Цифровой двойник буровой установки УРАЛМАШ БУ 5000/320ЭУК-Я

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.

Ссылка на продукт – https://lcontent.ru/product/burovaya-ustanovka-5000-320-er-euk/

Ссылка на Хабр – https://habr.com/ru/articles/766662/

Статьи по Теме

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Узнать стоимость

 

    ×