Кафедра общей и прикладной геофизики

Курсовая работа

по геофизическим исследованиям скважин

тема:

“Исследование влияния эргономических факторов геофизической аппаратуры на показатели качества ГИС”

Дубна, 2005

Содержание

Введение

Основная часть

Что такое эргономика

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН.

1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И ФУНКЦИИ КОМПЫОТЕРИЗИРОВАННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН ПРИБОРАМИ НА КАБЕЛЕ

2. ЦИФРОВЫЕ И ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫЕ ПРОМЫСЛОВО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ И СТАНЦИИ

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГИСТРИРУЮЩИХ СИСТЕМ ГИС

Эргономика рабочего места при работе с компьютером

Заключение

Список литературы

Введение

Геофизические исследования скважин (ГИС) являются областью прикладной геофизики, в которой современные физические методы исследования вещества используются для геологического изучения разрезов пройденных скважинами, выявления и оценки запасов полезных ископаемых, получение информации о ходе разработке месторождений и о техническом состоянии скважин.

В последние годы значительно увеличились глубины скважин и соответственно усложнились условия их проходки. Это потребовало создание новых высокопроизводительных приборов и аппаратуры на основе достижений электронной техники и широкого внедрения обработки данных на ЭВМ. Но создание новых комплексов по сбору и обработке данных не устранило проблему получения качественных результатов при проведении исследований в скважинах.

В данном курсовом проекте были рассмотрены некоторые эргономические факторы геофизической аппаратуры, которые непосредственно влияют на качество и эффективность проведения ГИС.

Основная часть

Что такое эргономика

Эргономика (от греч. “эрго” – работаю и “номос” – правило, закон.) представляет собой одну из самых молодых дисциплин, которая стала формироваться с конца 40-х годов XX столетия. Эргономика – это научная дисциплина, комплексно изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) трудовой деятельности, связанной с использованием машин или механизмов с целью повышения эффективности функционирования таких систем путем оптимизации средств, условий и процесса труда.

Эргономика является одновременно и исследовательской и проектировочной дисциплиной, так как одной из её задач является разработка методов учета человеческих факторов при проектировании новой и модернизации старой техники и технологии, а также существующих условий труда.

Объектом исследования эргономики является система “человек – машина – среда” (СЧМ). Эргономика рассматривает СЧМ как сложное функционирующее целое, в котором ведущая роль принадлежит человеку. Структурная схема СЧМ приведена на рис.1.

Рис. 1. Структурная схема СЧМ

Предмет эргономики – конкретная трудовая деятельность человека, использующего машины.

Эргономика рассматривает технический и человеческий аспекты в неразрывной связи. Сочетание способностей человека и возможностей машины существенно повышает эффективность функционирования СЧМ. Поэтому решение прикладных проблем эргономики предполагает движение одновременно в двух направлениях – от требований человека к машине и условиям ее функционирования и, наоборот – от требований машины и условий ее функционирования к человеку. Оптимальные решения находятся, как правило, напересечении этих направлений. Тем самым эргономика решает задачи рациональной организации деятельности людей в СЧМ, целесообразного распределения функций между человеком и машиной.

Следует особо подчеркнуть, что эргономика изучает определенные свойства СЧМ, которые получили название человеческих факторов. Они представляют собой интегральные характеристики связи человека и машины, проявляющиеся в конкретных условиях их взаимодействия при функционировании системы.

Знание человеческих факторов позволяет формулировать требования к профессиональному отбору и обучению персонала, техническим средствам подготовки, согласованию внешних средств трудовой деятельности и способов ее осуществления. Увеличивается роль человеческих, факторов применительно к задачам проектирования, создания и использования технически сложных изделий культурно-бытового назначения (радиоаппаратура, магнитофоны, телевизионная техника и др.).

Человеческие факторы всесторонне проявляются и фиксируются в такой целостной эргономической характеристике СЧМ, как эргономичность.

Под эргономичностью понимают свойство техники изменять эффективность трудовой деятельности в СЧМ в зависимости от степениее соответствия физическим, биологическим и психическим свойствам человека. Эргономичность формируется на базе таких свойств техники, как управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость.

Управляемость – свойство техники изменять эффективность выполнения человеком основной и вспомогательной работы при обеспечении необходимых технологических операций над предметом труда.

Обслуживаемость – свойство техники изменять эффективность выполнения человеком трудовых операций по приведению техники в состояние готовности к функционированию и поддержанию этого состояния во времени.

Освояемость – характеризует эффективность приспособления техники к быстрому и качественному овладению техникой техническим и управляющим персоналом.

Обитаемость – эргономическое свойство техники, приближающее условия её функционирования к оптимальным биологическим параметрам внешней среды, при которых работающему человеку обеспечивается нормальное развитие, хорошее здоровье и высокая работоспособность.

Качественными показателями эргономичности являются:

· по управляемости:

- среднее время или коэффициент занятости человека-оператора выполнением определенной единицы технологического процесса;

- вероятность выполнения человеком-оператором единицы технологического процесса с заданным качеством;

- производительность или норма времени на единицу труда;

· по обслуживаемости:

- среднее оперативное время занятия человека подготовкой техники к её применению;

- среднее оперативное время занятостью восстановлением или профилактикой техники;

· по освояемости:

- среднее календарное время профессиональной подготовки человека-оператора;

- уровень квалификации человека, необходимый для обслуживания техники.

Говоря о задачах эргономики, необходимо вести речь о комплексе задач, стоящих перед эргономикой и решаемых ею.

Одной из важнейших задач эргономики является оптимизация условий труда, для чего изучаются возможности и особенности различных категорий индивидов с целью учета полученных результатов при проектировании оборудования рабочих мест. В том числе эргономика приобретает все большее значение и в решении комплексной проблемы реабилитации лиц, в той или иной мере утративших работоспособность.

С этой же целью в эргономике изучаются психофизические возможности и особенности людей пожилого возраста. Таким образом, эргономика создает научную базу для решения важной социальной проблемы по вовлечению в производительный труд указанной части населения.

Эргономика призвана решать ряд проблем, связанных с оценкой точности, надежности и стабильности работы, влияния психической напряженности, утомления, эмоциональных факторов и особенностей нервно-психической организации оператора на эффективность его деятельности в СЧМ.

Большое значение имеет создание эргономического обеспечения научной организации и безопасных условий труда. С этой целью должна производиться разработка эргономических норм и требований, а также эргономической оценки качества промышленной продукции.

Эргономика должна решать также ряд задач методологического характера. Это связано с тем, что она как наука находится в стадии становления, активного развертыванияисследований. Разработка методологических проблем способствует построению теории эргономики и тем самым, обогащает практику конкретных исследований.

Выявление направлений исследований и круга решаемых задач позволяет сформулировать общую цель или главную задачу эргономики. Главная цель эргономики формулируется как единство трех аспектов исследования и проектирования:

1) повышение эффективности деятельности и соответственно функционирования человеко-машинных систем;

2) охраны здоровья людей;

3) всестороннего развития личности людей, участвующих в трудовом процессе. Принятие тезиса о триедином характере главной цели эргономики позволяет избежать отрыва эргономических исследований от конкретных задач развития производства.

Можно сформулировать и основные задачи эргономических разработок , реализуемые при решении любой эргономической задачи.

1. Анализ и синтез деятельности оператора в СЧМ . В процессе анализа изучается структура деятельности оператора, выявляются цели, мотивы и способы выполнения трудовой деятельности, рассматриваются возможные режимы работы и оценивается их влияние на результаты труда. На основании этих исследований определяются необходимые требования к характеристикам человека – оператора.

2. Изучается комплекс эргономических свойств (характеристик) человека – оператора. Исследуется работа органов чувств человека, его центральной нервной системы, моторно-двигательного аппарата и т.д. Причем рассматриваются только оптимальные значения этих характеристик, а не экстремальные.

3. Организация рабочего места оператора с учетом комплекса его эргономических свойств, определенных ранее. Разрабатываются требования, предъявляемые к рабочему месту в целом и к отдельным его элементам, с целью обеспечения максимальных удобств и эффективности работы.

4. Профессиональная подготовка операторов , включающая в себя профотбор, профобучение, тренировку и формирование коллективов.

5. Эргономическое проектирование и оценка СЧМ.

6. Определение экономического эффекта эргономического обеспечения.

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И ФУНКЦИИ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН ПРИБОРАМИ НА КАБЕЛЕ

Начавшаяся компьютеризация ГИС, создание полных компьютерных технологий, цифровая передача и обработка данных преследуют решение нескольких основных информационных и экономических задач:

1) повышение достоверности первичной информации за счет ее оцифровки непосредственно в местах получения (скважинных приборах), передачи без искажений по линиям связи, цифровой обработки и регистрации;

2) повышение точности определения геологических параметров и технического состояния скважин вследствие совмещения измерений разнотипными скважинными приборами в единых скважинных условиях;

3) учет влияния геолого-технических условий исследований в процессе измерений;

4) проведение оперативной комплексной обработки информации в режиме реального времени с различными средствами и процедурами контроля качества первичных данных;

5) проведение глубокой многопараметровой комплексной интерпретации геофизических и геологических данных в стационарных условиях с построением трехмерных моделей коллекторов и залежей;

6) сокращения времени непроизводительного простоя скважин и принятия управляющих решений;

7) быстрый и облегченный обмен данными с другими информационно-измерительными системами.

Обязательными составными элементами СГИИС для исследования приборами на кабеле являются:

1) цифровые многозондовые скважинные приборы с управляемыми режимами измерений, работающие в комбинированных сборках (агрегатируемые);

2) цифровая телеметрия, обеспечивающая асинхронный доступ к данным каждого измерительного зонда и управляющим элементам прибора;

3) цифровая компьютеризированная лаборатория, включающая средства сбора цифровой и аналоговой информации от скважинных приборов, спускоподъемного и вспомогательного оборудования и управления их работой, средства регистрации, визуализации, обработки, хранения и передачи полученной информации, вспомогательные средства, обеспечивающие работоспособность всех систем лаборатории (станции), диагностику и контроль их состояния, средства резервирования;

4) спускоподъемное оборудование, работающее в автоматическом или полуавтоматическом режиме;

5) программно-методическое обеспечение калибровки и тестирования приборов, проведения измерений, обработки, хранения и передачи информации, диагностики и контроля их состояния составных частей информационно-измерительного комплекса и программного обеспечения.

