The expert system of the oil rig drilling winch

Abstract

The increasing complexity of oil rig drilling operations requires reliable and intelligent tools for timely detection and elimination of equipment failures. Winch brake malfunctions pose a significant risk to operational safety, making the development of automated diagnostic systems a critical task. The subject of the research is models, methods and tools for building an expert system for automated diagnostics of faults in winch brakes of drilling rigs on oil platforms, as well as the processes of detection, interpretation and support for making corrective decisions in real time. The purpose of this article is to develop a knowledge-based expert system capable of detecting winch brake disorders in oil rig drilling operations and supporting automated corrective decision-making. The proposed system is based on a rule-based knowledge representation using IF and THEN inference mechanisms and heuristic frames that integrate technological parameters and their dynamic changes. Artificial intelligence techniques are applied to enable adaptive learning from previously encountered operational scenarios and to update the knowledge base. The following results were obtained. A knowledge-based expert system for oil rig drilling winch diagnostics was developed. The system successfully identifies potential brake failures and recommends corrective actions based on expert-defined rules. Experimental evaluation demonstrates improved accuracy and efficiency in fault detection and decision support. Conclusion. The developed expert system ensures effective detection of winch brake disorders, enhances operational efficiency, and increases the reliability and safety of oil rig drilling equipment.

Зростаюча складність бурових операцій на нафтових платформах вимагає надійних та інтелектуальних інструментів для своєчасного виявлення та усунення несправностей обладнання. Несправності гальм лебідки становлять значний ризик для безпеки експлуатації, що робить розробку автоматизованих діагностичних систем критично важливим завданням. Предметом дослідження є моделі, методи та засоби побудови експертної системи для автоматизованої діагностики несправностей гальм лебідки бурових установок на нафтових платформах, а також процеси виявлення, інтерпретації та підтримки прийняття коригувальних рішень у реальному часі. Метою статті є розробка експертної системи, заснованої на знаннях, здатної виявляти несправності гальм лебідки під час бурових операцій на нафтових платформах та підтримувати автоматизоване прийняття коригувальних рішень. Запропонована система базується на представленні знань на основі правил з використанням механізмів виводу якще та тоді та евристичних фреймів, які інтегрують технологічні параметри та їх динамічні зміни. Застосовуються методи штучного інтелекту для забезпечення адаптивного навчання на основі раніше виявлених операційних сценаріїв та оновлення бази знань. Отримані результати. Була розроблена експертна система, заснована на знаннях, для діагностики лебідок бурових платформ на нафтових платформах. Система успішно виявляє потенційні несправності гальм та рекомендує коригувальні дії на основі правил, визначених експертами. Експериментальна оцінка демонструє підвищену точність та ефективність виявлення несправностей та підтримки прийняття рішень. Висновок. Розроблена експертна система забезпечує ефективне виявлення несправностей гальм лебідки, підвищує експлуатаційну ефективність та збільшує надійність та безпеку бурового обладнання на нафтових платформах.