RU2675477C1

RU2675477C1 - Interactive learning complex simulating well performance

Info

Publication number: RU2675477C1
Application number: RU2018101048A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Андреев; Александр Алексеевич Белый; Олег Витальевич Логовиков; Михаил Анатольевич Разгонов; Кирилл Геннадьевич Репин; Анатолий Георгиевич Свиридов; Максим Алексеевич Шевченко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" (ООО "Газпром добыча Астрахань")
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2018-12-19

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to gas industry, in particular, to training aids, namely to training simulators for the acquisition and development by operating personnel of practical skills of management and control of the technological equipment of the gas production well, as well as to understand specifics of well operation in normal mode and in the event of emergency and other situations. Interactive training complex that simulates operation of a well is built on the basis of software / hardware platform, characterized by the presence of information links between complex components, including microcontroller to ensure processing of information effects with dynamic mnemonic, which is a visualization of the process of using and operating interactive training complex, liquid crystal panels and LED indicators to visualize the state of technological equipment of the well, series of switches for issuing control actions to the well’s process equipment in order to emulate all possible technological situations when the well is operating under normal and emergency conditions.EFFECT: technical result is the creation of interactive training complex that simulates well operation, for technological operating personnel to acquire knowledge of the operation of the wellhead piping equipment and development of skills for managing and controlling the main technological operations when the well is operating normally and in the event of emergency and other situations through continuous interactive interaction of students with controls, displays, alarms and simulations.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к средствам обучения, а именно к учебным тренажерам для приобретения и отработки технологическим оперативным персоналом практических навыков управления и контроля основным технологическим оборудованием газодобывающей скважины, а также для понимания специфики работы скважины в штатном режиме и при возникновении аварийных и иных ситуаций.The invention relates to the gas industry, in particular to teaching aids, and in particular training simulators for the acquisition and development by operational operational personnel of practical skills in managing and controlling the main technological equipment of a gas producing well, as well as for understanding the specifics of well operation in the normal mode and in the event of emergency and other situations.

В настоящее время отсутствуют наглядные инструменты визуализации протекающих технологических процессов на скважине. Интерактивный обучающий комплекс, имитирующий работу скважины, разработан для понимания специфики работы скважины в штатном режиме и при возникновении аварийных и иных ситуаций, а также для обучения приемам работы и развития у оперативного технического персонала навыков управления и контроля в результате непрерывного интерактивного взаимодействия обучающихся с элементами управления, индикацией, сигнализацией и имитацией оборудования обвязки устья скважины.Currently, there are no visual instruments for visualizing the ongoing technological processes at the well. An interactive training complex simulating the operation of the well is designed to understand the specifics of the well’s operation in normal mode and in the event of emergency and other situations, as well as to teach methods of work and develop operational and technical skills of management and control as a result of continuous interactive interaction of students with controls , indication, alarm and simulation of wellhead piping equipment.

Наиболее близкие в данной области наглядные инструменты, отличающиеся визуализацией протекающих технологических процессов на скважине с сигнализацией и эмуляцией логики поведения скважины в штатном режиме и при возникновении аварийных и иных ситуаций, а также инструменты интерактивного взаимодействия с технологическим оборудованием, авторами не выявлены.The closest visual instruments in this area, which are distinguished by visualization of ongoing technological processes at the well with signaling and emulation of the well behavior logic in the normal mode and in the event of emergency and other situations, as well as interactive interaction tools with technological equipment, have not been identified by the authors.

Известна система автоматизированного обучения базовым навыкам управления технологическим процессом (патент РФ №81831 «Система автоматизированного обучения базовым навыкам управления технологическим процессом», G09B 9/00, G09B 19/00, опубликовано 27.03.2009). Указанная система относится к автоматизированным средствам обучения и может быть использована в компьютерных средствах обучения специалистов по моделированию и проектированию разработки, в частности, газовых залежей, контроля их знаний и навыков рационального размещения эксплуатационных скважин. К недостаткам данной системы относится отсутствие возможности реализации функций интерактивного взаимодействия, а также сигнализации и эмуляции основных технологических операций как при эксплуатации, так и при моделировании и проектировании разработки газовых месторождений.A well-known system of automated training for basic skills in process control (RF patent No. 81831 "System for automated training in basic skills of process control", G09B 9/00, G09B 19/00, published 03/27/2009). The specified system relates to automated training tools and can be used in computer training tools for specialists in modeling and designing development, in particular, gas deposits, monitoring their knowledge and skills of rational placement of production wells. The disadvantages of this system include the inability to implement the functions of interactive interaction, as well as signaling and emulation of the main technological operations both during operation and in modeling and designing the development of gas fields.

Наиболее близким к заявленному техническому решению, принятым за прототип, является учебный тренажерный комплекс (патент РФ №2433482 Учебный тренажерный комплекс «Автоматическое регулирование и теплотехнический контроль», G09B 9/00, опубликовано 10.11.2011). Изобретение относится к средствам обучения, а именно к учебным тренажерам для приобретения и отработки практических навыков технологическим оперативным персоналом по техническому обслуживанию и регулировке приборов теплотехнического контроля и автоматики при первичном обучении и при повышении квалификации. К недостаткам данного учебного тренажерного комплекса следует отнести отсутствие возможности реализации функций отображения динамических параметров и характеристик оборудования, индикации режимов работы, аварийных сигналов и состояния запорной арматуры, отображающихся в «онлайн» режиме индикационных полей.The closest to the claimed technical solution adopted for the prototype is a training simulator complex (RF patent No. 2433482 Training simulator complex "Automatic regulation and heat engineering control", G09B 9/00, published 10.11.2011). The invention relates to teaching aids, namely, training simulators for the acquisition and development of practical skills by technological operational personnel for the maintenance and adjustment of heat control devices and automation during primary training and advanced training. The disadvantages of this training simulator complex include the lack of the possibility of implementing the functions of displaying dynamic parameters and equipment characteristics, indication of operating modes, alarm signals and the state of shutoff valves displayed in the “online” mode of the indication fields.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в расширении функциональных возможностей интерактивного обучающего комплекса, достигаемая за счет обеспечения непрерывного интерактивного взаимодействия обучающихся с элементами управления, индикации, сигнализации и имитации как работы оборудования обвязки устья скважины, так и ведения основных технологических операций при работе скважины в штатном режиме и при возникновении аварийных и иных ситуаций, эмулированных посредством программно-аппаратной платформы.The task to which the claimed technical solution is directed is to expand the functionality of the interactive training complex, achieved by providing continuous interactive interaction between students and the control elements, indicators, alarms and simulations of the operation of the wellhead piping equipment and of the main technological operations during well operation in the normal mode and in the event of emergency and other situations emulated by software and hardware th platform.

Техническим результатом является создание интерактивного обучающего комплекса, имитирующего работу скважины, для приобретения технологическим оперативным персоналом знаний о работе оборудования обвязки устья скважины и развития ими навыков по управлению и контролю основными технологическими операциями при работе скважины в штатном режиме и при возникновении аварийных и иных ситуаций посредством непрерывного интерактивного взаимодействия обучающихся с элементами управления, индикации, сигнализации и имитации.The technical result is the creation of an interactive training complex that simulates the operation of the well, for the acquisition by the technological operational staff of knowledge about the operation of the equipment of the wellhead strapping and their development of skills to manage and control the basic technological operations during normal operation of the well and in case of emergency and other situations through continuous interactive interaction of students with controls, indicators, alarms and simulations.

Интерактивный обучающий комплекс, имитирующий работу скважины, построен на базе программно-аппаратной платформы, отличающийся наличием информационных связей между компонентами комплекса, включающего микроконтроллер для обеспечения обработки информационных воздействий с динамической мнемосхемой, являющейся визуализацией процесса использования и работы интерактивного обучающего комплекса, жидкокристаллические панели и светодиодные индикаторы для визуализации состояния технологического оборудования скважины, ряд переключателей для выдачи управляющих воздействий на технологическое оборудование скважины с целью эмуляции на интерактивном обучающем комплексе всех возможных технологических ситуаций при работе скважины в штатном и аварийных режимах.An interactive training complex simulating the operation of a well is built on the basis of a software and hardware platform, characterized by the presence of information links between the components of the complex, including a microcontroller for processing information impacts with a dynamic mimic diagram, which is a visualization of the use and operation of an interactive training complex, liquid crystal panels and LED indicators to visualize the state of the technological equipment of the well, a number of switch for the control actions on the process equipment well to emulate on an interactive learning system all possible technological situations at work well in normal and emergency conditions.

Сущность интерактивного обучающего комплекса, имитирующего работу скважины, поясняется функциональными схемами (фиг. 1-3).The essence of the interactive training complex that simulates the operation of the well is illustrated by functional schemes (Fig. 1-3).