Компьютеризированная информационная технология геофизических исследований скважин содержит следующие этапы:

· получение задания на проведение исследований;

· выбор методики и технических средств для исследований;

· подготовка технических средств к исследованиям;

· проведение исследований и оформление промежуточного результата;

· обработка результатов исследований, представление материалов заказчику в соответствующей форме;

· выдача заключения.

Каждому из этих этапов соответствует определенный регламент работ, который должен быть выполнен на основе существующих или вновь созданных методик работ, а каждое рабочее место специалиста, выполняющего тот или иной этап, необходимо оснастить соответствующими техническими средствами и программно-методическим обеспечением . В общем виде СГИИС состоит из комплекса средств получений геофизической информации на скважине и ряда автоматизированных рабочих мест специалистов на базе ПК (АРМ геолога. АРМ геофизика-интерпретатора, АРМ метролога и т.д.), которые должны быть объединены в единую интегрированную информационную систему промыслово-геофизического предприятия.

Центральным звеном этой системы является информационно-измерительная система геофизических исследований скважин (СГИИС), которая включает в себя набор технических средств (скважинные приборы, геофизическая лаборатория, подъемник и т.д.) и методическое обеспечение, определяющее регламент работ при каждом виде измерений.

Критерии оценки эффективности применения СГИИС можно найти только на основе системного анализа всей технологии проведения ГИС. Системный анализ предполагает рассмотрение с технологических, программных средств для выполнения определенной задачи, в частности проведения всего комплекса ГИС. Функции, позволяющие поднять производительность и геологическую эффективность системы на качественно новый уровень, имеют самые высокие экспертные весовые оценки, определяющие степень значимости каждой из функций.

2. ЦИФРОВЫЕ И ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫЕ ПРОМЫСЛОВО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ И СТАНЦИИ

В настоящее время в геофизических производственных организациях РФ и стран СНГ эксплуатируется большое количество промыслово-геофизических лабораторий и станций, оснащенных оборудованием для цифровой регистрации данных ГИС. На базах геофизических предприятий с помощью отдельно выпускаемых регистраторов (МКС-Самотлор, ПВК, Пласт-5, КИУ) была проведена модернизация серийных аналоговых лабораторий ЛКС-7АУ-03.

Перечисленные лаборатории обладают различными функциональными возможностями и по-разному вписываются в полный цикл компьютерной технологии геофизического предприятия.

Вне зависимости от области применения промыслово-геофизической лаборатории (геофизические исследования открытого ствола, обсаженной скважины, контроль за эксплуатацией скважины) промыслово-геофизическая лаборатория состоит из ряда подсистем:

· сбора геофизической информации;

· регистрации и визуализации;

· питания и управления;

· контроля за спускоподъемными операциями;

· силового питания.

Подсистема сбора геофизической информации предназначена для выделения и разделения по регистрирующим каналам измерительной информации, поступающей по кабелю от скважинных приборов.

Подсистема регистрации и визуализации включает в себя средства, необходимые для автоматической регистрации получаемых от подсистемы сбора геофизической информации данных, и их визуализацию с целью контроля качества регистрации.

Подсистема питания и управления осуществляет питание скважинных приборов и управление работой исполнительных механизмов (двигателей постоянной и переменного тока, переключателей и т.п.). В качестве источника питания для работы исполнительных механизмов скважинных приборов применяется блок БУСП-М, выходы которого связаны с измерительными панелями этих приборов. При работе с цифровыми связками программно-управляемых скважинных приборов дополнительно вводится блок кабельного интерфейса.

Подсистема силового питания осуществляет питание оборудования лаборатории стабилизированным напряжением промышленной частоты. В случаях работы при больших провалах сетевого питания в состав лаборатории вводится агрегат бесперебойного питания с аккумуляторами.

Подсистема контроля за спускоподъемными операциями предназначена для обеспечения синхронной работы регистрирующих средств лаборатории с движением прибора в скважине и определения параметров этого движения (глубина, скорость, натяжение кабеля).

Техническая оснащенность геофизических партий определяется задачами, решаемыми геофизической службой, и условиями проведения исследований.

Одно из основных требований, предъявляемых к проводимым работам, – это высокая точность измерения изучаемого параметра. По техническим условиям погрешность измерения основных геофизических параметров не должна превышать 5%. В то же время исследования проводятся не в стационарных условиях, а в скважинных, расположенных на значительном удалении от мест базирования геофизической службы. Для современных скважин характерны большие глубины, высокие температуры, ограниченный диаметр. Поэтому вся геофизическая аппаратура должна быть высокоточной, устойчивой к вибрациям и тряске, надежной в работе при значительных перепадах температуры.

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


29-04-2015, 00:41