Курсовая работа: Исследование влияния эргономических факторов геофизической аппаратуры на показатели качества ГИС

Современные геофизические партии оснащены специальными станциями, которые включают: комплект наземной измерительной аппаратуры; скважинные приборы; оборудование, обеспечивающее спуск приборов в скважину и подъем их на поверхность; кабель, на котором производят спуско-подъемные операции и который одновременно служит электрическим каналом связи между наземной аппаратурой и скважинным прибором.

Партия (отряд), проводящая геофизические исследования в скважинах, должна иметь полный комплект оборудования, необходимого для выполнения работ. Все оборудование и аппаратуру станции размещают в кузовах специальных автомашин. Для обслуживания скважин небольшой глубины (до 1500 м) аппаратуру монтируют в кузове одной автомашины, для изучения разрезов глубоких скважин – в кузовах двух автомашин. При этом в одном кузове, который установлен на шасси автомашины повышенной проходимости и называемой самоходным подъемником, монтируется лебедка с кабелем и размещается комплект скважинных приборов. Вся наземная измерительная аппаратура монтируется в кузове, установленном на шасси автомашины-вездехода, и называется автоматической лабораторией.

Для обслуживания скважин, которые бурятся на морском шельфе или в труднодоступных районах, лебедку с кабелем устанавливают непосредственно на скважине. Измерительную аппаратуру (лабораторию) изготовляют в виде отдельных блоков и к месту производства доставляют в контейнерах.

Компьютеризированные каротажные лаборатории подразделяют на:

1.  аналоговые с цифровым или компьютеризированным регистратором, осуществляющие цифровую регистрацию данных от всех типов скважинных приборов через аналоговые (импульсные) выходы наземных панелей этих приборов;

2.  программно-управляемые, работающие с цифровыми программно-управляемыми скважинными приборами и комбинированными сборками этих приборов;

3.  лаборатории с программно-управляемыми средствами демодуляции и декодирования информационных сигналов скважинных приборов, коммутации жил кабеля, источников питания и управления опросом приборов, работающие с аналоговыми приборами без их наземных панелей.

На рис. 2 приведена структурная схема промыслово-геофизической лаборатории, которая в совокупности с набором скважинных приборов, оснащенных индивидуальными системами телеметрии и соответствующими пультами, составляет скважинную геофизическую информационно-измерительную систему.

Переход к машинной обработке результатов ГИС привел к необходимости цифровой регистрации данных. В настоящее время ГИС представляет собой единую технологию цифровой регистрации и компьютеризованной первичной обработки данных. Цифровые лаборатории включают:

·  ЭВМ с определенным типом операционной системы (ОС);

·  систему оцифровки аналоговых и импульсных сигналов;

·  накопители на магнитной ленте (НМЛ) и гибких дисках;

·  программно-методическое обеспечение для взаимодействия с оператором в интерактивном режиме и предварительной обработки данных (включая редактирование данных);

·  систему контроля за условиями проведения измерений (коррекция глубины по магнитным меткам, регистрация натяжения кабеля, измерение давления в скважине, температуры, плотности и проводимости ПЖ).

Рис. 2. Структурная схема аналоговой информационно - измерительной системы

Для поддержания нормальной работоспособности персонала и оборудования лабораторий и станций в их состав включают вспомогательные подсистемы. Подсистема жизнеобеспечения оснащена кондиционером, отопителем и системой наддува воздуха в салоне лаборатории.

КАРАТ-2. Опыт создания компьютеризированных двухуровневых систем типа КИУ позволил быстро провести модернизацию этой системы на основе персонального компьютера IBM-PC/AT. Разработан и выпускается (СКТБ СПТ НПГП ГЕРС, г. Тверь) двухуровневый компьютеризированный регистратор КАРАТ-2 , в котором в качестве нижнего уровня использована микропроцессорная система МПСУ с набором геофизических модулей (УСО). Верхний уровень включает IBM-PC в индивидуальном исполнении. Индустриальное исполнение IBM-PC позволяет использовать его в качестве системного вставного блока в стойке. Системный вставной блок индустриального компьютера выполнен в вибро- и пылезащищенном исполнении (по классу IP-54) и включает в себя пассивную кросс-плату EISA, в которую вставляется процессор и системные контроллеры. Связь с нижним уровнем происходит через специальный шинный адаптер. В системе использован съемный, возимый винчестер (80-120 Мбайт), два гибких диска (3" и 5") и стандартный, специально укрепленный, монитор SVGA, плоттер ЭСПУ-К. Предполагается применять импортный термоплоттер SR-2020 или цветной плоттер.

Программное обеспечение регистратора КАРАТ-2 выполнено в среде MS-DOS и включает в себя базу данных по месторождениям, скважинам, замерам в скважине отдельными приборами. Системное программное обеспечение ГРИС содержит практически все функции, требуемые для современных регистрирующих систем. Информация записывается на диски в международном формате LAS и выводится на плоттере или в формате привычном для российских заказчиков, или в формате фирмы Шлюмберже. Достоинством программного обеспечения является то, что оно позволяет пользователю самостоятельно включать в состав системы любой скважинный прибор. В дальнейшем эта система может развиваться за счет введения в ее состав расширенного комплекса обрабатывающих программ.

Применение цифровых или компьютеризированных регистраторов не изменило структуру геофизической лаборатории. Произошла замена аналогового регистратора, что привело к повышению качества работ и ее производительности. В то же время в лаборатории остался весь набор геофизических пультов, осуществляющих связь со скважинными приборами как по цепям питания и управления, так и по информационным сигналам.

Технология работы оператора на скважине практически не претерпела изменений. Как и прежде, остались операции ручной настройки пультов, калибровки скважинных приборов. Появление в лаборатории компьютера, даже очень мощного, никак не повлияло на сам процесс измерений, так как он определяется структурой измерительной схемы скважинного прибора в совокупности с его индивидуальным измерительным пультом. Цифровой или компьютеризированный регистратор позволяет в той или иной степени автоматизировать процесс цифровой регистрации и осуществлять контроль качества: визуально – на экране монитора в процессе, исследований, количественно - после предварительной обработки.

Если рассматривать геофизическую лабораторию с позиции теории измерительных систем, то агрегатирование в этой системе происходит на уровне выходов измерительных пультов. Только на этом конструктивном и информационном срезе возможны замена одного метода измерений на другой и расширение комплекса применяемых методов ГИС.

Современные лаборатории автоматических станций обеспечивают регистрацию всех геофизических параметров, измеряемых в скважине. Например, компьютеризированный регистратор КАРАТ-2 позволяет пользователю самостоятельно включать в состав системы любой скважинный прибор и имеет несколько носителей магнитной записи.

В состав станций включен подъемник, представляющий собой самоходную установку, смонтированную в специальном металлическом кузове на шасси автомобиля повышенной проходимости.

Спуск и подъем приборов осуществляют с помощью лебедки, установленной в кузове подъемника, на барабан которой намотан кабель. Барабан лебедки выполнен из немагнитного материала. Он имеет радиальное отверстие, через которое пропускается кабель для геофизических работ. Броня кабеля в большинстве подъемников крепится на оси барабана. Токоведущие жилы кабеля подсоединяются к коллектору. Выбор автомашины, емкость лебедки и ее конструктивные особенности определяются глубиной исследования и типом кабеля.

Кузов подъемника (рис. 3) разделен на два отделения. Передняя часть, примыкающая к кабине автомобиля, отведена под кабину лебедчика. Здесь установлен пульт управления лебедкой 7, контрольные приборы, силовой блок энергопитания, дублеры рычагов управления автомашины 4, рычаги управления лебедкой 5 и 6. Во втором отделении установлена лебедка с кабелем 8. При необходимости в нем могут быть размещены бензоэлектрический агрегат или стационарный контейнер для транспортировки источников радиоактивного излучения. Здесь же перевозят грузы, скважинные приборы, блок-балансы.

Рис. 3. Схема размещения в самоходном подъемнике

Тяговое усилие на барабан лебедки передается от двигателя автомобиля через механизм сцепления и коробку отбора мощности, карданную передачу, двухскоростной редуктор и двухрядную цепь.

Изменение скорости движения кабеля и величины тягового усилия осуществляется регулированием числа оборотов двигателя, переключением передаточных отношений в коробке передач автомобиля и в двухскоростном редукторе. Для плавного спуска кабеля и установки его на заданной глубине лебедка снабжена ленточным тормозом с ручным и пневматическим управлением. Лебедка оборудована полуавтоматическим кабелеукладчиком и маслонаполненным коллектором с металлическими щетками для соединения жил кабеля со схемой лаборатории.

В кабине лебедчика в подъемнике установлены приборы для измерения скорости движения и натяжения кабеля, глубины спуска прибора, световой сигнализации и двусторонней переговорной связи со скважиной и лабораторией, приборы для освещения кузова и устья скважины.

