Беспроводные технологии в «цифровом» нефтегазовом промысле

Опубликовано в номере:
Если составить список отраслей, которые будто специально предназначены для привлечения беспроводной и мобильной технологий, то, безусловно, нефте- и газодобыча будут его возглавлять. Газовики и нефтяники постоянно ищут пути снижения своих затрат и повышения производительности труда путем творческого подхода к использованию беспроводных сетей индустриального применения.

Рис. 1. «Цифровое» месторождение

Конфигурация рабочего пространства, будь то большое месторождение нефти или газа или нефтеперегонный завод, делает организацию проводных систем передачи информации слишком дорогим удовольствием даже для крупнейших промышленников. Тем не менее характер отрасли, с его постоянно меняющимися ценами и постоянным ростом нормативных требований к отчетности, требует быстрой передачи точных оперативных данных с рабочих мест в офисы управления.

Несколько лет назад усилившаяся динамика этого процесса привела к формированию такого понятия, как «цифровой» нефтяной промысел (рис. 1). В нем информационные технологии (ИТ) используются с целью сбора и анализа данных обо всех операциях, контроля за безопасностью на объектах и т. д. В идеале это происходит в режиме реального времени, таким образом, достигается рост производства при минимизации затрат. Тем не менее при реализации этой концепции есть небольшая проблема. Если не все предприятие покрыто сетью передачи данных, то сбор и анализ достоверной информации в режиме реального времени не вполне осуществимы, а в этом случае такое понятие, как «цифровое видение» нефтяного месторождения, теряет смысл. Поэтому (и к такому мнению пришли многие эксперты нефтегазовой отрасли) необходимы именно беспроводные технологии (БТ) и мобильные решения.

 

Рис. 2. Точка доступа на «цифровом» нефтяном промысле

Комплексные решения

Для построения «цифрового» нефтегазового промысла существуют законченные комплексные беспроводные решения, основанные на предложениях компании WellAware и софтверного гиганта SAP.

WellAware предлагает на основе подписки платформу, состоящую из аппаратного и программного обеспечения для автоматизации нефтепромысловых процессов, а также сбора, распространения и анализа производственных данных (рис. 2). Компания SAP предоставляет для нефтяной и газовой промышленности целый ряд решений. Среди них, например, SAP Mobile Platform, которая позволяет пользователям разрабатывать собственные мобильные приложения. Причем они могут быть интегрированы с другими беспроводными решениями, например SAP Work Manager, позволяющим автоматизировать большинство задач по техническому обслуживанию. В ноябре 2014 г. компания SAP объявила о партнерстве с Samsung. Это сотрудничество направлено на то, чтобы совместно выводимые на рынок версии приложений SAP Work Manager и Field Service Manager могли быть реализованы на версиях планшетных компьютеров Samsung Galaxy, защищенных от влияния тяжелых условий окружающей среды. Оба эти приложения используются в производственном процессе нефтяной и газовой отрасли.

Очевидно, что для индустрии нефти и газа открывается все больше возможностей для развертывания БТ. Однако перед покупкой каких-либо решений в этой области необходимо разобраться, какой именно тип беспроводной сети будет наилучшим в конкретной ситуации.

 

Традиционные и ячеистые сети

Традиционные БТ большинство людей используют в качестве своих домашних Wi-Fi-сетей. Такая технология предполагает наличие маршрутизатора (обычно называемого роутером), подключенного с помощью проводов к центральному компьютеру с выходом в Интернет. Роутер излучает сигнал в пределах некоторой заданной области, так что другие устройства (компьютеры, планшеты, телефоны и т. д.) захватывают его и оказываются подключенными к сети. Недостатки такой технологии — ограниченный диапазон, а также то, что сигналы могут быть блокированы препятствиями в виде внутренних стен здания или различных топографических преград. Традиционные беспроводные сети обычно нормально функционируют в рамках и на площадях предприятия, но операции по добыче нефти и газа, как правило, осуществляются в отдаленных районах и весьма жестких условиях окружающей среды, таких как западные районы США до Аляски, заледеневшая тундра Канады или Сибирь в России.

Рис. 3. Беспроводной узел мониторинга нефтяного танка (резервуара)

Ячеистая сеть (Mesh Networking) является одной из тех технологий, которая эффективна в неблагоприятных климатических условиях. Ячеистые сети имеют повышенную надежность благодаря тому, что устройства включены непосредственно в сетевые узлы (рис. 3), которые могут одновременно передавать и принимать сигналы. Это решает проблему наличия нарушений сигналов из-за помех, потому что сетевые узлы запрограммированы так, чтобы самостоятельно найти путь к доступному открытому узлу, если он видит, что ближайший к нему роутер блокирован. Благодаря способности находить доступные пути получения сигнала ячеистые сети были названы самоорганизующимися. Термин «ячеистая сеть» также относится и к «невидимой» сети связи, которую эти сети образуют над зонами покрытия, чтобы сохранить исходящий трафик.

Компания Honeywell Process Solutions приняла решение разрабатывать оборудование, совместимое с ISA 100 Wireless, поскольку уже многие другие производители представили устройства и приложения на основе именно этого стандарта. Дидерик Молс (Diederik Mols), руководитель структурного подразделения компании Honeywell по промышленным беспроводным решениям, считает, что это позволит клиентам запускать весь их беспроводной трафик в одной сети, независимо от того, сколько различных типов устройств они к этой сети подсоединят.

