Повышение безопасности при производстве буровых работы с применением искусственного интеллекта для дистанционного контроля нарушений

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические основы техносферной безопасности при производстве буровых работ в России

1.1. Нормативно-правовое регулирование промышленной безопасности на опасных производственных объектах нефтегазового комплекса

1.2. Характеристика технологических процессов бурения как источников техногенного риска для персонала и окружающей среды

1.3. Роль и место дистанционного мониторинга в системе обеспечения безопасности на современных буровых предприятиях

Глава 2. Специальная оценка условий труда (СОУТ) на объектах бурового комплекса

2.1. Идентификация вредных и (или) опасных производственных факторов, характерных для буровых работ

2.2. Методика и результаты измерений (исследований) условий труда на рабочих местах буровой установки

2.3. Мероприятия по улучшению условий труда работников бурового комплекса по итогам СОУТ

Глава 3. Анализ состояния производственной безопасности и систем контроля при эксплуатации бурового оборудования

3.1. Оценка динамики аварийности и производственного травматизма при ведении буровых работ на территории РФ

3.2. Исследование существующих методов надзора и контроля за соблюдением требований охраны труда на буровых установках

3.3. Идентификация ограничений традиционных методов визуального контроля и обоснование необходимости автоматизации процессов мониторинга

Глава 4. Совершенствование системы безопасности буровых работ на основе технологий искусственного интеллекта

4.1. Разработка концептуальной схемы интеллектуальной системы автоматизированного контроля нарушений при бурении

4.2. Техническое обоснование выбора алгоритмов машинного зрения для детекции нарушений промышленной безопасности

4.3. Расчет прогнозных показателей снижения техногенного риска и оценка социально-экономической эффективности внедряемых решений

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Повышение безопасности при производстве буровых работ с применением искусственного интеллекта для дистанционного контроля нарушений

Направление: Техносферная безопасность и природообустройство

Специальность: 20.03.01 Инженерное обеспечение безопасности населения, окружающей среды и объектов техносферы

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена критическим значением нефтегазового комплекса в экономике Российской Федерации и одновременно высоким уровнем техногенного риска, присущего буровым работам как одному из наиболее опасных видов промышленной деятельности. Бурение скважин сопровождается воздействием комплекса вредных и опасных производственных факторов на персонал, включая повышенные уровни шума и вибрации, загазованность рабочей зоны углеводородами и сероводородом, риск возникновения открытых газонефтяных фонтанов, взрывов и пожаров. По данным Ростехнадзора, в период 2020-2024 годов на объектах нефтегазодобычи ежегодно регистрируется от 18 до 27 аварий с тяжелыми последствиями, значительная часть которых связана с нарушением технологических регламентов и требований промышленной безопасности при проведении буровых операций [1, c. 34]. Травматизм на буровых установках остается на высоком уровне, что свидетельствует о недостаточной эффективности существующих методов контроля и надзора за соблюдением правил охраны труда.

Традиционные системы контроля за соблюдением требований безопасности на буровых площадках основаны преимущественно на визуальном наблюдении инженерно-технического персонала, периодических проверках службами производственного контроля и плановых инспекциях надзорных органов. Однако человеческий фактор, ограниченность возможностей непрерывного мониторинга всех потенциально опасных зон и субъективность оценки ситуации приводят к тому, что значительное количество нарушений остается незамеченным до момента возникновения аварийной ситуации. В условиях территориальной распределенности буровых объектов, работы в труднодоступных регионах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, а также при ведении работ в круглосуточном режиме необходимость автоматизации процессов контроля становится критически важной задачей обеспечения техносферной безопасности. Применение технологий искусственного интеллекта, машинного зрения и компьютерного анализа видеопотока открывает принципиально новые возможности для создания систем непрерывного автоматизированного мониторинга соблюдения требований промышленной безопасности и охраны труда в режиме реального времени.

Степень разработанности проблемы характеризуется наличием фундаментальных исследований в области промышленной безопасности опасных производственных объектов нефтегазового комплекса, выполненных специалистами Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина, Уфимского государственного нефтяного технического университета, ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт труда» Минтруда России. Вопросы управления профессиональными рисками в нефтегазовой отрасли рассмотрены в работах А.Н. Черноплекова, Н.А. Махутова, В.А. Акимова [2, c. 89]. Технологические аспекты бурения и специфика опасных факторов при буровых работах детально изучены О.К. Мамедовым, А.М. Кузнецовым, И.В. Шишкиным [3, c. 156]. Вместе с тем, вопросы применения систем искусственного интеллекта для автоматизированного контроля нарушений требований безопасности на объектах бурения остаются недостаточно изученными, что определяет научную новизну настоящего исследования и его практическую востребованность в контексте цифровой трансформации промышленности.

Цель выпускной квалификационной работы – разработка научно обоснованных предложений по повышению уровня безопасности при производстве буровых работ на основе внедрения интеллектуальных систем дистанционного контроля нарушений требований промышленной безопасности и охраны труда.

Задачи исследования:

• проанализировать нормативно-правовую базу обеспечения промышленной безопасности на опасных производственных объектах нефтегазового комплекса Российской Федерации;
• охарактеризовать технологические процессы бурения как источники техногенного риска и идентифицировать специфические опасные и вредные производственные факторы;
• провести специальную оценку условий труда на рабочих местах буровой установки с идентификацией факторов риска и разработкой мероприятий по их минимизации;
• выполнить анализ динамики аварийности и производственного травматизма при ведении буровых работ на территории Российской Федерации за последние пять лет;
• разработать концептуальную схему интеллектуальной системы автоматизированного контроля нарушений промышленной безопасности на буровых объектах;
• рассчитать прогнозные показатели снижения техногенного риска и оценить социально-экономическую эффективность внедрения предлагаемых технических решений.

Объект исследования – система обеспечения промышленной безопасности и охраны труда при производстве буровых работ на опасных производственных объектах нефтегазового комплекса.

Предмет исследования – методы и технические средства дистанционного контроля соблюдения требований промышленной безопасности на буровых установках с применением технологий искусственного интеллекта.

Методологическая база исследования. Теоретическую основу работы составляют положения теории риска, концепции приемлемого риска, системного подхода к обеспечению техносферной безопасности. В процессе исследования применены методы специальной оценки условий труда в соответствии с Федеральным законом № 426-ФЗ, методы оценки профессионального риска по Приказу Минтруда России № 796н, статистические методы анализа данных по аварийности и травматизму, методы технико-экономического обоснования инженерных решений [4, c. 78]. Нормативную базу составляют Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», Федеральный закон № 426-ФЗ «О специальной оценке условий труда», правила безопасности

…