ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ НА НЕФТЕГАЗОВОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ НА ПРИМЕРЕ ШТОКМАНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Астапенко, В.А.; Томышев, К.А.; Баган, В.А.; Еремин, Н.А.

Авторы: Астапенко В.А., Томышев К.А., Баган В.А., Еремин Н.А.
Сборник: Труды 54-й научной конференции МФТИ. Проблемы фундаментальных и прикладных естественных и технических наук в современном информационном обществе. Москва-Долгопрудный. МФТИ
Серия: Управление и прикладная математика
Том: 1
Год издания: 2011
Первая страница: 75
Последняя страница: 77
Аннотация: UDC 621.391.1 Evaluation of the effectiveness of the implementation of various data transmission systems in the oil and gas field on the example of the Shtokman field. / V. A. Astapenko, K. A. Tomyshev, V. A. Bagan, N. A. Eremin // Proceedings of the 54th Scientific Conference of MIPT. Problems of fundamental and applied natural and technical sciences in the modern information society. Moscow - Dolgoprudny. MIPT. - Vol. 1 of Management and applied mathematics. - 2011. - p. 75–77. (In Russian). Key words: Shtokman field, information factor, sensors, transmission systems, Antarctic shelf, sensor network, monitoring, transmission channel, satellite channel, fiber-optic, communication line Recently, the information factor is becoming increasingly important for the oil and gas industry. The most modern production platforms and wells located on the shelf are equipped with numerous sensors that collect a large amount of information needed in the production process. The concept of an “intellectual well”, which implies monitoring the operation of the entire complex as a whole in real time, will increase the amount of data collected at least a hundred times, and the issue of sending the collected information to the command center will be very difficult and expensive. The report presents the results of a study on the effectiveness of implementing various data transmission systems that are currently available. For the quantitative calculation, information on the Shtokman field [1] was used, where it is planned to create such a system. Most of the new fields are located in similar conditions on the Antarctic shelf at a considerable distance from the coastline. Currently, about 10,000 sensors have been installed at advanced foreign fields. One sensor transmits data packets of 32 bits with a frequency of 50 Hz, which means an average of 10,000 Gbps per week for 10,000 sensors. In the Shtokman field, it is planned to expand the sensor network to 1,000,000 sensors in the future, which means that the information generation rate will be 1.65 Gbit / s. To manage this amount of data you need a powerful and reliable transmission channel. Among the currently existing technically feasible solutions, we can distinguish fundamentally three different systems. This is a satellite channel, fiber optic line and a radio relay chain of radio towers. The installation of a radio-relay communication channel that provides the necessary performance requires a lot of labor, the need to erect relay towers every 50 km forces to use additional platforms and structures, since the nearest land is 300 km away, and the speed also depends on weather conditions, which makes not reliable enough [2]. The most promising characteristics have a satellite channel and fiber-optic communication line. In fig. 1 you can see a comparison of the cost of installation and operation of these two channels over 5 years of operation of the well. At the same time, I would like to note that the costs directly for data transmission over the fiber-optic line are much less than for its installation, and practically do not depend on the required speed. This is due to the fact that the available us performance by several orders of magnitude higher than required, as early as 2006, a speed of 14 Tbps was achieved [3]. The cost of data transmission over a satellite channel grows in proportion to the volume of this data. Thus, the satellite channel will be more effective with short-term use and with a small amount of transmitted information. One of the ideas for optimizing this system is to integrate the sensors in chips that perform data compression, which will significantly reduce the amount of data before sending and reduce the load on the transmission channel. In this scheme, it is also possible to consider microwave relay, which was too inefficient in transmitting uncompressed information. Modern technologies allow us to perform a tenfold compression without the use of too complex chips. In fig. 2 presents the final results, where the costs of using various methods of transmitting information are compared using data compression chips with the number of sensors in 1 million. It should be noted that the fiber optic line shows the best results after two years of work. The report also compares the parameters of the proposed data channels, such as deployment speed, reliability, and difficulties in troubleshooting. By a set of indicators in the long run, the leading position is occupied by the fiber optic line. The fact of the presence of a large number of small deposits in the vicinity of the Shtokman field, which will allow connecting all the sensor equipment on them to a single fiber-optic network, while additional costs of effort and resources are minimized, also speaks in its favor. However, in the early stages of work with a small number of sensor equipment, satellite communication is of the greatest interest because of its simplicity and speed of deployment. Thus, the most promising is a kind of combined solution, in which the satellite channel will initially be used, and then, when increasing the number of sensors, the information will be transmitted via fiber-optic cable. In addition, this configuration will provide us with a backup channel, which will allow to transmit the most significant part of the data even if the main channel is damaged. УДК 621.391.1 Оценка эффективности внедрения различных систем