Рис. 4. Подъемник каротажный самоходный ПКС-8 на базе автомобиля Урал 532321

Комплексирование скважинной аппаратуры, т.е. выполнение за один спуско-подъем многопараметровых измерений, повышает геологическую эффективность ГИС, так как вследствие нахождения приборов в скважине одновременно в одинаковых условиях при совместной обработке результаты получаются более достоверными.

Реализовать это преимущество возможно, если для всего парка скважинных приборов применять единую систему телеметрии, а скважинные приборы выполнять "проходными" (т.е. жилы кабеля проходят транзитом через весь скважинный прибор) для подключения, следующего прибора. Каждый скважинный прибор должен иметь свой АЦП и свой модулятор-демодулятор (модем) для подключений к жилам кабеля. Объединение нескольких скважинных приборов единым магистральным интерфейсом (например, на основе стандарта "Манчестер-II" и стандарта M1L-1553B) позволяет агрегатировать измерительные средства системы на новом конструктивном и информационном срезе – на уровне кабельного канала связи. Тем самым упрощается структура геофизической лаборатории, так как отпадает необходимость в геофизических измерительных пультах. Эти сложные устройства заменяются модулем связи с телеметрией скважинных приборов (модемом), который может быть вставлен непосредственно в микро-ЭВМ регистратора.

Объединение разнородных, с точки зрения измеряемых физических полей и объемов информационных потоков, скважинных приборов в единую сборку ставит задачу организации приема от них информации. Выполнение этой задачи возлагается на микро-ЭВМ регистратора, который в этом случае становится центральным управляющим звеном информационно-измерительной системы. Управляющая ЭВМ через модем подает запрос к скважинному прибору, а выбранный скважинный прибор в ответ на запрос передает необходимые данные, которые регистрируются на винчестер и используются для визуализации и последующей обработки.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГИСТРИРУЮЩИХ СИСТЕМ ГИС

Сравнение российских СГИИС с аналогичными системами, применяемыми передовыми зарубежными фирмами:

1. Промыслово-геофизические лаборатории наиболее передовых зарубежных фирм (Schlumbergcr, CGG) включают в свои состав не систему регистрации и визуализации, как в рос­сийских промыслово-геофизических лабораториях, а систему управления и обработки, состоящую из двух рабочих мест: места оператора и места геофизика-интерпретатора. Технически эти места выполнены идентично с применением одного и того же оборудования. Центральные процессоры рабочих мест связаны между собой, как правило, по сетевому интерфейсу типа Ethernet. Это позволяет решить две задачи. Во-первых, обеспечить 100%-ное резервирование в случае выхода из строя одного из рабочих мест. Во-вторых, обеспечить параллельную работу по регистрации и обработке.

2. Центральный процессор системы управления измерениями осуществляет управление и контроль за работой не только скважинных приборов, но и всех остальных подсистем промыслово-геофизической лаборатории. В промыслово-геофизических лабораториях фирм "Schlumberger", CGG, "Halliburton" имеются специальные технологические мониторы для отображения параметров условий измерений и состояния системы.

3. Контроль за спускоподъемными операциями проводится не только с помощью наземного оборудования, но и с помощью специального технологического модуля, входящего в состав цифровой сборки скважинных приборов, осуществляющего контроль за движением приборов в скважине и условиями измерений.

4. Переход фирмы "Schlumberger" к представлению материалов в виде псевдотрехмерная образов скважины (imaging) требует наличия на борту цветного плоттера.

5. Технические средства и программно-методическое обеспечение вышеперечисленных фирм позволяет проводить весь комплекс работ в открытом стволе, контроль техсостояния обсаженных скважин и их эксплуатации, а также прострелочно-взрывные работы и скважинную сейсмику.

Российские промыслово-геофизические лаборатории выполнены в настоящее время на базе старых аналоговых лабораторий типа ЛКС-7АУ-03, в состав которых вводится цифровой регистратор. Наиболее близко к зарубежным системам приближается система КАРАТ-2, которая имеет в своем составе цифровые сборки для работы в открытом стволе и развитую систему оперативной геофизической обработки на борту лаборатории. В ней отсутствуют системы контроля за состоянием остальных подсистем промыслово-геофизической лаборатории и условий проведения ГИС.

Эргономика рабочего места при работе с комп’ютером

Создается впечатление, что такие столы вовсе не предназначены для живого человека, тем более такого, который вынужден долгие часы просиживать за работой. С комфортом располагаются на нем исключительно ПК и периферия.

Одной из основных задач эргономики является организация рабочего места оператора с целью повышения качества ГИС и снижения влияния нагрузок на организм человека.

