Новые технологии передачи, накопления и обработки данных

Сегодня многие нефтедобывающие компании ведут разработку и внедрение технологий, позволяющих максимально контролировать процесс, добиваясь такого функционирования скважины, при котором её использование будет продолжаться максимально долго и с максимальной добычей. Такие технологии сегодня не получили какого-то общего общепринятого названия. Употребляются такие термины как «умное месторождение» (Smart Field), «интеллектуальное месторождение» (i-Field), «умная эксплуатация» (Smart Operations), «умная скважина» (Smart Wells), «управление в реальном времени» (Real Time Operations). Развитие данных технологий обусловлено возрастающими сложностями при добыче нефти во всем мире: большинство крупных неразработанных месторождений относятся к трудноизвлекаемым ресурсам. Поэтому методы поиска и добычи будут меняться неотвратимо в сторону роста технологических вложений, так как добыча все чаще ведется с глубин более трех километров, на которых сырье находится в состояниях высоких температур и давлений, отличаясь сложной динамикой «поведения».
Технологии подобные Smart Field помогают организовать добычу так, чтобы не только увеличить выработку со скважины, но и оптимально расходовать энергию, затрачиваемую на добычу. Полная автоматизация позволяет собирать путем телеметрии и контролировать огромный объем поступающих данных, в том числе совершенно разного свойства и значения. Фактически это позволяет анализировать процессы, проходящие внутри нефтяного пласта на любой глубине. Причем надо отметить, что анализ происходит по результатам работы не на одной скважине, а на всех работающих на одном пласте, что облегчает планирование не только добычи, но и ремонтных и профилактических работ на оборудовании.
Умные месторождения состоят не только из систем датчиков, посредством которых идет автоматизация производственных процессов. Современные системы не только снимают данные и сигнализируют, но и работают в режиме гибкой обратной связи, которая позволяет немедленно реагировать на изменение всех процессов в режиме реального времени. Кроме того, такие системы позволяют увидеть возможные изменения по результатам виртуального опыта, имитирующего реальность, позволяющего делать точный прогноз и избегать аварий. Учитывая, что система может работать дистанционно, возможно для усиления аналитических способностей выводить имеющиеся актуальные данные в виде программ для суперкомпьютеров. Именно возможность «предсказывать будущее» отличает умные скважины от простой автоматизации.
Построение скважин в рамках «умного месторождения» обычно начинается посредством уточнения геологических сведений, таких как особенности залегания пласта нефти, поэтому внедрение таких технологий возможно даже на достаточно старых месторождениях за счет имеющейся по ним подробной уточняющей информации

. Только с учетом данных геологии может быть построена настоящая интеллектуальная технологическая модель.
Модель должна объединять в себе геологическую карту подземного пласта и будущую инфраструктуру над ней. За счет этого система должна сделать выбор оптимального варианта использования скважин путем выбора только необходимой инфраструктуры, оборудования, мест для выгодного бурения, а также дать прогноз количества возможных будущих отказов в работе оборудования и потерь при добыче. Таким образом, система должна отвечать экономическую эффективность принятых решений.
Главный компонент такой системы – это непосредственно «умные скважины» (Smart Well), призванные достигать максимальной прибыли при минимуме затрат. Такие скважины за счет систем телеметрии выбирают режим работы оборудования для непосредственной добычи, регулируя смену технологических режимов при разработке. Однако, «умная скважина», в свою очередь, жестко завязывается на систему управления высокого уровня, что позволяет связать процессы добычи с остальными процессами в организации, осуществляющей добычу. При этом важнейшее значение имеет расход энергии, когда идет гибкое управление расходом электричества и воды. Сам процесс передачи многочисленных данных в обе стороны идет через высокоскоростные каналы связи, представленные как оптическими, так и радиоканалами. Каналы связи существуют в рамках единой сети ЭВМ и контроллеров, которые функционируют на основе специально разработанных протоколов передачи информации и специально разработанного программного обеспечения.
Сегодня для нефтегазовой отрасли выпускаются как комплексные решения на основе единого программного обеспечения, так и компоненты, из которых компания может построить свой собственный вариант «умного месторождения», исходя из требований конкретной геологической и экономической ситуации. Большинство крупных компаний в области нефтедобычи разрабатывают свои собственные решения, в том числе и российские компании, особенно в условиях санкционной борьбы, когда передовые технологии нефтедобычи оказались под запретом для экспорта в Россию. Приведем два типичных примера разработанных комплексов «умных месторождений».
Например, компания Eaton разработала комплексное решение для отрасли, в которое вошли комплектующие для организации электроснабжения, гидравлических и фильтрующих систем, применяемых в самых разных условиях. Кроме того, в комплекс «умной» автоматизации вошли разработки системы безопасности (Crouse-Hinds)