Автоматизация технологического процесса составляет важную часть научно-технического прогресса в проведении геологоразведочных работ. Теоретические исследования в области совершенствования управления процессом бурения и его оптимизации получили новые возможности практической реализации с появлением управляющей микропроцессорной техники и созданием на ее основе систем компьютеризированного управления.

В отрасли в течение ряда лет проводятся исследования по созданию микропроцессорных систем компьютеризированного управления геолого-разведочным бурением, реализующие методы и средства универсального, многофункционального управления, способного в отличие от жестких аналоговых решений осуществлять гибкую технологию бурения.

Разнообразные образцы систем компьютеризированного управления процессом бурения разведочных скважин на твердые полезные ископаемые позволяют не только управлять процессом бурения в реальном времени по любому из известных алгоритмов, но и собирать, накапливать и обрабатывать информацию о процессе бурения, а также диагностировать работоспособность отдельных узлов и механизмов.

Компьютеризация технологических процессов на основе современной техники должна обеспечить интенсификацию производства, повышение качества и снижение себестоимости продукции.

Необходимость этого вытекает из анализа производственной деятельности геологоразведочных организаций по выполнению плановых заданий.

Телеметрия

Одновременно с развитием бурения существует тенденция повышения требований к точности попадания забоя скважин в заданную точку и к соблюдению проектного профиля скважины. В связи с этим возникает необходимость обеспечения эффективного контроля пространственного положения ствола скважины. При бурении скважин применяется комплекс маркшейдерских работ, включающий специальное оборудование, инструмент, приборы, особые технологические приемы, и связанный как с заданием направления ствола скважины, так и с постоянным контролем за положением оси ствола скважины в пространстве.

В общем случае телеметрические системы осуществляют измерение первичной скважинной информации, ее передачу по каналу связи забой — устье, прием наземным устройством, обработку и представление оператору результатов обработки. Существующие телесистемы включают следующие основные части:

– забойную аппаратуру;

– наземную аппаратуру;

– канал связи;

– технологическую оснастку (для электропроводной линии связи);

– антенну и принадлежности к ней (для электромагнитной линии связи);

– немагнитную УБТ (для телесистем с первичными преобразователями азимута с использованием магнитометров);

– забойный источник электрической энергии (для телесистем с беспроводной линией связи).

Данные от первичных преобразователей через коммутатор поступают на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), затем через кодирующее устройство (КУ), усилитель-передатчик поступают в канал связи. На поверхности закодированная различными способами информация расшифровывается в обратном порядке и поступает на системы отображения и обработки для принятия решений по технологическому режиму.

Регистрация данных телеметрии

Для регистрации данных телеметрии на буровой специалистами используется программа контроля процесса бурения «Регистрация»

Программное обеспечение информационно-измерительной системы контроля процесса бурения предназначено для сбора, хранения и обработки информации, поступающей с датчиков, расположенных на буровой. Программа обеспечивает в реальном масштабе времени следующие возможности: прием и оперативную обработку информации от датчиков технологических параметров бурения, расположенных на буровой.

В процессе регистрации данных программа выполняет следующее:

1. Принимает «сырые» значения с технологических датчиков через УСО.
2. Рассчитывает показания датчиков.
3. Рассчитывает значения вычисляемых параметров (скорости, объёмы раствора, число спущенных свечей и т. д.).
4. Автоматически определяет текущую технологическую операцию.
5. Передаёт данные для отображения на индикаторах пульта бурильщика.
6. Отображает полученную информацию в виде графиков и мнемосхем.
7. Периодически сохраняет значения всех параметров в базу данных в 3-х видах файлов.
8. Периодически сохраняет копию внутренних данных для того, чтобы в случае аварийного завершения регистрации можно было продолжить регистрацию с точки сохранения.

Трансляция данных по протоколу ТСР

Конвертор данных LeDecryptor выполняет чтение файлов данных программы «Регистрации» и выполняет отправку данных по протоколу TCP в формате WITS.

При этом LeDecryptor выполняет конвертирование параметров исходя из своих настроек.

Интерфейс основного окна представлен на (Рис 1). Окно состоит из элементов настройки и индикации работы программы. Все элементы основного окна программы объединены в логические группы — блоки.

1. В блоке Данные станции выполняется настройка чтения данных программы «Регистрации».

Для того, чтобы выбрать место расположения данных, нужно нажать на кнопку в конце строки, появится окно с выбором нужной папки.

2. В блоке приемник WITS указываются настройки на приемник данных WITS. Для передачи данных устанавливается, TCPClient в нем указывается IP — адрес и порт.

В блоке Сервер нужно указать настройки на службу CryptCheker.exe, которая работает на сервере, указывается порт и адрес или IP сервера

3. Блок процесса чтения представляет информационный блок показывающий процесс чтения данных.

В Логическом блоке чтения файлов показывается процесс чтения файла в виде последовательности происходящих событий

4. В блоке процесса отправки так же как и в информационном блоке, показывающий состояние соединения с приемником WITS и размер очереди отправки записей

Рис. 1. Основной экран программы

Формат передачи данных

WITS — это Формат, а точнее метод записи данных, разрабатывался для обмена данными между сервисными компаниями, нефтяной промышленности, задействованных при непосредственном бурении скважин. Это текстовый ASCII-формат с предопределенными типами данных. Может быть использован как протокол при различных видах передачи (например, по TCP/IP или COM).

Сеанс передачи включает в себя серию наборов данных, где набор данных представляет собой группу подобных элементов данных.