Скудость моделей компьютерных столов в отечественных мебельных магазинах просто удивляет – там представлены либо стандартные столы для офиса, на которых не предусмотрено место для компьютера и периферии, либо компьютерная стойка, «не предполагающая» пользователя. Впрочем, о нем, как обычно, никто и не подумал – главное, чтобы компьютеру было удобно.

Давайте разберемся, каким, как правило, бывает рабочее место, и каким оно должно быть, чтобы работать на нем было удобно и приятно. Чаще всего оно представляет собой заставленную различными периферийными устройствами, заваленную справочной литературой и прочими, не всегда нужными мелочами некую конструкцию, именуемую почему-то «компьютерным столом».

Создавая удобства для «Ее Величества Клавиатуры», можно впоследствии оказать медвежью услугу тем, кто с ней работает

«А на чем же лучше всего сочетать длительные компьютерные и письменные работы?» – возникает естественный вопрос. Ответ на него таков: в основном пригодность и функциональность любого стола определяет его рабочая зона. Та часть столешницы, до которой работающий человек дотягивается рукой с прижатым к туловищу локтем, считается ближней зоной охвата, а то место, куда он может дотянуться, полностью выпрямив руку, – границей дальней зоны.

Любому прямо сидящему за столом человеку бывает необходимо дотянуться до какой-либо его точки, что, видимо, реально сделать, увы, только в двух случаях: вы либо выращены в военной лаборатории из пробирки, либо столешница будет определенным образом «окружать» вас. Кроме того, очень важно правильно установить монитор, соблюдая следующие требования:

·  дисплей должен стоять точно напротив пользователя, на уровне его глаз и на расстоянии вытянутой руки.

·  перед экраном должно хватать места для клавиатуры (в соответствии с правилами грамотной посадки при слепом десятипальцевом методе печати), а если нужно, то для бумаг и книг.

Это значит, что монитор должен находиться в самой широкой части стола.

Кроме того, не стоит упускать из виду критерий общей рабочей площади, доведенный до абсурда любителями «подставок для компьютеров». И стационарный ПК, и стол для него не автономны и конструктивно никогда не будут завершены. Рабочее место – это не стол с компьютером, и не следует об этом забывать.

Площадь, занимаемая столом, и площадь, отведенная под рабочее место, имеют совершенно разную величину, и именно первая должна «стремиться» ко второй, а не наоборот, как это зачастую бывает

От правильного расположения монитора будет зависеть то, насколько часто вам придется посещать окулиста

Итак, обобщив все высказанные соображения, в качестве практически идеального рабочего места можно представить себе некую угловую структуру с передним краем в форме лекала. Общая занимаемая ею площадь оптимальна, если ее установить в углу, а «мертвое», недоступное пространство занять монитором. Его сглаженный полукруглый передний край образует дугу вокруг пользователя, обеспечивая оптимальную зону доступа.

Несмотря на интенсивное внедрение компьютерных технологий в ГИС, человек все же выполняет достаточно большой объем работ, поэтому необходимо уделять большое внимание оснащению рабочего места специалиста соответствующими техническими средствами и следить за правильной организацией рабочих мест. Соблюдая определенные правила при проектировании АРМ можно поднять производительность труда, а так же качество ГИС на новый уровень. Также для поддержания нормальной работоспособности персонала и оборудования лабораторий и станций в их состав необходимо включать вспомогательные подсистемы, такие как подсистема жизнеобеспечения, оснащенная кондиционером, отопительной системой и системой наддува воздуха.

Так же большое внимание следует уделять и разработке нового оборудования, так как это так же влияет на качество проведения исследований. Например, программный комплекс КАРАТ-2 дает пользователю возможность самостоятельно включать в состав системы любой скважинный прибор, а комплексирование скважинной аппаратуры повышает геологическую эффективность ГИС.

Хотя эргономика и не является технической наукой, однако при учете эргономических норм и требований, а также эргономической оценки качества промышленной продукции можно повысить качество проводимых исследований в геофизике.

1. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Резванов Р.А., Африкян А.Н.,: Геофизические исследования скважин: Учеб. Для вузов. Под ред. д. г.-м. н. В.М. Добрынина, к. т. н. Н.Е. Лазуткиной – М.: ФГУП Издательство “Нефть и газ” РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. – 400с. Илл.;

2. Комаров С.Г.: Геофизические методы исследований скважин;

3. Розенблат В.В.: Общие основы физиологии труда и эргономики.