Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Долгов Сергей Иванович

Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов)
<
Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов)
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Долгов Сергей Иванович. Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов) : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.18 : Иркутск, 2004 109 c. РГБ ОД, 61:04-5/3781

Содержание к диссертации

Введение

1. Проблема создания современной СППР в аварийных ситуациях для потенциально опасных объектов 10

1.1. История вопроса с решением задач снижения ущербов от аварий на потенциально опасных объектах 10

1.2. Необходимость разработки специальной СППР при ликвидации газовых фонтанов (СППР-ГФ) 22

2. Методические подходы к созданию СППР-ГФ и структура такой системы 30

2.1. Основные требования к СППР-ГФ 30

2.2. Принципы разработки СППР-ГФ 39

2.3. Структура создаваемой СППР, функциональное назначение отдельных ее элементов и взаимосвязи между элементами 44

3. Разработка СППР-ГФ 51

3.1. Этапы разработки СППР-ГФ 51

3.2. Разработка структуры информационной подсистемы 52

3.3. Разработка пользовательского интерфейса клиентских АРМ 74

3.4. Программная реализация СППР-ГФ 82

3.5. Пользовательский интерфейс АРМ эксперта 86

Основные результаты работы 95

Список литературы: 96

Приложение ...103

Введение к работе

Актуальность работы. Крупные аварии (чрезвычайные ситуации) на потенциально опасных объектах происходят как у нас в стране, так и за рубежом. Полностью избежать возникновения аварий на таких объектах не представляется возможным. Это заставляет искать пути снижения возможностей возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) или сведения к минимуму отрицательных последствий от них. Первое касается предупреждения ЧС, второе - заблаговременной подготовки к действиям во время ЧС и к ликвидации последствий ЧС. Оба направления (предупреждение ЧС и заблаговременная подготовка) одинаково значимы.

Данная работа связана со вторым направлением - с заблаговременной подготовкой к действиям во время ЧС, а именно: при возникновении открытых газовых фонтанов. Ввиду высокого энергетического потенциала и горючести газового потока такие аварии приводят к разрушениям оборудования и человеческим жертвам, а при наличии ядовитых компонентов в фонтанирующем продукте - возникает опасность для жизнедеятельности производственной и транспортной инфраструктуры на прилегающих к фонтану территориях.

Разнообразие условий возникновения аварийных фонтанов делает проблему выбора способов глушения конкретного фонтана весьма острой. Принятие окончательного решения в отношении использования того или иного метода ликвидации фонтана, как правило, возлагается на эксперта. Причем, свое решение эксперт принимает в условиях дефицита времени (всякое промедление резко увеличивает ущерб) и зная об ответственности, которая возлагается на него. При этом не существует глубоких проработок в области создания современных средств, позволяющих эксперту более оперативно и более уверенно принимать решения в подобных случаях.

Суть данной работы заключается в разработке и внедрении специальной системы поддержки принятия решений при ликвидации газовых фонтанов (СППР-ГФ). Актуальность и значимость работы выходят за рамки газовой отрасли, т.к. методические подходы и принципы, изложенные в ней, могут быть с успехом использованы и для создания систем поддержки принятия решений при возникновении серьёзных ЧС в ряде других отраслей (на особо опасных химических производствах, в нефтехимии, в нефтепереработке, в некоторых оборонных отраслях и т.д.).

Цель диссертации - разработка системы поддержки принятия решений при глушении газовых фонтанов (СППР-ГФ) на основе предварительно сформулированных принципов с последующей их реализацией в процессе построения структурной схемы и отдельных элементов СППР-ГФ.

С учетом целевой направленности в диссертации решены следующие задачи:

• сформулированы основные требования к СППР-ГФ и на их основе -методические принципы создания указанной Сі ДІР;

• обоснована структурная схема СППР-ГФ и определено функциональное назначение каждого элемента этой схемы;

• разработана информационная модель аварии;

• разработана информационно-логическая модель процесса принятия решения при выборе способа глушения фонтана;

• разработан пользовательский интерфейс, основанный на понятиях и образах предметной области, который не нарушает естественного хода процесса принятия решений человеком;

• создано программное обеспечение, реализующее предложенную модель принятия решений и позволяющее оперативно оценивать эффективность различных возможных методов глушения фонтана в каждом конкретном случае.

При разработке СППР-ГФ использовались: общая методология построения СППР, методология построения информационных и экспертных систем, методы информационного моделирования, методы прикладного программирования.

Научная новизна работы.

1. Сформулированы основные принципы создания систем поддержки принятия решений во время ЧС для потенциально опасных объектов, распределенных на большой территории.

2. Впервые обоснована структурная схема СППР-ГФ.

3. Предложена информационно-логическая модель процесса принятия решения.

4. Предложен метод формализации и накопления информации, касающейся ликвидации аварийных фонтанов.

Основные положения, защищаемые в диссертации.

1. Методические принципы создания СППР во время ЧС на потенциально опасных объектах, распределенных на большой территории.

2. Структурная схема СППР-ГФ.

3. Информационно-логическая модель процесса принятия решения.

4. Информационная модель аварийного газового фонтана.

Практическая значимость работы:

1. Предложенные принципы и подходы по созданию СППР при ликвидации газовых фонтанов могут служить методической основой для создания подобных систем поддержки принятия решений во время ЧС в других (помимо бурения и эксплуатации газовых скважин) потенциально опасных областях деятельности.

2. Информационно-логическая модель процесса принятия решения, использованная при разработке СППР-ГФ, а также метод формализации и накопления информации об авариях на газовых скважинах (и, естественно, сама информация), позволяют эксперту оперативно сопоставлять показатели эффективности различных способов глушения фонтана для данного конкретного случая и, тем самым, более уверенно принимать решение. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

• 52-й Межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и газ - 98». Москва, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 1998 г.;

• всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии». Иркутск, 2003 г;

• на заседании ведомственной Комиссии по чрезвычайным ситуациям Министерства энергетики России, 26.06.2003г.

Публикации. По результатам выполненной работы соискателем лично и в соавторстве опубликовано пять печатных работ. [1,2,3,4,5].

Диссертация содержит введение, три главы и заключение. В приложении дается «Регламент передачи оперативной информации о чрезвычайных ситуациях в дочерних обществах и организациях ОАО «ГАЗПРОМ»», утвержденный 22.09.99. Заместителем Председателя Правления ОАО «Газпром» - Председателем Комиссии по чрезвычайным ситуациям ОАО «ГАЗПРОМ» В.В. Ремизовым, где использованы основные результаты данной работы. Кроме того, приведен список использованных литературных источников.

В первой главе показаны особенности хода процесса принятия решения при ЧС на потенциально опасных объектах, возможности использования уже накопленного опыта по организации принятия решения во время ЧС на потенциально опасных объектах для ликвидации газовых фонтанов, а также обосновывается необходимость создания специальной СППР при ликвидации таких фонтанов (СППР-ГФ).

Вторая глава касается методологических вопросов создания СППР-ГФ и элементов такой системы.

Третья глава посвящена реализации основных блоков СППР-ГФ. Здесь же приводится описание программной реализации СППР-ГФ и вариантов её развертывания в условиях действующих подразделений по глушению фонтанов.

В заключении сформулированы основные результаты работы и показано, где эти результаты находят практическое применение.

Необходимость разработки специальной СППР при ликвидации газовых фонтанов (СППР-ГФ)

Для разведки и разработки месторождений таких полезных ископаемых, как нефть и газ, требуется строительство скважин. Промысловые скважины образуют изолированные каналы для перемещения ископаемого флюида от продуктивного пласта до поверхности земли. Разведочные скважины на нефть и газ служат для изучения строения геологических разрезов, выяснения условий и объемов залегания указанных углеводородов.

Поскольку нефтяные и газовые скважины имеют ряд технологических особенностей, а также в связи с тем, что в данной работе рассматриваются вопросы, связанные с ликвидацией газовых фонтанов, все сказанное ниже будет касаться только газовых скважин.

Процесс строительства скважины включает в себя несколько основных этапов. Первый этап - бурение. При бурении происходит процесс разрушения земных пород специальным инструментом и вынос шлама (фрагментов разрушенной породы) из пробуренного канала на поверхность земли. Подъем шлама обеспечивается при помощи специальной жидкости (бурового раствора), которая циркулирует по бурильным трубам и самой скважине, вымывает и захватывает с собой частицы разрушенной породы, вынося их на поверхность.

Разрез земной коры на протяжении скважины представлен пластами различного состава и строения, а потому при проходке скважины возникает ряд трудностей. Присутствие в разрезе пластов с низкой механической плотностью приводит к обвалам или прихватам инструмента, к незапланированным расширениям канала скважины.

Наличие в одном из пластов разреза аномального высокого пластового давления (АВПД) (в частности в продуктивном пласте) может привести к нарушению баланса давления в скважине. Если давление в скважине оказывается ниже пластового, то это может привести к аварийному выбросу бурового раствора, бурильных труб и т.п. из канала скважины, а также вызвать повреждение устьевого оборудования и последующий переход скважины в режим открытого фонтанирования. Для предупреждения выбросов при проходке пластов с АВПД применяются более тяжелые (плотные) буровые растворы. Столб более плотного раствора создает большее давление в зоне пластов с АВПД и замедляет выход пластового флюида в скважину. Однако плотность раствора приходится менять, так как после прохождения пластов с АВПД при вскрытии продуктивного пласта повышенное давление со стороны скважины вызывает поглощение раствора. При поглощении продуктивным пластом бурового раствора происходит снижение газовой проницаемости пласта, что в конечном итоге приводит к снижению продуктивности скважины, вплоть до полного прекращения притока газа.

Аномально низкое пластовое давление (АНПД) приводит к поглощению бурового раствора и при его низкой плотности. Из-за этого может увеличится расход бурового раствора. Даже если будет обеспечиваться постоянный долив раствора, остается опасность снижения уровня раствора в скважине при сильных поглощениях, или при недостаточных запасах бурового раствора на буровой. Критическое снижение уровня раствора в скважине вызывает падение давления в скважине, что при наличии в пройденном интервале пластов с АВПД создает возможность аварийного выброса и перехода скважины в режим открытого фонтанирования.

За этапом бурения следует крепление скважины. Крепление служит для герметизации канала скважины на всем интервале проходки и предотвращения осыпаний. Для крепления пройденного интервала в него спускают специальные трубы, которые называют обсадными, а затем пространство между трубами и стенками скважины заливают специальным цементным раствором. Качество крепления зависит от уровня поднятия и равномерности распределения бетонного раствора в затрубном пространстве. Обсадных колонн в скважине может быть несколько. Количество, длины и диаметры обсадных колонн определяются геологическими условиями разреза, в частности наличием пластов с АВПД, АНПД, пластов с низкой механической прочностью и т.п.

После вскрытия продуктивного пласта и завершения крепления скважины производятся работы по обустройству забоя. По высоте пласта формируется коллектор для сбора газа, ставится необходимое забойное и скважинное оборудование. В последнюю очередь монтируется устьевое оборудование и проводятся испытания скважины в различных режимах работы.

Из сказанного выше следует, что для качественного и безаварийного строительства скважины требуется обладать достоверной информацией о строении геологического разреза в месте строительства, оперативно отслеживать все процессы, происходящие в скважине, своевременно управлять процессами бурения, крепления, монтажа. Реализация этих требований на практике сталкивается с многими трудностями. Получение абсолютно достоверной информации о геологическом строении разреза в месте строительства даже при наличии рядом разведочных скважин невозможно, так как реальное строение разреза может отличаться от разведочных данных. Если проблемные пласты обнаруживаются уже в процессе бурения или крепления скважины, то ситуация может измениться очень быстро. По некоторым данным, время от появления первых признаков возникновения аварийной ситуации до самого аварийного выброса газа может составлять 2-3 минуты.

Структура создаваемой СППР, функциональное назначение отдельных ее элементов и взаимосвязи между элементами

В основе построения структуры СППР-ГФ лежат сформулированные выше основные принципы такого построения (раздел 2.2). Сама структурная схема СППР-ГФ со всеми её компонентами представлена на рис 2.2. На схеме показаны внутренние взаимосвязи между компонентами рассматриваемой системы, а также внешние связи этой системы. В соответствии с принципами построения структура СППР-ГФ определяется прежде всего существующей организационной структурой подразделений, занимающихся ликвидацией аварий на скважинах. Как уже упоминалось выше, в ОАО «ГАЗПРОМ» работы по предупреждению газонефтеводопроявлений, открытых фонтанов из скважин, а также выполнение работ по ликвидации открытых фонтанов, по устранению пропусков газа в устьевой обвязке скважин, ремонту или замене неисправных элементов фонтанной арматуры на скважинах под давлением возложены на ООО «Газобезопасность». Уже упоминалось, что ООО "Газобезопасность" имеет в своем составе 5 филиалов: Астраханскую, Оренбургскую, Северную, Центральную и Ямальскую военизированные части (ВЧ) по предупреждению возникновения и по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов, которые дислоцированы в районах крупных газоконденсатных месторождений и подземных хранилищ газа. В составе военизированных частей находятся отряды различного назначения, в том числе и противофонтанные отряды (ПФО), которые занимаются предупреждением и ликвидацией фонтанов.

В предлагаемой структурной схеме СППР-ГФ все её компоненты, связывает информационное ядро. К таким компонентам относятся, в первую очередь, АРМ оперативных дежурных всех упомянутых выше ВЧ. Именно они первыми получают сообщения об авариях на скважинах и в дальнейшем имеют возможность следить за состоянием аварийных объектов. Вся информация по аварии, подготовленная дежурными при помощи АРМ, поступает в информационное ядро СППР-ГФ. Поступившая в центр информация становится доступной для АРМ всех специалистов, участвующих в процессе принятия решения по способу ликвидации аварии. Только наличие подобных АРМ в каждой из ВЧ позволяет СППР-ГФ оперативно реагировать на возникновение тех или иных аварийных ситуаций на газовых скважинах различных газодобывающих районов.

Здесь же на схеме СППР-ГФ показаны и АРМ экспертной группы по глушению фонтанов. Этими АРМ пользуются группы специалистов, руководящих процессом ликвидации аварии. Ввиду того, что к руководству могут привлекаться специалисты различных подразделений ОАО «Газпром», АРМ экспертной группы могут быть территориально распределены.

Все АРМ СППР-ГФ имеют связь по каналам передачи данных с информационным ядром, т.е. все информационные потоки проходят через ядро системы. Реальные информационные связи между АРМ системы реализуются на логическом уровне средствами ядра. Централизация сбора и распределения информации накладывает жесткие требования на качество связи между звеньями системы, но при этом позволяет достаточно простыми средствами обеспечивать целостность и непротиворечивость информации. Учитывая современный уровень развития систем связи вообще и системы технологической связи ОАО «Газпром», особых трудностей в обеспечения работы СППР-ГФ не предвидится.

Внешние связи СППР-ГФ подразделяются на две группы: связи с объектом воздействия (скважина) и связи с верхним уровнем управления (в нашем случае - это ГИСАМП «Газ ЧС»). Связь с объектом воздействия (аварийной скважиной) осуществляется через дежурного ВЧ, который обеспечивает сбор информации и передачу рекомендаций (планов) по глушению фонтана. Связи с верхним уровнем обеспечиваются двумя путями: при помощи автоматизированного информационного обмена и передачи отдельных сообщений в органы управления верхнего уровня. Автоматизированный информационный обмен с ГИСАМП «Газ ЧС» обеспечивается средствами информационного ядра системы. Кроме того, дежурный ВЧ и группа экспертов, руководящих работами, могут по независимым от СППР-ГФ каналам передавать сообщения в органы управления верхнего уровня (ООО «Газобезопасность», КЧС ОАО «Газпром»).

Более подробно порядок функционирования СППР-ГФ можно рассмотреть на рис 2.3., где дана схема информационных потоков между компонентами рассматриваемой системы и схема её внешних связей. В структуру СППР-ГФ входят три функциональных блока - информационное ядро системы, АРМ ы оперативных дежурных ВЧ (о которых говорилось выше), а так же информационно-аналитические АРМ экспертов. В структуре СППР-ГФ есть и сеть передачи данных, обеспечивающая передачу информации между указанными функциональными блоками. Сеть передачи данных рассматривается как внешний компонент СППР-ГФ, поскольку предполагается, что создаваемая система будет развертываться на базе универсальных каналов передачи данных (входящих в структуру технологической связи ОАО «ГАЗПРОМ»).

Информационное ядро содержит элементы различного функционального назначения. Основной элемент здесь - модуль хранения данных, функция которого - хранение данных, структурированных согласно требованиям и задачам СППР-ГФ. При создании хранилища должны быть предусмотрены средства повышения надежности хранения данных и средства бесперебойного доступа к ним. Так как СППР-ГФ является многопользовательской системой, в состав информационного ядра входят элементы обеспечения доступа к данным со стороны пользователей и элементы контроля доступа. Указанные элементы являются посредником между АРМ упомянутых выше функциональных блоков и модулем хранения данных. Они (эти элементы) обеспечивают разграничение прав доступа и разрешение конфликтов при одновременном доступе к данным нескольких пользователей. Управление всеми компонентами информационного ядра осуществляется при помощи АРМ администратора. Данное АРМ позволяет контролировать работу всех элементов ядра, осуществлять настройку прав доступа к различной информации, производить обновление данных в системе.

Разработка структуры информационной подсистемы

С учетом особенностей предметной области основной информационной единицей при разработке информационной подсистемы должна стать информационная модель аварии на газовой скважине. Под информационной моделью аварии понимается - набор формализованных данных об аварии, организованных в соответствии с требованиями предметной области и функциями СППР-ГФ.

Функции и структура СППР-ГФ предъявляют к информационной модели аварии достаточно строгие и противоречивые требования. С одной стороны, эта модель должна быть достаточно полной, чтобы хранить максимум информации об аварии и удовлетворять информационные потребности экспертов. С другой стороны, модель должна быть достаточно формализованной для того, чтобы обеспечить возможность автоматизированной интерпретации и обработки информации.

Построить такую модель можно только, опираясь на детальный анализ предметной области. Основными материалами для такого анализа являются разработанные ранее методы и модели расчетов параметров глушения, а так же описания реальных аварий, взятые из различных источников [46-50].

К началу разработки системы имелись в распоряжении следующие вычислительные методы (здесь число в скобках - номер данного вычислительного метода; под такими номерами перечисленные методы будут фигурировать ниже в таблицах 3.1-3.7): ? оценка дебита по высоте пламени (1), по шуму горящей струи (2), по шуму не горящей струи (3), по расстоянию от среза выходного сечения до первого скачка уплотнения (4), по размерам буруна на поверхности жидкости в кратере (5), по размерам и весу выброшенной колонны (6); ? расчет дебита в составном горизонтальном отводе; при выходном давлении, равном атмосферному (7); и при известных входном и выходном давлениях (8); ? расчет дебита газа по составному стволу или колонне при давлении на верху колонны, равном атмосферному (9); и при известных верхнем и нижнем давлениях (10); ? расчет давления на входе в составной горизонтальный отвод (11), у башмака упавшей бурильной колонны или НКТ при движении газа по межтрубью и по колонне (12), на входе в составной ствол или колонну (13); ? расчет дебита и давления на забое при фонтанировании в атмосферу (14); ? расчет минимальных объемов закачки при глушении фонтана (15); ? расчет режимов глушения с оценкой объемов закачки (16); ? расчет давления в стволе при глушении лубрикацией (17); ? расчет режима глушения методом встречной струи (18); ? оценка числа отводов для разгрузки устья аварийной скважины до заданного уровня (19); ? оценка числа разгрузочных скважин для разгрузки ствола аварийной скважины до заданного уровня (20); ? расчет системы разгрузочных скважин на проявляющий пласт (21); ? расчет динамики давления в аварийной скважине при глушении фонтана закачкой жидкости через устье навстречу восходящему потоку (22); ? расчет давления в стволе при спуске колонны (23); ? расчет расширения техногенной залежи газа в однородном водоносном пласте при аварийном фонтанировании (24). Все эти методы были реализованы в виде программ на языке Фортран. Входные и выходные параметры передавались в виде файлов текстового формата. Приведенные в данном перечне вычислительные методы являются результатом обобщения практического опыта расчетов, проведенных при глушении реальных фонтанов. Соответственно они привязаны к определенным типам аварий и сценариям действий, а потому каждый из методов имеет ограниченную область применения. Учитывая прошлый опыт [51-54], достаточно уверенно можно говорить о том, что на сегодняшний день этих методов достаточно для проведения расчетов в ходе принятия решения по конкретной аварии. Естественно, что при появлении новых уникальных аварий (например, при освоении газового шельфа) список вычислительных методов будет пополняться. Для удобства рассмотрения все перечисленные методы были сгруппированы по признаку участия в различных этапах процесса принятия решений. Графическая схема классификации вышеописанных методов приведена на рис. 3.1, где по целевой направленности эти методы разделены на три группы: ? методы расчета и оценки параметров фонтанирования; ? методы расчета параметров глушения; ? методы расчета воздействия перетоков.

Одна группа методов предназначена для решения проблем, возникающих при сборе и проверке корректности данных, другая группа применяется непосредственно для расчета параметров глушения фонтанов. К третьей группе относятся методы для оценки влияния аварий на параметры пластов, имеющих связь со стволом скважины. Например, истощение продуктивного пласта, образование технологических залежей и т.п. В первую группу входят методы с 1-го по 16-й. Методы с 17-го по 23-й принадлежат ко второй группе. К третьей группе относится только один, 24-й метод.

Методы расчета и оценки параметров фонтанирования подразделяются на две группы. В первую группу включены те методы, что позволяют произвести оценку важных параметров фонтанирования при помощи эмпирических зависимостей на основе косвенных параметров (параметров, которые можно измерить дистанционным способом). Другая группа методов позволяет получать более точные результаты, если есть возможность инструментального измерения отдельных параметров фонтанирования (например, давлений в устьевой арматуре, на забое, в отдельных точках скважины и т.п.).

Методы для расчета параметров глушения фонтанов разделяются на три подгруппы: методы для расчета процессов глушения с применением жидкости, методы для расчета действий по разгрузке устья или ствола скважины и методы для определения прочностных характеристик критических элементов конструкции и стенок скважины.

В группе методов расчета воздействий перетоков присутствует только один метод для расчета расширения техногенной залежи в результате межпластового перетока.

Данная классификация не является «истиной в последней инстанции» и была создана только для того, чтобы упорядочить задачи, возникающие в процессе принятия решений при глушении фонтанов и ликвидации их последствий.

Для определения структуры и типа данных при проведении вычислений рассмотрим входные и выходные параметры методов. Для методов дистанционного определения дебита входные данные являются специфичными и почти не повторяются для различных методов за исключением усредненных параметров флюида (газа). Объем входных данных, как правило, не очень велик: для приведенных методов не более восьми параметров. Исключение - Метод определения дебита по весу выброшенной колоны, так как там необходимы данные о конструкции колонны и ствола скважины.

Разработка пользовательского интерфейса клиентских АРМ

Применение существующих расчетных методов является достаточно трудоемким и сложным для специалистов по глушению фонтанов именно по причине недостаточно дружественного интерфейса. Современное понятие об интерфейсе пользователя включает в себя множество элементов. К таким элементам относятся: набор задач пользователя, которые он решает при помощи системы; навигация между блоками системы; визуальный (и не только) дизайн экранов программы; средства отображения информации, сама отображаемая информация и форматы; устройства и технологии ввода данных; диалоги, взаимодействие и транзакции между пользователем и компьютером; поддержка принятия решений в конкретной предметной области; В отрасли программного обеспечения разработка пользовательских интерфейсов имеет очень важное значение [57]. К настоящему времени вопросы, связанные с взаимодействием человека и компьютера, выделились в отдельное направление исследований и разработок [58,59]. Для разрабатываемой СППР целесообразно начать рассмотрение пользовательского интерфейса с АРМ эксперта, так как именно на нем проводится большая часть работы по анализу ситуации и разработке методов глушения скважины. Задачи, которые эксперт решает при помощи АРМ, уже определены в общем виде в разделе 2.2. Однако для разработки пользовательского интерфейса необходимо более подробное рассмотрение работы эксперта. Как уже говорилось ранее, группа экспертов располагается в центре, из которого осуществляется контроль и руководство ликвидацией аварий на скважинах. Донесение об аварии поступает и в экспертный центр. Задачей экспертов является выяснение обстоятельств возникновения аварии и характеристик аварии. Результатом выполнения этой задачи является формализованное описание аварии, которое в дальнейшем будет обозначаться как образ аварии. Если параметров аварии, сообщенных в донесении, недостаточно для принятия решения, то эксперт должен дополнить недостающую информацию. Для этого он может запросить дополнительные данные с места аварии.

Однако, возможна ситуация, когда получение требуемых параметров невозможно. Например, при разрушении устьевого оборудования, в случае возгорания фонтана и невозможности проведения работ на устье и т.д. В этом случае в распоряжении эксперта остаются методы расчетной оценки недостающих параметров на основе уже известных данных или данных, полученных при помощи дистанционных измерений. По завершению этапа формирования образа аварии начинается непосредственная работа по анализу ситуации и выработке решения. Эта процедура осуществляется, как правило, в три этапа: предварительный отбор методов, которые можно применить в данных условиях; проведение расчетов для моделирования отобранных методов глушения; анализ и сопоставление параметров, полученных в результате моделирования.

Окончательный выбор метода глушения осуществляется на основе анализа результатов моделирования и их сопоставления с материально-техническими возможностями, имеющимися на месте аварии. Для выбранного метода глушения проводятся более подробные расчеты. Затем соответствующие рекомендации и планы отправляются противофонтанному отряду. В дальнейшем эксперт следит за ходом работ и при необходимости проводит дополнительные расчеты для корректировки плана ликвидации аварии. В процессе работы эксперта можно выделить несколько ключевых моментов взаимодействия с СППР-ГФ: ? заполнение параметров образа аварии; ? отбор методов глушения, допустимых для данного фонтана; ? моделирование и расчет параметров глушения для каждого из отобранных методов; ? анализ результатов моделирования с точки зрения выбора наиболее эффективного метода ликвидации аварии; ? оформление рекомендаций и планов по глушению фонтана. На основе этих ключевых моментов схема взаимодействия эксперта с системой может быть представлена в виде, показанном на рис 3.4. Схема разделена на две части: правая часть является блок-схемой, которая описывает работу АРМ эксперта, а слева - блок, представляющий сторону эксперта. Стрелки между двумя частями схемы описывают взаимодействие эксперта и АРМ. Эксперт Работа эксперта начинается с того, что АРМ выдает оповещение о возникшей аварии (блок 1 на схеме), данное оповещение проходит по каналам СППР-ГФ посредством информационной подсистемы. Затем по команде эксперта система показывает данные об аварии (образ аварии). Кроме образа аварии АРМ так же выводит подсказку о тех методах глушения фонтана (блок 6), которые применимы для данной аварии и для расчета их параметров достаточно данных. Если данных недостаточно для проведения вычислений, то эксперт может перейти в режим уточнения образа аварии и расчета параметров фонтана (блоки 3, 4).

В отдельных случаях эксперт может проигнорировать подсказку и непосредственно от блока 6 перейти к вычислению параметров глушения (блок 7), при этом все недостающие для расчетов параметры необходимо будет вводить вручную. В блоке 8 эксперт анализирует возможность применения рассчитанного режима глушения после чего он имеет возможность вернуться в блок 7. Если режимы глушения по всем возможным для данного случая методам глушения уже рассчитаны, то эксперт переходит к анализу полученных результатов с целью выявления наиболее эффективного для данной аварии метода глушения (блок 10). Если по результатам анализа не было найдено подходящего метода, или полученные режимы глушения не удовлетворяют эксперта, то АРМ предоставляет возможность возврата к режиму расчета параметров глушения (блок 7). Если решение успешно найдено, то АРМ позволяет вывести отчет по проведенным вычислениям (блок 12) и сохранить данные об аварии и проведенных расчетах в архив СППР-ГФ.

Похожие диссертации на Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах (На примере аварийных газовых фонтанов)