Содержание набора данных имеет следующие ограничения:

1. Набор данных не должен иметь элементов, данных более чем из одного типа записи.
2. Один и тот же элемент данных не должен повторяться в одном и том же наборе данных.
3. Если это не оговорено отдельно, элемент данных с признаком отсутствия значения -9999.0 не требует отправки, если должен посылаться элемент с нулевым значением

Алгоритм решения иего описание

Для реализации передачи данных в централизованное хранилище используется специализированные компоненты платформы java EE: JMS, адаптер ресурсов.

Технология Java EE является расширением языковой платформы Java, которое позволяет создавать масштабируемые, мощные и переносимые корпоративные приложения. В ней определено несколько типов контейнеров для компонентов приложения: Enterprise JavaBean (EJB), Java Server Pages (JSP) и сервлеты (Servlets).

EJB — это основа платформы Java EE. Она определяет способ инкапсуляции логики приложений и позволяет распределить ее способом, учитывающим масштабируемость, безопасность и поддержку транзакций так, что одновременный доступ к данным не приводит к нарушению целостности данных.

JMS, Java Message Service —это протокол, обеспечивающий взаимодействия компьютеров в сети (известный также как «обмен сообщениями»). JMS предоставляет общий интерфейс для стандартных протоколов обмена сообщениями и аналогичных служб для Java-программ.

Программное обеспечение «Ригистратор» информационно-измерительной системы контроля процесса бурения предназначено для сбора, и обработки информации, поступающей с датчиков. В дальнейшем при помощи Конвертор LeDecryptor выполняет чтение файлов данных программы «Регистрации» и выполняет отправку данных по протоколу TCP в формате WITS.

Далее информация поступает на сервер приложения, где находится коннектор адаптера, который содержит EJB-Jar и RAR файлы.

EJB-Jar -файл — это обычный java-jar -файл, который содержит компонент EJB, домашний и удаленный интерфейсы, а также описатель развертывания. EJB — Enterprise JavaBeans — это высокоуровневая, базирующаяся на использовании компонентов технология создания распределенных приложений, которая использует низкоуровневый API для управления транзакциями. RAR — является коннектором для подключения к EJB-Jar.

Далее информация поступает в очередь сообщений, из очереди сообщений считывается JMS слушатель. В JMS слушателе написан алгоритм обработки WITS0 и занесение декодированной информации в базу данных

Рассмотрим информационную блок-схему последовательности действий программы при ее запуске (Рис 2).

Рис. 2. Информационная блок-схема

Средой разработки приложения является Eclipce Juno

Eclipse — свободная интегрированная среда разработки модульных кроссплатформенных приложений.

Наиболее известные приложения на основе EclipcePlatform — различные «Eclipse IDE» для разработки ПО на множестве языков например, наиболее популярный «Java», поддерживавшийся изначально.

Eclipse служит в первую очередь платформой для разработки расширений, Eclipse JDT (JavaDevelopmentTools) — наиболее известный модуль, нацеленный на групповую разработку: среда интегрирована с системами управления. Eclipse написана на Java, потому является платформа-независимым продуктом, за исключением библиотеки SWT, которая разрабатывается для всех распространённых платформ Она полностью опирается на нижележащую платформу (операционную систему), что обеспечивает быстроту и натуральный внешний вид пользовательского интерфейса. Основой Eclipse является платформа расширенного клиента.

Гибкость Eclipse обеспечивается за счёт подключаемых модулей, благодаря чему возможна разработка не только на Java, но и на других языках, таких, как C/C++, Perl, Groovy, Ruby, Python, PHP, Erlang, Компонентного Паскаля, Zonnon, и прочих

В качестве сервера приложений используется «GlassFish»

GlassFish — это сервер приложений с открытым исходным кодом, реализующий спецификации Java EE, изначально разработанный SunMicrosystem..

В основу GlassFish легли части кода JavaSystemApplicationServer компании Sun и ORM TopLink (решение для хранения Java объектов в реляционных БД, предоставленное Oracle). В качестве сервлет-контейнера в нём используется модифицированный ApacheTomcat, дополненный компонентом Grizzly, использующим технологию Java NIO.

PostgreSQL- свободная объектно-реляционная система управления базами данных (СУБД). Использует порт 5432/tcp/udp. PostgreSQL использует только один механизм хранения данных под названием Postgresstoragesystem (система хранения Postgres), в котором транзакции и внешние ключи полностью функциональны, в отличии от MySQL, в котором InnoDB и BDB являются единственными типами таблиц, которые поддерживают транзакции.

По умолчанию PostgreSQL настроен так, что каждый локальный пользователь может подсоединиться к базе, совпадающей по названию с регистрационным именем клиента, при условии что такая база данных уже создана.

Все объекты (таблицы, индексы) базы данных в PostgreSQL хранятся в каталоге data/base/OID, т. е. названием каталога, содержащего БД, будет не имя БД (как в MySQL), а номер (OID) БД.

Литература:

1. Eclipse Distilled Издательство “Лори”, 2013 г — 354с.
2. Java Server Pages Библиотека профессионала: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2010 г — 448с.
3. Монсон Хейфел Р.Enterprise JavaBeans, 3-е издание. — Пер. с англ. — СПб: Символ — Плюс, 2011 г. — 672 с.
4. «Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем: Учебник». А. М. Вендров. — М.: Финансы и статистика, 2012 г — 152с.
5. Курсы Построение распределенных систем на Java А. Н. Свистунов
6. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15026–2002 Информационная технология. Уровни целостности систем и программных средств.
7. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408–2002 Информационная технология. Методы и средства обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологи