктора.

Использована собственная 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. Поддержка однофазных и многофазных режимов течения жидкости и газа. Точный контроль фазовых состояний веществ во всех элементах модели технологической схемы (подробнее).

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 – подземная часть и кустовая площадка:

• Горизонтальные и вертикальные скважины, оборудование для механизированной добычи: (УЭЦН, УШГН, УШВН, Нагнетательные скважины, газодобывающие и газонагнетательные скважины)

• АГЗУ

• Станции управления

• Блоки дозирования реагентов

• Факельное хозяйство

• Блок гребенки

• Блок местной автоматики (БМА)

• Дополнительное оборудование (дренажные емкости и т.д.)

Реализованные сценарии

• Инструктаж

• Обустройство кустовой площадки

• Газодобывающая скважина и наземное оборудование, применяемое при добыче газа

• УЭЦН и наземное оборудование, применяемое при добыче нефти

• УШГН и наземное оборудование, применяемое при добыче нефти

• УШВН и наземное оборудование, применяемое при добыче нефти

• Водозабор ППД

• Нагнетательные ППД

• Изучение оборудования КП

• ПБиОТ на КП

• Емкость Е-1 — запуск в работу

• Емкость Е-1 – останов

• Насос типа ЦНС — запуск в работу

• Насос типа ЦНС — переход на резерв

• Насос типа ЦНС – останов

• Станок качалка (УШГН) – запуск

• Станок качалка (УШГН) – останов

• Станок качалка (УШГН) – опрессовка

• Станок качалка (УШГН) — вывод на режим

• Станок качалка (УШГН) — замена манометра

• Станок качалка (УШГН) — изменение длины хода

• УЭЦН – запуск

• УЭЦН – останов

• УЭЦН — снятие параметров

• УЭЦН — опрессовка

• УЭЦН — вывод на режим

• УЭЦН – недогруз

• УЭЦН – перегруз

• Фонтанная скважина — запуск в работу

• Фонтанная скважина – останов

• Нагнетательная скважина — запуск в работу

• Нагнетательная скважина – останов

• АГЗУ — запуск в работу

• АГЗУ — постановка на замер

• АГЗУ — ревизия основных узлов

• АГЗУ — установка манометра

• Насос типа КС — запуск в работу

• Насос типа КС – останов

• Насос типа КС — переход на резерв

• УШВН – запуск

• УШВН – останов

• УШВН — снятие параметров

• УШВН – опрессовка

• УШВН — вывод на режим

Тренажер переведен на современные стандарты в области распределенного имитационного моделирования и имитации IEEE 1516, предоставлении истории обучения xAPI и др. Тренажер поддерживает открытую тренажерную платформу “Полигон” (подробнее)

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

Спасибо за внимание, в ближайшее время постараюсь продемонстрировать проект целого виртуального месторождения целиком) Обещаю — будет интересно.