передачи данных на нефтегазовом месторождении на примере Штокмановского месторождения. / В. А. Астапенко, К. А. Томышев, В. А. Баган, Н. А. Еремин // Труды 54-й научной конференции МФТИ. Проблемы фундаментальных и прикладных естественных и технических наук в современном информационном обществе. Москва - Долгопрудный. МФТИ. — Т. 1 из Управление и прикладная математика. — 2011. — С. 75–77. Ключевые слова: Штокмановское месторождение, информационный фактор, датчики, системы передачи, антарктический шельф, сенсорная сеть, мониторинг, канал передачи, спутниковый канал, оптоволокно, линия связи. В последнее время всё большую важность для нефтегазодобывающей промышленности приобретает информационный фактор. Наиболее современные добывающие платформы и скважины, расположенные на шельфе, оборудованы многочисленными датчиками, собирающими большое количество информации, необходимой в процессе добычи. Концепция «интеллектуальной скважины», подразумевающая мониторинг работы всего комплекса в целом в режиме реального времени увеличит количество собираемых данных самое меньшее в сотни раз, и вопрос отправки собранной информации в командный центр станет весьма непростым и дорогостоящим. В докладе представлены результаты исследования эффективности внедрения различных систем передачи данных, доступных на сегодняшний момент. Для количественного расчета использована информация о Штокмановском месторождении [1], на котором планируется создание подобной системы. Большинство новых месторождений находятся в похожих условиях на антарктическом шельфе в значительном удалении от береговой линии. В настоящее время на передовых зарубежных месторождениях установлено порядка 10 000 датчиков. Один датчик передает пакеты данных размером 32 бита с частотой 50 Гц, что означает в среднем 10 000 Гбит в неделю для 10 000 сенсоров. На Штокмановском месторождении в дальнейшем планируется расширение сенсорной сети до 1 000 000 датчиков это означает, что скорость наработки информации будет составлять 1,65 Гбит/с. Для управления таким объемом данных потребуется мощный и надежный канал передачи. Среди существующих на сегодняшний день технически возможных решений можно выделить принципиально три различных системы. Это спутниковый канал, оптоволоконная линия и радиорелейная цепь радиовышек. Установка радиорелейного канала связи, обеспечивающего необходимую производительность, требует больших трудозатрат необходимость возведения ретрансляционных вышек через каждые 50 км вынуждает использовать дополнительные платформы и конструкции, так как ближайшая суша находится в 300 км, кроме того, скорость значительно зависит от погодных условий, что делает такой канал недостаточно надежным [2]. Наиболее перспективными характеристиками обладают спутниковый канал и оптоволоконная линия связи. На рис. 1 можно увидеть сравнение стоимости установки и эксплуатации этих двух каналов за 5 лет работы скважины. При этом хочется отметить, что затраты непосредственно на передачу данных по оптоволоконной линии значительно меньше, чем на её установку, и практически не зависят от требуемой скорости. Это связано с тем, что доступная нам производительность на несколько порядков превышает требуемую так, уже в 2006 году была достигнута скорость в 14 Тбит/с [3]. Затраты же на передачу данных по спутниковому каналу растут пропорционально объёму этих данных. Таким образом, спутниковый канал будет эффективнее при кратковременном использовании и при небольшом объёме передаваемой информации. Одна из идей оптимизации данной системы состоит в интеграции в датчики микросхем, осуществляющих сжатие данных, что позволит значительно уменьшить объем данных перед отправкой и снизить нагрузку на канал передачи. В данной схеме возможно также рассмотрение радиорелейной связи, которое было слишком неэффективным при передаче несжатой информации. Современные технологии позволяют нам провести десятикратное сжатие без использования слишком сложных микросхем. На рис. 2 представлены итоговые результаты, где сравниваются затраты на использование различных способов передачи информации и с использованием микросхем сжатия данных при числе датчиков в 1 миллион. Следует отметить, что оптоволоконная линия демонстрирует наилучшие результаты уже после двух лет работы. Также в докладе сравниваются такие параметры предлагаемых каналов передачи данных, как скорость развертывания, надёжность и трудности при устранении неисправностей. По множеству показателей в долгосрочной перспективе лидирующие позиции занимает оптоволоконная линия. В её пользу говорит также факт наличия большого числа мелких месторождений в окрестностях Штокмановского месторождения, что позволит подключить всё сенсорное оборудование на них к единой оптоволоконной сети, при этом дополнительные затраты сил и ресурсов минимизируются. Однако на ранних этапах работ при небольшом числе сенсорного оборудования наибольший интерес представляет спутниковая связь ввиду простоты и быстроты развёртывания. Таким образом, наиболее перспективным является некое комбинированное решение, при котором изначально будет использоваться спутниковый канал, а затем, при наращивании количества датчиков, передача информации будет осуществляться уже по оптоволоконному кабелю. Кроме того, такая конфигурация обеспечит нас резервным каналом, что позволит передавать наиболее значимую часть данных даже при повреждении основного канала. Литература. 1. Штокмановский проект. - ОАО «Газпром» URL: www.gazprom.ru/production/projects/ deposits/shp/ 2. Мордухович Л. Г. Радиорелейные линии связи. М.: Радио и связь, 1989. 3. 14 Tbps over a Single Optical Fiber: Successful Demonstration of World's Largest Capacity. _ NTT Press Release. September 29. 2006.
Добавил в систему: Еремин Николай Александрович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ФНКЦ РР
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ФНКЦ РР

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ НА НЕФТЕГАЗОВОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ НА ПРИМЕРЕ ШТОКМАНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯстатья

Прикрепленные файлы