Разработка человеко-машинного интерфейса тренажера наклонно-направленного бурения

И. Д. Мухаметгалиев, З. В. Агзамов

Аннотация


Введение Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) с процессом управления работой технологического оборудования для наклонно-направленного бурения (ННБ) охватывает инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие людей-операторов различных должностей (бурильщика, инженера ННБ, бурового супервайзера) с управляемым ими буровым оборудованием. Тем не менее, данный ЧМИ должен разрабатываться также с учетом возможности решать более сложные задачи многоуровневого управления траекторией ННБ [1], в том числе, с использованием методов искусственного интеллекта [2-4]. В общем случае, разрабатываемый ЧМИ тренажера, конечно же, имеет различия для названных операторов, принимающих активное участие в управлении технологическим процессом ННБ при их совместном обучении: интерфейс для инженера по наклонно-направленному бурению и супервайзеру осуществляется, в основном, посредством диалоговых окон на дисплее компьютера, а для бурильщика - интерфейс с буровым оборудованием обеспечивается рукоятками, кнопками, переключателями и пр., а также различными табло, в том числе, цифровыми, для отображения технологической информации. Как будет показано далее, ЧМИ для тренажера управления наклонно-направленным бурением для операторов, включая бурильщика, может быть построен исключительно посредством диалоговых окон (программный тренажер) без существенного снижения качества обучения. Качество разрабатываемого ЧМИ оценивается в ходе проведения тренингов с данным тренажером при совместном обучении основных операторов, участвующих в управлении ННБ, для чего рассчитываются соответствующие критерии эффективности. Тренажеры для работников нефтегазовой отрасли имеют различные назначения: тренажеры могут разрабатываться с целью обучения специалистов, демонстрации технологического процесса, а также имитационного моделирования. Однако каким бы ни был тренажер, в большинстве случаев от него требуется как можно лучше имитировать производственный процесс и реалистичнее моделировать рабочую среду. В связи с большим количеством производителей скважинных телеметрических систем, их различной модификации, конечно же, разрабатываемый ЧМИ тренажера ННБ не может точно соответствовать всем элементам ЧМИ ПО телеметрических систем. Тем не менее, авторы поставили перед собой цель разработать как можно более универсальный ЧМИ тренажера ННБ, который был бы близок к ЧМИ большинству программных продуктов для телеметрических систем. Цели и задачи Целью исследований явилась разработка ЧМИ для программного тренажера по наклонно-направленному бурению нефтяных и газовых скважин. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: - провести обзор и анализ функционирования ЧМИ аналогичных программных тренажеров и промыслового программного обеспечения для ННБ; - сформировать требования к ЧМИ разрабатываемого тренажера; - cформировать и оптимизировать функциональные области диалоговых окон тренажера ННБ; - провести оценку эффективности разработанного ЧМИ тренажера ННБ. Результаты Разработан ЧМИ тренажера ННБ, который способен реалистично имитировать наиболее полный перечень основных технологических процессов при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Диалоговые окна данного ЧМИ в значительной степени отражают функционирование ЧМИ промыслового программного обеспечения поддержки бурения нефтяных и газовых скважин. Разработанный ЧМИ показал свою эффективность в ходе проведения тренингов с данным тренажером при совместном обучении бурильщика, инженера по ННБ и бурового супервайзера.

Ключевые слова


человеко-машинный интерфейс;тренажер наклонно-направленного бурения;диалоговое окно тренажера;имитация процесса бурения скважин;обучение;наклонно-направленное бурение;human-machine interface;directional drilling simulator;simulator dialog window;well drilling simulation;training;directional drilling;

Полный текст:

PDF

Литература


Алимбеков Р.И. Задачи многоуровневого управления траекторией бурения наклонно-направленных нефтяных скважин // Проблемы нефтегазового комплекса России: сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. Уфа: УГНТУ, 1998. С. 195-199.

Агзамов З.В. Управление с прогнозирующими моделями траекторией нефтяных и газовых скважин // Датчики и системы. 2017. № 12. С. 55-59.

Агзамов З.В., Мухаметгалиев И.Д. Экспертная система формирования компоновки низа бурильной колонны для управления направленным бурением скважин // Проблемы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа: сб. тр. V Всеросс. заоч. науч.-практ. конф. Уфа: УГНТУ, 2017. С. 134-140.

Васильев В.И., Нугаев И.Ф., Агзамов З.В. Управление направленным движением бурового инструмента на основе нечеткой логики // Вопросы управления и проектирования в информационных и кибернетических системах: межвуз. науч. сб. ст. Уфа: УГАТУ, 1996. С. 94-98.

Исмаков Р.А., Рахматуллин Д.В., Мухаметгалиев И.Д. Применение виртуального программы тренажера для ЭВМ «Слайд Мастер 1.18» для обучения практическим навыкам бурения нефтяных и газовых скважин с использованием забойных телеметрических систем // Сб. матер. Всеросс. науч.-практ. конф., посвященной 85-летию доктора технических наук, профессора, академика РАЕН В.И. Кудинова. Ижевск: Удмуртский государственный университет, 2016. С. 93-102.

Исмаков Р.А., Рахматуллин Д.В., Мухаметгалиев И.Д. Квалификационный отбор иженерно-технического персонала в сфере наклонно-направленного бурения с применением инженерного тренажера «Слайд Мастер 1.18» // Достижения, проблемы и перспективы развития нефтегазовой отрасли: матер. междунар. науч.-практ. конф. Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2016. С. 262-267.

Хрусталев В.И. Проектирование человеко-машинных интерфейсов с учетом эргономических аспектов разработки программного обеспечения // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 11. С. 109-112.

ГОСТ 21829-76. Система «человек - машина». Кодирование зрительной информации. Общие эргономические требования. М.: Госстандарт, 1976. 9 с.

ГОСТ 23000-78. Система «человек - машина». Пульты управления. Общие эргономические требования. М.: Госстандарт, 1987. 12 с.

ГОСТ 26387-84. Система «человек - машина». Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2006. 7 с.

ГОСТ 21480-76. Система «человек - машина». Мнемосхемы. Общие эргономические требования. М.: Госстандарт, 1986. 6 с.

ГОСТ 22902-78. Система «Человек - машина». Отсчетные устройства индикаторов визуальных. Общие эргономические требования. М.: Госстандарт, 1979. 7 с.

ГОСТ 20.39.108-85. Комплексная система общих технических требований. Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике. Номенклатура и порядок выбора. М.: Госстандарт, 1986. 19 с.

Мухаметгалиев И.Д., Исмаков Р.А., Чиглинцев С.С. Аккредитация кадров и рационализация набора полевого персонала объектов бурения // Сервисные услуги в добыче нефти: матер. II науч.-техн. конф. Уфа: УГНТУ, 2015. С. 148-154.

Шарафутдинов А.А. Совершенствование оценки эффективности совместной тренажерной подготовки персонала объектов ТЭК и личного состава пожарной охраны: дис. … канд. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 2016. 149 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ntj-oil-2020-1-38-55

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) И. Д. Мухаметгалиев, З. В. Агзамов

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.