 

Эффективность внедрения БТ на месторождениях

Перед установкой любого оборудования компания WellAware проводит специальный анализ. В него входит съемка местности, которая позволяет отметить любые уже существующие мачты связи в районе. Затем создается конфигурация сети множественного доступа со случайной фазой RPMA (Random Phase Multiple Access) с наименьшим возможным числом точек беспроводного доступа, размещенных в стратегических местах. Там также помещаются средства радиосвязи, рассредоточенные по сети, что удваивает число удаленных периферийных устройств (Remote Terminal Unit, RTU), которые постоянно осуществляют опрос датчиков, установленных на производственном оборудовании. Это необходимо для получения такой информации, как уровень нефти в танках (хранилищах), скорость газа и давления на устье скважины и т. д. Операторы имеют доступ к этой информации в режиме реального времени, через программное приложение. Производственные данные могут быть просмотрены на любом компьютерном устройстве — от настольного ПК до смартфона.

 

Калифорния

Рис. 4. Интерфейс с беспроводным монитором состояния нефтяного танка WellAware

Операторы Калифорнийского участка, выполняющие обход или находящиеся в своих автомобилях, могут на планшетах просмотреть текущие данные или получить сигналы о ситуациях, требующих немедленного внимания (рис. 4). Этот комплекс мер позволяет работникам вместо того, чтобы посещать каждую скважину по многу раз в день, сосредоточить свое внимание на тех скважинах, которые на самом деле его требуют.

Один из нефтепромышленников сообщил, что после установки сети множественного доступа со случайной фазой RPMA было достигнуто снижение простоев сотрудников на 25%, что дало компании $400 000 ежегодной экономии. Ранее на указанном участке были заняты порядка 10 операторов, задачей которых был объезд объектов по одному и тому же маршруту по нескольку раз в день.

На сланцевом месторождении Игл-Форт удалось снизить затраты на 60% путем расширения сети с помощью БТ. Новая сеть обеспечивает не только передачу данных в рамках автоматизированной системы управления технологическим процессом (Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA), но также реализует голосовую связь через интернет-протоколы.

 

Саудовская Аравия

Еще более сложные сети были установлены фирмой Honeywell для нефтеперерабатывающей компании Saudi Arumco Mobil Refining Company (SAMREF). Эта работа была выполнена на нефтеперерабатывающем комплексе в Янбу (Саудовская Аравия). Компания SAMREF является совместным предприятием нефтяной компании из Саудовской Аравии (Saudi Arabian Oil Company) и нефтепереработчиком Mobil Yanbu Refining Company, дочерней компании Exxon Mobil. Нефтеперерабатывающий комплекс SAMREF производит около 400 тыс. баррелей в день различных нефтепродуктов, в том числе бензина, мазута, сжиженного газа, топлива для реактивных двигателей и других энергетических продуктов.

Honeywell установила беспроводную сеть, которая обрабатывает трафик для мониторинга процесса и осуществляет видеонаблюдение всего объекта. Система опирается на беспроводные точки доступа, оснащенные тремя типами средств радиосвязи:

  • для связи с традиционными радио­передатчиками;
  • для связи с устройствами Wi-Fi;
  • для высокоскоростных коммуникаций с целью передачи внутриобъектовых потоков данных.

Кроме доступа к оперативной информации, данная сеть позволяет SAMREF соблюдать правила безопасности и осуществлять охрану объектов путем предоставления в режиме реального времени видео с камер, расположенных вокруг территории завода, а также установленных на верхней части транспортного средства, которое руководитель аварийно-спасательных работ использует для патрулирования. И персонал диспетчерской, и руководитель аварийно-спасательных работ имеют круглосуточный доступ к видеоканалам. Когда происходят потенциальные нарушения безопасности или нарушение охраняемого периметра объекта, руководитель аварийно-спасательных работ, чтобы уменьшить время реакции на событие соответствующего персонала диспетчерской, использует данные видеонаблюдения.

Признавая, что это является одним из самых, какие только они видели, креативных решений в использовании БТ в индустриальных целях, специалисты компании Honeywell отметили, что именно заказчику, а не им, пришла в голову идея с использованием этой технологии в таком варианте. В целом специалисты отмечают, что творческое мышление свойственно работникам нефтяной и газовой промышленности: «После установки беспроводной сети уже в течение первого года инженеры объекта предлагают не менее пяти новых идей о том, как она может быть использована».

При таком мощном импульсе в построение беспроводных сетей вполне возможно, что в не слишком отдаленном будущем они станут стандартом для ИТ-инфраструктуры в нефтегазовой индустрии.

Специалисты компании IDC Energy Insights классифицируют мобильные и беспроводные решения, как технологии «третьей платформы», то есть они относят их к группе решений которые включают аналитические программы, предназначенные для работы с «большими данными», облачные приложения и социальные бизнес-платформы. В 2014 г. в декабрьском докладе о будущем отрасли IDC прогнозировала, что в 2016 г. в надежде на создание ИТ-сред, которые смогут поддерживать быстрые ответы на постоянно меняющиеся условия бизнеса, 70% нефтяных и газовых компаний будут инвестировать в одну или более беспроводных технологий, рассматриваемых в статье.

 

Стив Сентерфит (Steve Senterfit), вице-президент консалтинговой компании Booz Allen Hamilton, считает, что рост интереса к БТ в нефтяной и газовой промышленности частично объясняется изменениями в самом составе рабочей силы: «Последние несколько лет наблюдается приток в промышленность молодого поколения, доля которого в составе производительных сил все более увеличивается. Это поколение привыкло к тому, что они получают непосредственный доступ к информации с мобильных устройств». Хотя рабочие и тянут в свою сторону, Сентерфит утверждает, что этот шаг навстречу мобильным решениям не произойдет, пока в одном месте не сойдутся два основополагающих элемента: технологии и экономическое обоснование.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *