Технические требования для стенда испытаний геофизической аппаратуры

TECHNICAL REQUIREMENTS FOR THE TEST BENCH OF GEOPHYSICAL EQUIPMENT

Anna Elizarova

Student, FGBOU VO Ufa State Aviation Technical University, Russsia, Ufa

Аннотация. В статье описываются технические требования для стенда испытаний геофизической аппаратуры. Данные характеристики позволят в дальнейшем создать систему управления.

Abstract. The article describes the technical requirements for the test bench of geophysical equipment. These characteristics will make it possible to create a control system in the future.

Keywords: geophysical equipment, test bench, technical requirements.

Ключевые слова: геофизическая аппаратура, стенд испытаний, технические требования.

Целью работы является повышение качества процесса испытаний за счет модернизации аппаратного и программного обеспечения стенда испытаний геофизической аппаратуры.

Поставленную цель можно достичь, решив следующую задачи: провести анализ предметной области и сформировать технические требования.

Геофизические исследования скважин представляют собой совокупность методов, применяемых для изучения горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. Они базируются на изучении физических свойств горных пород по стволу скважины, что позволяет определить: последовательность и глубины залегания пластов, их литолого-петрофизические свойства; наличие и количественное содержание в недрах полезных ископаемых. Результаты геофизических исследований отображаются в виде диаграмм изменения физических свойств пород в функции глубины скважины [2].

При исследованиях непосредственно используют геофизическую аппаратуру и оборудование.

Геофизическое оборудование – приспособления, применяемые для проведения геофизических работ и обеспечивающие соответствующие условия. Непосредственно измерения выполняются при помощи геофизической аппаратуры, а всё прочее оборудование относится к вспомогательному. В отличие от материалов, геофизическое оборудование предназначено для многократного использования [1].

Стенд предназначен для имитации процесса циркуляции буровой жидкости во время бурения. Целью имитации процесса служит проверка скважинного прибора при скачках давления, пульсации, смещениях.

Для более подробного ознакомления со стендом испытаний геофизической аппаратуры рассмотрена структурная схема системы управления. Она показывает взаимосвязь присутствующих элементов. Также демонстрирует сигналы, идущие от одного структурного блока к другому. Обязательно показываются входные и выходные данные. Таким образом процесс можно увидеть изнутри.

Структурная схема системы управления представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема системы управления

Управление осуществляется через преобразователь частоты вручную оператором. Преобразователь частоты подает сигнал на насос. Он, в свою очередь, разгоняет буровую жидкость по гидравлической линии. Данные с датчиков, расположенных в гидравлической линии, поступают на систему сбора данных и передаются через преобразователь интерфейсов на ПК. В программном продукте MasterSCADA на мнемосхеме транслируются значения, полученные с датчиков.

Требования к стенду

Стенд испытаний геофизической аппаратуры должен обеспечивать:

а) измерение:

1) давления в гидроканале до скважинного прибора;

2) давления в гидроканале после скважинного прибора;

3) уровня рабочей жидкости в баке;

4) расхода рабочей жидкости в гидроканале после скважинного прибора;

б) контроль дискретных параметров:

1) низкого уровня рабочей жидкости в баке;

2) верхнего уровня рабочей жидкости в баке;

3) низкого значения давления рабочей жидкости в гидроканале;

4) высокого значения давления рабочей жидкости в гидроканале;

в) управление насосом для перекачивания рабочей жидкости по гидроканалу;

г) индикацию:

1) измеряемых параметров на шкафе управления;

2) измеряемых и расчетных параметров на дисплее ПК;

3) измеряемых и расчетных параметров на дисплее панельного контроллера;

4) аварийных ситуаций на мнемосхеме на дисплее ПК;

5) аварийных ситуаций на дисплее панельного контроллера.

Требования к техническому обеспечению

Стенд испытаний геофизической аппаратуры устанавливается в крытом помещении, частично под землей на глубине 2 метров.  Оборудование должно быть устойчивым к воздействиям температур от минус 30 до плюс 50 °С и влажности не менее 80%.

Программно-технический комплекс АС должен допускать возможность модернизации и развития системы, а также иметь резерв по каналам ввода/вывода не менее 20 %.

Датчики, используемые в системе, должны отвечать требованиям взрывобезопасности. Верхний предел измеряемого давления для датчиков давления не менее 1,6 МПа. Расходомер должен иметь пропускную способность не менее 4 л/с. Так как предусмотрен прогон буровой жидкости по гидравлической линии, то необходимо подобрать датчики вязких и загрязненных сред.

Показатели надежности датчиков общепромышленного назначения рекомендуется выбирать, ориентируясь на показатели мирового уровня и лучшие образцы отечественных изделий.

Насос должен обеспечивать мощность 45 кВт. Преобразователь частоты выбирается в данных пределах.

Контроллер должен быть с возможностями отображения, мониторинга и управления ходом технологических процессов.

Основные требования к контроллеру:

- наличие COM-портов, Ethernet с поддержанием протоколов RS-485, RS-232;

- среда программирования CoDeSys;

- степень защиты IP65;

- диапазон рабочих температур от 0 до 30 °C.

Для подключения к персональному компьютеру требуется порт Ethernet с поддерживаемым протоколом Modbus TCP.

Требования к метрологическому обеспечению

Для измерения расхода в гидроканале использовать расходомер на базе стационарного. Основная относительная погрешность измерения расходомера должна составлять не более 1%.

Основная относительная погрешность датчика уровня должна составлять не более 1%.

Для измерения давления в гидроканале использовать датчик для вязких и загрязненных сред. Основная погрешность измерения уровня должна составлять не более 0,5%.

Требования к программному обеспечению

Программное обеспечение (ПО) АС включает в себя:

- системное ПО (операционные системы);

- инструментальное ПО;

- общее (базовое) прикладное ПО;

- специальное прикладное ПО.

Набор функций конфигурирования в общем случае должен включать в себя:

- создание и ведение базы данных конфигурации (БДК) по входным/выходным сигналам;

- конфигурирование алгоритмов управления, регулирования и защиты с использованием стандартных функциональных блоков;

- создание мнемосхем для визуализации состояния технологических объектов;

- конфигурирование отчетных документов (протоколов).

Средства создания специального прикладного ПО должны включать в себя технологические и универсальные языки программирования и соответствующие средства разработки (компиляторы, отладчики). Программирование контроллера должно осуществляться посредством среды программирования CoDeSys. Визуализация технологического процесса в программе MasterSCADA.

Требования к математическому обеспечению

Математическое обеспечение АС должно представлять собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при создании и эксплуатации АС и позволять реализовывать различные компоненты АС средствами единого математического аппарата.

Требования к информационному обеспечению

В состав информационного обеспечения должны входить:

- унифицированная система электронных документов, выраженная в виде набора форм статистической отчетности;

- средства ведения и управления базами данных.