钻井井控仿真中多Agent系统建模研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2008年1o月第3o卷第5期·120·JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Oct．2008Vo1．30No．s钻井井控仿真中多Agent系统建模研究王武礼，王延江杨华，宋媛媛(中国石油大学(华东)信息与控制工程学院，山东东营。。’)[摘要]针对钻井井控作业特点及传统钻井井控仿真系统的不足之处，提出利用多智能体(Agent)技术，建立一种新型的基于Agent的智能化分布式井控仿真模型。利用Agent的自主性、协作性和反应性。使井控

2、设备的操作在任意状况下都能够及时准确地反映各种井控规律及井控现象。对钻井井控仿真多Agent系统模型、各Agent的内部结构、Agent的知识表示方法及Agent间通信方式进行了详细阐述。给出了基于Agent的正常钻井井控仿真训练实例，较好地解决了传统井控仿真系统中灵活性和并发性较差的问题．增强了井控仿真系统的综合训练能力。[关键词]钻井模拟器；井控仿真；智能体；多智能体系统；建模[中图分类号]TE28[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2008)05—0120一O4石油钻井工程是一个地下隐蔽性工程，它的信息量大、复杂多

3、变，难以量化并带有很强的不确定性和非线性[1]。因此，在钻井过程中可能会遇到各种各样的问题，特别是井涌，如控制不及时或不当，则有可能发展成为井喷，造成严重的钻井事故[2]。为使钻井工程人员熟练掌握井内发生异常情况后的处理过程，优质安全地实施快速钻井，就需要进行钻前井控培训。2O世纪80年代，我国各大油田都引进了美国Simtran公司的DS-200钻井模拟机以及Digitran公司的RS3000／PAWS钻井模拟机，但由于其故障率高且仿真功能不完善，早已处于瘫痪状态。近年来，国内自主研制的钻井模拟器以其成本低、仿真模块多、图形界面丰富

4、的特点得到各大油田的认可，但经过几年的应用，也暴露出了不少问题。如整个仿真过程只能顺序执行，仿真模型过于简单，无法模拟井下复杂情况；另外，各仿真模块只能单独训练，仿真模块之间缺少联系，无法综合反映各种井控现象。因此，笔者结合钻井井控作业的特点，提出运用多Agent技术，对钻井井控仿真系统进行建模，将设备操作、模型运算、视景播放、声音控制、数据显示等仿真模块都封装成相应的Agent，利用Agent的自主性、协作型和反应性，较好地解决了传统井控仿真系统中灵活性和并发性较差的问题，增强了井控仿真系统的综合训练能力。1钻井井控仿真MAS模型

5、该系统是在计算机网络环境下建立的多Agent协同工作系统，采用分解和协调的设计原则，将其划分成若干个易于处理的子系统，每个子系统就是一个拥有自身知识、规则、目标且能够独立运行的Agent，如图1所示。图1将钻井井控仿真系统中的设备操作、井控模型运算、视景播放、声音控制等仿真模块融人一个多Agent的框架中，利用Agent的自主性、社会性和反应性，提高了整个仿真系统的智能化程度，增强了井控仿真的综合训练能力。系统中的各Agent之间利用黑板和基于KQML通信语言进行交互协调。1．1Agent结构1)系统管理Agent系统管理Agent

6、在钻井井控仿真系统中处于比较重要的地位，负责根据用户[收稿日期]2008一O3—03[作者倚介]王武礼(1978一)．男，2001年大学毕业，讲师，硕士，现主要从事计算机控制与仿真、人工智能方面的研究工作。学兔兔www.xuetutu.com第3O卷第5期王武礼等：钻井井控仿真中多Agent系统建模研究输入的仿真井的参数构建特定的仿真环境；负责仿真任务的分配；负责仿真结果的评价；负责仿真时钟的协调；负责其他Agent状态的监控；负责部分Agent的生成与销毁等。其结构如图2所示。图2中，人机接口相当于感知器，负责对用户操作以及仿真开

7、始时仿真参数信息的接收，通过消息处理器将消息分发给协调器和状态机；协调器根据预先确定的规则，决定要分发的消息，利用消息处理器、决策生成图1钻井井控仿真MAS模型器和通信模块将要分发的消息传给其他Agent；消息处理器将来自用户、黑板通信区和其他Agent的消息，联合系统当前的仿真环境与协调器、状态机一起对获取的信息进行处理、分类，然后送给决策生成器；决策生成器利用消息处理器传来的信息，结合自身的属性和知识制定规划和任务，然后分别将不同的任务利用通信模块传给相应的Agent或传送给仿真评价模块和系统监视模块。2)模型计算Agent模型

8、计算Agent中封装了各种仿真训练项图2系统管理Agent内部结构目的计算模块，仿真训练过程中，用户操作设备Agent的状态信息公布在黑板通信区上，模型计算A—gent利用自己的感知模块和通信接口获取到用户的目标，根据获取的信息和自身