Применение автономных сенсоров для автоматизации нефтегазодобычи

Abstract

Актуальность. Существенным достоинством автономных сенсоров при использовании их для автоматизации технологических процессов является отсутствие кабельных проводок. Поставщики считают, что их внедрение обеспечивает сокращение стоимости капитальных затрат на строительство объектов (в частности, за счет экономии на кабельной продукции и материалах), снижение сроков строительно-монтажных и пусконаладочных работ, сокращение энергопотребления и снижение операционных затрат. Перспектива применения проектных решений автоматизации с использованием радио коммуникационной среды передачи данных имеет многообещающий потенциал развития. Внедрение сетецентрических технологий автоматического (автоматизированного) управления на основе интеллектуальных сенсорных сетей, прежде всего, позволит в ближайшей перспективе повысить эффективность добычи углеводородного сырья на труднодоступных территориях, снизит потребность в обязательном присутствии человека на технологических площадках. Все это, в свою очередь, может значительно изменить проектные решения по автоматизации объектов нефтегазодобычи. Цель: выявление основных препятствий при использовании автономных сенсоров для автоматизации нефтегазодобычи, проведение сравнительного анализа основных производителей автономных сенсоров. Объекты: сетецентрические технологии автоматического (автоматизированного) управления на основе интеллектуальных сенсорных сетей для нефтегазодобычи. Методы: системный анализ отечественного и зарубежного рынков автономных сенсоров и сетей. Результаты. Выполнен анализ применения автономных сенсоров и сетей на их основе. Выявлены основные преимущества применения автоматизации в нефтегазовой отрасли на основе автономных сенсоров. Показаны условия, при которых перспективно применение автономных беспроводных сенсоров на нефтегазовых объектах. В результате выполненного исследования не удалось выявить значимую экономическую эффективность автоматизации типовых технологических процессов нефтегазодобычи путем замены всей проводной автоматизации на ее беспроводной аналог. В настоящий момент времени применение автономных сенсорных сетей в области автоматических систем управления технологическими процессами для опасных производственных объектов нефтегазодобычи также ограничено, поскольку возникают трудности сертификации функциональной безопасности. Это, в частности, связано с проблемами отказобезопасности радио коммуникационной среды, а также значительной задержкой технического обслуживания в случае удаленности и труднодоступности технологических объектов управления.

The relevance. The essential advantage of autonomous sensors when used to automate technological processes is the cabling absence. Suppliers believe that their implementation provides decline of capital costs for construction of projects (in particular, due to savings on cable products and materials), reduction of construction, installation and commissioning work time, energy consumption and operating costs reduction. The application prospect of design decisions automation using the radio and communication environment for data production had a promising potential for development. The introduction of network-centric technologies of automatic (automated) control on the basis of intelligent sensor networks, first of all, will allow increasing the efficiency of hydrocarbon raw materials extraction in the short term in hard-to-reach territories, will reduce the need for mandatory man presence at technological sites. All this, in its turn, can significantly change the design decisions for automation of oil and gas production objects. The main aim of the research is identification of the main obstacles when using autonomous sensors for automation of oil and gas production, comparative analysis of the main manufacturers of autonomous sensors. Objects: the network-centric technologies of automatic (automated) control based on intelligent sensor networks for oil and gas production. Methods: system analysis of domestic and foreign markets of autonomous sensors and networks. Results. The authors have analyzed the use of autonomous sensors and networks based on them and identified the main advantages of using automation in the oil and gas industry based on autonomous sensors. The paper demonstrated the conditions under which the use of autonomous wireless sensors at oil and gas facilities is promising. As a result of the study, it was not possible to identify significant economic efficiency of automation of typical oil and gas production processes by replacing all wired automation with its wireless analogue. Currently, the use of autonomous sensor networks in the field of automatic process control systems for hazardous oil and gas production facilities is also limited, as there are difficulties in certifying functional safety. This, in particular, is due to the problems with the failure safety of the radio communication environment, as well as a significant delay in maintenance in case of remote and inaccessible technological control facilities.