Динамическая мнемосхема интерактивного обучающего комплекса, имитирующего работу скважины, включает изображение факела 1, оснащенного индикаторами наличия пламени 2 и 3, индикатором режима работы электромагнитного клапана 4, изображение трубопроводов запальных горелок 5 и 6 с индикаторами розжига 7 и 8; изображение фонтанной арматуры 9, оснащенной индикаторами режимов работы ЦЗ 10 (ЦЗ - центральная задвижка) и БЗ 11 (БЗ - боковая задвижка), индикатором давления на устье скважины 12 и индикатором режима работы ПКО 13 (ПКО - подземный клапан-отсекатель); дисплей «Данные ГЖС устья» 14 (ГЖС - газо-жидкостная смесь), показывающий давление на устье скважины 15 и температуру добываемого сырья 16; изображение шлейфа высокой стороны газопровода 17, оснащенного индикатором низкого давления 18, установленным после индикатора режима работы углового дроссельного клапана 19; изображение шлейфа низкой стороны газопровода 20, оснащенного индикаторами сигналов низкого 21 и высокого 22 давления ГЖС; индикатор сигнала низкого расхода на скважине 23; дисплей «Данные ГЖС на низкой стороне» 24, показывающий процент открытия углового дроссельного клапана 25, давление на низкой стороне 26, перепад давления на датчике расхода 27, измеренный расход скважины 28; изображения змеевиков по высокой 29 и по низкой 30 стороне газопровода, оснащенные индикаторами работы пилотной 31 и основной 32 горелок, индикатором погасания пламени 33 контроля основной горелки и дисплеем «Данные подогревателя» 34, показывающим температуру теплоносителя ванны устьевого подогревателя 35, процент открытия регулирующего клапана 36, давление в линии топливного газа 37, температуру ГЖС после подогревателя 38, находящимся в теле устьевого подогревателя 39; изображение линии подачи очищенного газа 40, оснащенное индикатором сигнала низкого давления очищенного газа 41, индикатором сигнала высокого давления очищенного газа 42, индикаторами режимов работы запорного клапана основной горелки 43 и регулирующего клапана 44 на линии основной горелки 45, индикатором режима работы запорного клапана пилотной горелки 46 на линии пилотной горелки 47; дисплей «Данные чистого газа» 48, показывающий расход чистого газа 49 и давление чистого газа 50; дисплей «Данные с УППГ» 51 (УППГ - установка предварительной подготовки газа), показывающий давление ГЖС в ГКП на УППГ 52 (ГКП - газоконденсатопровод) и температуру поступающей на УППГ ГЖС 53; блок управляющих воздействий 54, состоящий из двух дисплеев и двух подблоков, первый из которых - подблок 55, предназначенный для управления устьевым подогревателем 39, содержащий кнопки управления «старт» 56, «стоп» 57 и индикатор состояния 58 устьевого подогревателя 39, кнопки для регулировки температуры ГЖС 59 и 60, кнопки для регулировки температуры теплоносителя ванны 61 и 62, кнопки для регулировки процента открытия регулирующего клапана 63 и 64, кнопки для выбора режима работы устьевого подогревателя 39 по температуре ГЖС 65, по температуре теплоносителя ванны 66, по проценту открытия регулирующего клапана 67, кнопку режима имитации управления ПДС 68 (ПДС - производственно-диспетчерская служба), а также соответствующие им индикаторы работы каждого из режимов 69, 70, 71, 72; дисплей «Уставки подогревателя» 73, показывающий температуру ГЖС 74, температуру ванной 75, процент открытия регулирующего клапана 76, режим управления ПДС 77; второй подблок 78, предназначенный для управления расходом скважины, содержащий кнопки регулирования расхода по уставке 79 и 80, кнопки регулирования процента открытия углового дроссельного клапана 81 и 82, кнопки для выбора режима работы управления расходом по уставке 83, по проценту открытия углового дроссельного клапана 84, кнопку режима имитации управления ПДС 85, а также соответствующие им индикаторы работы каждого из режимов 86, 87, 88; дисплей «Уставки расхода» 89, показывающий уставку расхода ГЖС 90, процент открытия углового дроссельного клапана 91, режим управления ПДС 92; панель блокировок сигналов 93, состоящую из подблоков управления блокировками 94, 95, 96, 97, 98, каждый из которых содержит тумблеры включения/выключения блокировок 99, 100, 101, 102, 103 и светодиодные индикаторы состояния блокировок 104, 105, 106, 107, 108; панель «Отдать управление» 109, содержащую тумблер включения/выключения передачи управления ПО и индикаторы состояния о передаче управления 111 и 112; панель управления фонтанной арматурой 113, состоящую из подблоков управления боковой задвижкой 114, центральной задвижкой 115 и подземным клапаном-отсекателем 116, каждый из которых содержит кнопки «открыт» 117, 118, 119, кнопки «закрыт» 120, 121, 122 и индикаторы состояния всех узлов управления 123, 124, 125; панель моделирования аварийных ситуаций 126, состоящую из подблоков аварийного останова скважины 127, останова скважины 128, имитации сигнала низкого давления на устье 129, имитации высокого давления в шлейфе на низкой стороне 130, имитации низкого давления в шлейфе на низкой стороне 131, имитации сигнала ниже нижнего уровня воды 132 в устьевом подогревателе 39, имитации сигнала отсутствия пламени 133 в устьевом подогревателе 39, имитации погасания факела 134, имитации сигнала высокого давления топливного газа 135, имитации сигнала низкого давления топливного газа 136, имитации срабатывания датчика H2S 137 и подблока сброса логики имитаций 138, включающих кнопки управления каждым подблоком 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149 и кнопку сброса логики 150, индикаторы состояния 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161 и индикатор сброса логики 162.The dynamic mimic diagram of an interactive training complex simulating the operation of a well includes an image of a torch 1 equipped with indicators for the presence of flame 2 and 3, an indicator of the operating mode of the electromagnetic valve 4, an image of the pipelines of the ignition burners 5 and 6 with ignition indicators 7 and 8; image of fountain fittings 9, equipped with indicators of operating modes of central lock 10 (central lock - central gate) and BZ 11 (central gate - lateral gate), pressure indicator at the wellhead 12 and operating mode indicator PKO 13 (PKO - underground shutoff valve); the display "GHS data of the mouth" 14 (GHS - the gas-liquid mixture), showing the pressure at the wellhead 15 and the temperature of the extracted raw materials 16; the image of the high side loop of the gas pipeline 17, equipped with a low pressure indicator 18, installed after the indicator of the operation mode of the angular butterfly valve 19; image of the loop of the low side of the gas pipeline 20, equipped with indicators of signals low 21 and high pressure 22 GHS; an indicator of the low flow signal at the well 23; display "GHS data on the low side" 24, showing the percentage of opening of the angular butterfly valve 25, the pressure on the low side 26, the pressure drop across the flow sensor 27, the measured well flow 28; images of coils on the high 29 and low 30 side of the gas pipeline, equipped with operation indicators of pilot 31 and main 32 burners, extinction indicator 33 of the main burner control and display “Heater data” 34, showing the temperature of the heat carrier bath wellhead heater 35, the percentage of opening of the control valve 36 , the pressure in the line of fuel gas 37, the temperature of the GHS after the heater 38, located in the body of the wellhead heater 39; image of the purified gas supply line 40, equipped with an indicator of the low pressure signal of the purified gas 41, an indicator of the high pressure signal of the purified gas 42, operation indicators of the shut-off valve of the main burner 43 and the control valve 44 on the line of the main burner 45, the indicator of the operation mode of the shut-off valve of the pilot burner 46 on the line of the pilot burner 47; a “Clean Gas Data” display 48 showing a flow rate of clean gas 49 and a pressure of clean gas 50; “Data from UPPG” display 51 (UPPG - gas pre-treatment unit), which shows the pressure of the gas-fired gas boiler in the gas treatment plant at the gas-condensed water treatment unit 52 (gas-condensed gas treatment - gas condensate pipe) and the temperature of the gas-cooled gas condensate treatment unit 53; control actions block 54, consisting of two displays and two subunits, the first of which is a subunit 55, designed to control the wellhead heater 39, comprising the “start” 56, “stop” 57 control buttons and the state indicator 58 of the wellhead heater 39, buttons for adjusting GZHS temperatures 59 and 60, buttons for adjusting the temperature of the bath coolant 61 and 62, buttons for adjusting the percentage of opening of the control valve 63 and 64, buttons for choosing the mode of operation of the wellhead heater 39 according to the temperature of the GHS 65, heat ositelya bath 66, the percentage of opening of the control valve 67, controls simulation mode button 68 PPP (PPP - production and dispatch service), and the corresponding LEDs the operation of each of the modes 69, 70, 71, 72; display "Heater settings" 73, showing the temperature of the GHS 74, the temperature of the bathtub 75, the percentage of opening of the control valve 76, the control mode of the PDS 77; the second subunit 78, designed to control the flow rate of the well, comprising buttons for adjusting the flow rate according to the settings 79 and 80, buttons for adjusting the percentage of opening of the angular butterfly valve 81 and 82, buttons for selecting the operating mode of the flow control according to the setting 83, by the percentage of opening the angular butterfly valve 84, the button for the simulation mode of the PDS 85 control, as well as the corresponding indicators of the operation of each of the modes 86, 87, 88; display "Setpoint flow rate" 89, showing the setpoint flow rate GHS 90, the percentage of opening of the angular butterfly valve 91, the control mode of the PDS 92; signal blocking panel 93, consisting of blocking control sub-blocks 94, 95, 96, 97, 98, each of which contains toggles for turning on / off the locks 99, 100, 101, 102, 103 and LED indicators for the status of locks 104, 105, 106, 107 , 108; panel "Give control" 109, containing the switch on / off control transmission software and status indicators about the transfer of control 111 and 112; control panel for fountain fittings 113, consisting of subunits for controlling the lateral valve 114, the central valve 115 and the underground shutoff valve 116, each of which contains the “open” buttons 117, 118, 119, the “closed” buttons 120, 121, 122 and status indicators all control nodes 123, 124, 125; emergency modeling panel 126, consisting of subunits of emergency shutdown of well 127, shutdown of well 128, simulating a low pressure signal at the wellhead 129, simulating high pressure in the loop on the low side 130, simulating low pressure in the loop on the low side 131, simulating a signal below the lower the water level 132 in the wellhead heater 39, simulating a flameless signal 133 in the wellhead heater 39, simulating the extinction of a torch 134, simulating a high pressure fuel gas signal 135, simulating a low fuel pressure signal gas 136, simulating the operation of the H2S 137 sensor and the reset block of the simulation logic 138, including control buttons for each subunit 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149 and the logic reset button 150, status indicators 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161 and logic reset indicator 162.

Интерактивный обучающий комплекс, имитирующий работу скважины, работает следующим образом.An interactive training complex simulating the operation of a well works as follows.

При подаче электропитания на интерактивный обучающий комплекс, имитирующий работу скважины, отключены индикаторы режимов работы 10, 11, 13, 19 и индикаторы режима работы запорных и регулирующего клапанов 43, 46, 44, т.е. имитируемая комплексом скважина находится в остановленном состоянии. Имитируемый комплексом устьевой подогреватель 39 также остановлен. Имитация наличия пламени на факеле 1 подтверждается включением индикаторов наличия пламени 2 и 3. Индикатор режима работы электромагнитного клапана 4 отключен. Каждый раз при включении и отключении питания комплекс переходит в данное состояние.When applying power to an interactive training complex that simulates the operation of the well, the operating mode indicators 10, 11, 13, 19 and the operating mode indicators of shut-off and control valves 43, 46, 44 are turned off, i.e. the well simulated by the complex is in a stopped state. The wellhead heater simulated by the complex 39 is also stopped. Simulation of the presence of flame on the torch 1 is confirmed by the inclusion of indicators of the presence of flame 2 and 3. The indicator of the operating mode of the electromagnetic valve 4 is turned off. Each time the power is turned on and off, the complex goes into this state.

Выполнение работы программы контроллером подтверждается миганием зеленым цветом индикатора состояния о передаче управления 111 в панели «Отдать управление» 109.The execution of the program by the controller is confirmed by the flashing green status indicator on the transfer of control 111 in the panel "Give control" 109.

Имитация пуска устьевого подогревателя 39 возможна только при отсутствии запрещающих сигналов индикаторов 151, 18, 153, 162, 156, 33, 157, 41, 42, 159, 160, 21, 22. При наличии горящих красным цветом индикаторов в панели моделирования аварийных ситуаций 126, необходимо нажать кнопку сброса логики 150. Имитации аварийных сигналов панели моделирования аварийных ситуаций 126 будут сквитированы, а индикаторы состояния 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161 загорятся зеленым цветом.Simulation of the start of the wellhead heater 39 is possible only in the absence of inhibitory signals of indicators 151, 18, 153, 162, 156, 33, 157, 41, 42, 159, 160, 21, 22. In the presence of red indicators in the emergency simulation panel 126 , you must press the logic reset button 150. The alarm simulations of the emergency simulation panel 126 will be acknowledged, and the status indicators 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161 will turn green.

Для имитации пуска устьевого подогревателя 39 необходимо нажать кнопку управления «старт» 56. Индикатор состояния 58 устьевого подогревателя 39 при этом меняет красный цвет на зеленый. При этом индикатор режима работы запорного клапана пилотной горелки 46 на линии пилотной горелки 47 загорается зеленым цветом, что свидетельствует об имитации открытия клапана пилотной горелки. Далее включение индикатора работы пилотной горелки 31 имитирует появление пламени на пилотной горелке. При этом сигнал «Отсутствие пламени в топке подогревателя» исчезает, о чем свидетельствует зеленый цвет индикатора погасания пламени 33.To simulate the start of the wellhead heater 39, it is necessary to press the "start" control button 56. The status indicator 58 of the wellhead heater 39 changes the red color to green. At the same time, the indicator of the operation mode of the shut-off valve of the pilot burner 46 on the line of the pilot burner 47 lights up in green, which indicates a simulation of the opening of the pilot burner valve. Further, the inclusion of the operation indicator of the pilot burner 31 simulates the appearance of a flame on the pilot burner. In this case, the signal "No flame in the heater heater" disappears, as evidenced by the green color of the flame-off indicator 33.

Через 5 секунд имитируется открытие клапана основной горелки и регулирующего клапана, о чем свидетельствует зеленый цвет индикаторов режимов работы запорного клапана основной горелки 43 и регулирующего клапана 44.After 5 seconds, the opening of the main burner valve and the control valve is simulated, as evidenced by the green color of the indicators of the operating modes of the shut-off valve of the main burner 43 and the control valve 44.

Загорание зеленым цветом индикатора работы основной горелки 32 имитирует появление пламени основной горелки при поступлении газа в линию основной горелки 45.The green light on the main burner operation indicator 32 simulates the appearance of the flame of the main burner when gas enters the line of the main burner 45.

Загорание зеленым цветом индикатора режима работы устьевого подогревателя по температуре теплоносителя ванны 70 имитирует запуск устьевого подогревателя 39 с уставкой температуры ванны 75 равной 70°С, изменяемой нажатием кнопок для регулировки температуры теплоносителя ванны 61 и 62.When the green indicator of the mode of operation of the wellhead heater according to the temperature of the bath coolant 70 is lit, it simulates the start of the wellhead heater 39 with the bath temperature setting 75 equal to 70 ° C, which can be changed by pressing the buttons to adjust the temperature of the bath coolant 61 and 62.

Загорание зеленым цветом индикаторов 46, 43, 44, 58, 33, включение индикаторов работы пилотной 31 и основной 32 горелок, изменение значений дисплея «Данные подогревателя» 34 по показаниям 35, 36, 37, 38 имитирует успешный запуск и работу устьевого подогревателя с регулированием по ПИ-закону.Lights up green indicators 46, 43, 44, 58, 33, the inclusion of indicators of operation of the pilot 31 and the main 32 burners, changing the values of the display "Heater data" 34 according to the readings 35, 36, 37, 38 simulates the successful start and operation of the wellhead heater with regulation according to the PI law.

Изменение значений температур ванны подогревателя 35 и ГЖС после подогревателя 38, а также отличные от нуля значение процента открытия регулирующего клапана 36 и давление в линии топливного газа 37 имитирует успешный запуск и работу устьевого подогревателя.Changing the temperature values of the bath of the heater 35 and the GHS after the heater 38, as well as the non-zero value of the percentage of opening of the control valve 36 and the pressure in the fuel gas line 37 imitate the successful start-up and operation of the wellhead heater.

Загорание зеленым цветом индикатора режима работы устьевого подогревателя 39 по температуре ГЖС 69 и изменение значения температуры ГЖС 74 имитирует работу скважины и контура регулирования по температуре ГЖС, активируемого кнопкой выбора режима работы устьевого подогревателя 39 по температуре ГЖС 65 и изменяемого кнопками для регулировки температуры ГЖС 59 и 60.The green light on the indicator of the mode of operation of the wellhead heater 39 according to the temperature of the GHS 69 and a change in the temperature of the GHS 74 simulates the operation of the well and the control loop according to the temperature of the GHS, activated by the button for selecting the operating mode of the wellhead heater 39 according to the temperature of the GHS 65 and changed by buttons to adjust the temperature of the GHS 59 and 60.

Загорание зеленым цветом индикатора режима регулировки процента открытия регулирующего клапана 71 и изменение значения процента открытия регулирующего клапана 76 имитирует работу скважины в ручном режиме, активируемом кнопкой выбора режима работы подогревателя по проценту открытия регулирующего клапана 67 и изменяемого кнопками для регулировки процента открытия регулирующего клапана 63 и 64.If the indicator for adjusting the percentage of opening of the control valve 71 lights up green and the value of the percentage of opening of the control valve 76 changes, it simulates the operation of the well in manual mode activated by the heater operation mode selection button according to the percentage of opening of the control valve 67 and which can be changed by buttons to adjust the percentage of opening of the control valve 63 and 64 .

Загорание зеленым цветом индикатора режима имитации управления ПДС 72 имитирует работу устьевого подогревателя 39 в «дистанционном» режиме, активируемом кнопкой выбора режима имитации управления ПДС 68.The green light of the indicator of the simulation mode of the control of the PDS 72 simulates the operation of the wellhead heater 39 in the "remote" mode, activated by the button for selecting the simulation mode of the control of the PDS 68.

Загорание зеленым цветом следующих индикаторов 13, 10, 11, 19 в указанной последовательности имитирует пуск скважины путем открытия подземного клапана-отсекателя вручную.The green light of the following indicators 13, 10, 11, 19 in the indicated sequence simulates the start of the well by manually opening the underground shutoff valve.

Загорание зеленым цветом индикатора сброса логики 162 активацией кнопки сброса логики 150 и загорание зеленым цветом индикаторов состояния блокировок 104, 105, 106, 107, 108 активацией тумблеров включения/выключения блокировок 99, 100, 101, 102, 103 имитирует квитирование всех аварийных сигналов и готовность скважины к пуску.The green light of the logic reset indicator 162 by activating the logic reset button 150 and the green light of the status indicators of the locks 104, 105, 106, 107, 108 by activating the on / off toggle switches 99, 100, 101, 102, 103 simulates the acknowledgment of all alarms and readiness wells to start.

Загорание красным цветом индикатора низкого давления 18 имитирует наличие низкого давления в шлейфе на высокой стороне газопровода 17 и аварийный останов скважины. После этого загорание красным цветом индикаторов 13, 10, 11 имитирует закрытие соответственно подземного клапана-отсекателя, центральной и боковой задвижек. Включение блокировки тумблером 99 имитирует разрешение на управление фонтанной арматурой с помощью панели управления фонтанной арматурой 113.The red light on the low pressure indicator 18 simulates the presence of low pressure in the loop on the high side of the gas pipeline 17 and the emergency shutdown of the well. After that, the red light on indicators 13, 10, 11 simulates the closure, respectively, of the underground shutoff valve, central and lateral valves. Turning the lock on with the toggle switch 99 simulates the permission to control the fountain fittings using the control panel of the fountain fittings 113.

Загорание одновременно красным цветом следующих индикаторов 21, 22, 12 и 23 активацией кнопок управления подблоков 143, 142, 145 имитирует приостанов скважины. После этого загорание красным цветом индикаторов 19 и 11 имитирует соответственно закрытие углового дроссельного клапана и боковой задвижки. Загорание зеленым цветом индикаторов 10 и 13 имитирует разрешение на открытие центральной задвижки и подземного клапана-отсекателя, если не включены блокировки тумблерами 99 и 102.When the following indicators 21, 22, 12 and 23 turn on in red, the activation of the control buttons of the subunits 143, 142, 145 simulates the suspension of the well. After that, the red light on indicators 19 and 11 simulates the closure of the angular throttle valve and side valve, respectively. The green LEDs 10 and 13 simulate permission to open the central gate valve and the underground shut-off valve, if the locks are not turned on by the toggle switches 99 and 102.

Загорание зеленым цветом индикаторов наличия пламени 2 и 3 имитирует появление пламени на факеле и готовность скважины к пуску.A green light on the flame indicators 2 and 3 simulates the appearance of a flame on the flare and the readiness of the well to start.

Загорание зеленым цветом индикаторов 125 и 13 активацией кнопкой управления подземным клапаном-отсекателем «открыт» 119 имитирует открытие подземного клапана-отсекатела и начало пуска скважины, загорание зеленым цветом индикаторов 124 и 10 активацией кнопкой управления центральной задвижкой «открыт» 118 имитирует открытие центральной задвижки, загорание зеленым цветом индикаторов 123 и 11 активацией кнопкой управления боковой задвижкой «открыт» 117 имитирует открытие боковой задвижки.When the indicators 125 and 13 are lit in green by activating the underground shutoff valve control button, “open” 119 imitates the opening of the underground shut-off valve and the start of the well start-up; the indicators 124 and 10 are lit in green by activating the open valve control button “open” 118 simulates the opening of the central shutter, the green LEDs 123 and 11 are activated by the “open” side-valve control button 117, which simulates the opening of the side-valve.

Загорание зеленым цветом индикаторов 18 и 19 имитирует открытие подземного клапана-отсекателя, центральной и боковой задвижек и поступление ГЖС из пласта в скважину и далее в шлейф до углового дроссельного клапана.Green light indicators 18 and 19 simulates the opening of an underground shut-off valve, central and lateral valves and the flow of GHS from the reservoir into the well and then into the loop to the corner throttle valve.

Загорание красным цветом индикаторов 19, 21, 22, 12 и 23 свидетельствует о необходимости отключения блокировок выключением тумблеров 99, 100, 101, 102, 103.If the indicators 19, 21, 22, 12, and 23 turn red, it indicates the need to turn off the locks by turning off the toggle switches 99, 100, 101, 102, 103.

Имитация управления расходом скважины осуществляется в трех режимах - «По уставке», «Процентом открытия клапана FVY-001» и «Передать управление в ПДС».The simulation of well flow control is carried out in three modes - “By setpoint”, “Percentage of valve opening FVY-001” and “Transfer control to MPC”.

Загорание зеленым цветом индикатора управления расходом скважины по уставке 86 и изменение значения измеренного расхода скважины 28 имитируют работу скважины в режиме по уставке - в нормальном технологическом режиме, активируемом кнопкой выбора режима работы управления расходом скважины по уставке 83, изменяемом кнопками регулирования расхода по уставке 79 и 80.The green light on the flow rate control indicator at setpoint 86 and the change in the measured flow rate of the well 28 simulate the operation of the well in the setpoint mode - in the normal technological mode, activated by the button for selecting the flow rate control mode for the well at setpoint 83, which can be changed with the flow control buttons at setpoint 79 and 80.

Загорание зеленым цветом индикатора процента открытия углового дросельного клапана 87 и изменение значения измеренного расход скважины 25 имитируют работу скважины в режиме по проценту открытия углового дроссельного клапана, активируемом кнопкой выбора режима по проценту открытия углового дроссельного клапана 84, изменяемом кнопками регулирования по проценту открытия углового дроссельного клапана 81 и 82.The green indicator of the percentage of opening of the angular butterfly valve 87 and the change in the value of the measured flow rate of the well 25 simulate the operation of the well in the mode by the percentage of opening of the angular butterfly valve activated by the mode selection button by the percentage of opening of the butterfly valve 84, which can be changed by the control buttons by the percentage of opening of the butterfly valve 81 and 82.

Загорание зеленым цветом индикатора режима имитации управления ПДС 88 имитирует работу скважины в режиме дистанционного управления из операторной ПДС, активируемом кнопкой выбора режима имитации управления ПДС 85.The green light on the indicator of the simulation mode of the control of the PDS 88 simulates the operation of the well in remote control mode from the operator PDS, activated by the button for selecting the simulation mode of the control of the PDS 85.

Загорание красным цветом индикаторов 11 и 19 имитирует соответственно закрытие боковой задвижки и углового дроссельного клапана, останов скважины и переход устьевого подогревателя в режим работы по температуре теплоносителя ванны.The red light on indicators 11 and 19 simulates the closing of the lateral valve and the angular throttle valve, well shutdown, and the wellhead heater enters the operation mode according to the temperature of the bath coolant.

Имитация останова скважины осуществляется активацией кнопок 140, 120 и 142, 143 при отсутствии загорания индикаторов состояния блокировок сигналов 105, 106.The well shutdown is simulated by activating the buttons 140, 120 and 142, 143 in the absence of tanning of the signal blocking status indicators 105, 106.

Загорание красным цветом индикаторов 12, 23 и 21 или 22 имитирует останов скважины при отсутствии загорания индикаторов состояния блокировок сигналов 105, 106, 108.The red light on indicators 12, 23 and 21 or 22 simulates well shutdown in the absence of light on the status indicators of signal blocking 105, 106, 108.

Загорание красным цветом индикаторов 46, 43, 44, 33, отключение индикаторов работы пилотной 31 и основной 32 горелок имитирует останов устьевого подогревателя в ручном режиме и закрытие клапанов на линии подачи очищенного газа, активируемых кнопкой управления 57.Illumination of indicators 46, 43, 44, 33 in red, disabling of operation indicators of pilot 31 and main 32 burners simulates the wellhead heater stopping in manual mode and closing the valves on the purified gas supply line activated by control button 57.

Имитация аварийного останова устьевого подогревателя в автоматическом режиме осуществляется активацией кнопок управления 139, 141, 144, 145, 147, 148 панели моделирования аварийных ситуаций 126.The emergency stop of the wellhead heater is simulated in automatic mode by activating the control buttons 139, 141, 144, 145, 147, 148 of the emergency simulation panel 126.

К преимуществам интерактивного обучающего комплекса, имитирующего работу скважины, могут быть отнесены возможность имитации различных режимов работы оборудования обвязки устья скважины, а также эмулирования различных технологических операций при работе скважины в штатном режиме и при возникновении аварийных и иных ситуаций посредством визуализации формируемых интерактивным обучающим комплексом сигналов и оповещений, а также непрерывного интерактивного взаимодействия обучающихся с элементами управления, индикации, сигнализации и имитации.The advantages of an interactive training complex simulating the operation of a well can include the possibility of simulating various operating modes of the wellhead piping equipment, as well as emulating various technological operations during normal operation of a well and in the event of emergency or other situations through visualization of signals generated by an interactive training complex and alerts, as well as continuous interactive interaction of students with controls, displays, alarms simulation.

Таким образом, при осуществлении изобретения получен технический результат, заключающийся в реализации существенных признаков интерактивного обучающего комплекса, имитирующего работу скважины, который позволил расширить функциональные возможности интерактивного обучающего комплекса за счет обеспечения непрерывного интерактивного взаимодействия обучающихся с элементами управления, индикации, сигнализации и имитации как при работе оборудования обвязки устья скважины, так и ведении основных технологических операций при работе скважины в штатном режиме и при возникновении аварийных и иных ситуаций, эмулированных посредством программно-аппаратной платформы.Thus, in the implementation of the invention, a technical result was obtained, which consists in the implementation of the essential features of an interactive training complex simulating the operation of a well, which made it possible to expand the functionality of an interactive training complex by providing continuous interactive interaction of students with controls, indicators, alarms and simulations as during work equipment of the wellhead strapping, and the conduct of basic technological operations during the operation of Azhinov in the normal mode, and in case of emergency and other situations emulated by software and hardware platform.

Из патентной документации не известны подобные технические решения с идентичными существенными признаками, что говорит о его новизне и соответствию этому критерию для изобретения.Similar technical solutions with identical essential features are not known from the patent documentation, which indicates its novelty and compliance with this criterion for the invention.

Совокупность изложенных выше существенных признаков необходима и достаточна для реализации задачи заявляемого решения. При этом между совокупностью существенных признаков и задачей, поставленной и решаемой изобретением, существует причинно-следственная связь, при которой сама совокупность признаков является причиной, а решаемая ими задача является следствием. Исходя из этих доводов, правомерен вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует установленному критерию - изобретательский уровень (неочевидность).The combination of the above essential features is necessary and sufficient for the implementation of the objectives of the proposed solutions. Moreover, between the set of essential features and the task posed and solved by the invention, there is a causal relationship in which the set of features itself is the cause, and the problem they solve is the result. Based on these arguments, it is legitimate to conclude that the claimed technical solution meets the established criterion - inventive step (non-obviousness).

Заявляемое техническое решение может быть неоднократно реализовано с получением указанного выше технического результата.The claimed technical solution can be repeatedly implemented to obtain the above technical result.

Решение, таким образом, соответствует критерию «промышленная применимость».The solution thus meets the criterion of “industrial applicability”.

Предлагаемое решение в качестве изобретения применяется в учебных целях для собственных нужд в Газопромысловом управлении ООО «Газпром добыча Астрахань».The proposed solution is used as an invention for educational purposes for own needs in the Gas Production Department of Gazprom dobycha Astrakhan LLC.

Claims

An interactive training complex simulating the operation of a well is built on the basis of a software and hardware platform, characterized in that it has information links between all components of the complex represented by a microcontroller, liquid crystal panels, LED indicators, a number of switches and a dynamic mimic diagram, which includes an image of a torch equipped with indicators the presence of flame, an indicator of the operating mode of the electromagnetic valve, an image of the pipelines of the ignition burners with indicators Firing image wellhead equipment fitted with indicators and operating modes of the central lateral valves, pressure indicator wellhead and mode indicator underground safety valve; the display "GHS data (gas-liquid mixture) of the wellhead", showing the pressure at the wellhead and the temperature of the extracted material; image of the high side loop of the gas pipeline equipped with a low pressure indicator installed after the indicator of the operation mode of the angular butterfly valve; image of a low-side plume of a gas pipeline equipped with indicators of low and high pressure signals of the GHS; low flow rate indicator on the well; display “GHS data on the low side”, showing the percentage of opening of the angular butterfly valve, pressure on the low side, pressure drop across the flow sensor, measured well flow rate; images of coils on the high and low sides of the gas pipeline, equipped with indicators of operation of the pilot and main burners, an indicator of the extinction of the control flame of the main burner and the “Heater data” display showing the temperature of the heat carrier bath wellhead, the percentage of opening of the control valve, the pressure in the fuel gas line, temperature GGS after the heater located in the body of the wellhead heater; image of the purified gas supply line, equipped with an indicator of the low pressure signal of the purified gas, an indicator of the high pressure signal of the purified gas, indicators of the operation modes of the shut-off valve of the main burner and control valve on the line of the main burner, indicator of the operation mode of the shut-off valve of the pilot burner on the line of the pilot burner; display "Pure gas data", showing the flow of pure gas and pressure of pure gas the display "Data from the gas treatment unit (gas pre-treatment unit)", showing the pressure of the gas-fired gas compressor in the gas-condensing circuit (gas condensate pipe) on the gas-vapor treatment unit and the temperature of the gas-cooled gas supply unit; control actions unit, consisting of two displays and two subunits, the first of which is a subunit designed to control the wellhead heater, containing the start, stop, and wellhead heater status indicator buttons, buttons for adjusting the temperature of the DHW, buttons for adjusting the temperature bath coolant, buttons for adjusting the percentage of opening of the control valve, buttons for selecting the mode of operation of the wellhead heater according to the temperature of the hot water supply, according to the temperature of the bath coolant, as a percentage of the control valve cover, the button for the simulation mode of the PDS control (production and dispatch service), as well as the corresponding indicators of the operation of each of the modes; display "Heater settings", showing the temperature of the GHS, the temperature of the bathroom, the percentage of opening of the control valve, the control mode of the PDS; the second subblock, designed to control the flow rate of the well, containing buttons for adjusting the flow rate at the setpoint, buttons for adjusting the percentage of opening the angular butterfly valve, buttons for selecting the operating mode of flow control at the setpoint, for the percentage of opening the angular butterfly valve, a button for the simulation mode of the PDS control, as well as the corresponding them indicators of the operation of each of the modes; display "Setpoint flow", showing the setpoint flow rate GHS, the percentage of opening of the angular butterfly valve, the control mode of the PDS; a signal blocking panel consisting of blocking control blocks, each of which contains lock on / off toggle switches and LED lock status indicators; panel “Give control”, containing the switch on / off control transmission and status indicators about the transfer of control; the control panel for the fountain fittings, consisting of subunits for controlling the lateral valve, the central valve and the underground shutoff valve, each of which contains the “open” buttons, the “closed” buttons and status indicators of all control units; an emergency simulation panel consisting of subunits of an emergency shutdown of a well, shutdown of a well, simulating a low pressure signal at the wellhead, simulating high pressure in the loop on the low side, simulating low pressure in the loop on the low side, simulating a signal below the lower water level in the wellhead heater, simulate the absence of flame signal in the wellhead heater, simulate the extinction of the torch, simulate the high pressure signal of the fuel gas, simulate the low pressure signal of the fuel gas, simulate the average atyvaniya sensor H ₂ S and reset subblock logic simulations, each comprising the control button and the subblock logic reset button, status indicators, and logic discharge lamp.