IT в нефтегазовой отрасли: обзор цифровых технологий

Цифровые технологии в нефтегазовой отрасли

Популярным направлением развития цифровых технологий в нефтегазовой отрасли является «оцифровка» всех процессов предприятия за счет использования АСУ (автоматизированных систем управления), основанных на ИИ и машинном обучении и максимально полного сбора информации с помощью высокоточных IIoT датчиков. Такой подход позволяет сократить расходы, оптимизировать все рабочие процессы, повысить безопасность персонала и снизить риски порчи дорогостоящего оборудования.

Рассмотрим применение цифровых технологий в нефтегазовом комплексе более подробно для каждого направления.

Цифровые технологии в газодобыче (нефтедобыче)

Разумеется, добывать «черное золото» или газ можно теми способами, которые успешно используются уже десятилетиями. Но если перед компанией нефте- или газодобычи стоит задача повысить эффективность работы оборудования и предприятия в целом, без цифровых технологий не обойтись.

Главные цели, которые преследуют при применении в нефтегазовом деле цифровых технологий:

• сведение финансовых затрат при добыче сырья до максимально низкого уровня;
• параллельное повышение эффективности работы компании (увеличение объемов добычи сырья).

Кроме того, в современных условиях не обойтись без такой схемы работы предприятий по газо- и нефтедобыче, в рамках которой можно было бы одновременно управлять большой группой скважин, располагающихся на одном пласте (или месторождении, если говорить о газе).

Именно поэтому сегодня все чаще компании внедряют эффективные методы структурной и параметрической идентификации, основанные на использовании IT-технологий. Новые решения позволяют в режиме реального времени контролировать: состояние оборудования, рабочих процессов, соответствие рабочему графику и т. д. IT-технологии в нефтедобыче позволяют максимально автоматизировать большинство процессов, «обучают» программно-аппаратные комплексы обрабатывать неполные и противоречивые данные, получаемые из разных пластов/скважин, после чего генерировать из них единую информационную базу.
Как результат — более быстрая и эффективная добыча нефтегазового сырья.

Из всего вышесказанного очевидно, что IT-технологии в нефтедобыче и газодобыче сегодня выполняют наиболее важные функции для развития отрасли. И эта тенденция будет сохраняться и развиваться далее.

Цифровые технологии в транспортировке добытой нефти, газа

На сегодняшний день можно с уверенностью сказать, что IT-технологии позволили значительно повысить безопасность транспортировки нефти и газа. Это стало реальным с помощью возможностей, которые предоставляют цифровые технологии в транспортировке:

1. Предельно точный, разносторонний, автоматический расчет прочности месторождения/скважины, ее стойкости к сейсмическим активностям.
2. Быстрое, комплексное и безошибочное (ввиду отсутствия вмешательства человеческого фактора), моделирование системы трубопровода.
3. Разработка процессов, оптимизирующих функционирование всего трубопровода (с учетом данных, полученных в ходе предварительного анализа).

Внедрение в сферы нефте- и газотранспортировки IT-решений также позволило полностью отойти от всех условных «упрощений» в расчетах, ведь ранее эксперты принимали решения, не имея детальной информации о реакции газо- или нефтепровода в случаях непредвиденных обстоятельств.

Также благодаря цифровым технологиям в транспортировке газа и нефти процесс сведения в единый документ технической информации, полученной в ходе тестирования стал более простым и эффективным. Интеграция цифровых технологий в нефтетранспортировку (газотранспортировку) позволяет максимально оперативно составлять отчетную документацию и получать статистику, необходимую для своевременного корректирования процесса прокладки трубопровода в разных районах (специализированные IT-системы позволяют достаточно точно определить участки без аномалий для прокладки трубопровода).

IT-технологии в газо- и нефтепереработке

Эффективная переработка нефти и газа невозможна без использования широкого спектра устройств контроля, регистрации и анализа, вычислительной и измерительной техники, а также прочего оборудования. Все эти устройства работают на основе цифровых технологий и в нефтегазовой отрасли применяются уже довольно длительное время. Но внедрение инновационных, принципиально новых решений началось лишь несколько лет назад.

Результаты применения IT-технологий в нефтегазовом комплексе:

• повышение эффективности эксплуатации работающих компаний;
• появилась возможность осуществлять непрерывный мониторинг процессов переработки сырья;
• на основе данных мониторинга спроектированы и внедрены новые методы переработки сырья для предприятий нефтегазовой отрасли.

По сути, внедрение цифровых технологий в нефтегазовой отрасли сводится к автоматизации, тотальному контролю и регистрации всех рабочих процессов. При этом новые внедряемые IT-технологии успешно синхронизируются с уже используемыми решениями.

IT-оборудование для нефтегазовой отрасли

Рассмотрим конкретные актуальные решения, внедряемые сегодня в нефтегазовой отрасли.

Промышленные Ethernet-коммутаторы

Промышленные Ethernet-коммутаторы позволяют объединить разные устройства в единую сеть или обеспечить надежную связь между ними. В зависимости от модели, Ethernet-коммутаторы могут иметь:

• различное число портов (медных или оптических);
• корпус, защищенный от влаги и пыли (класс IP65/68);
• возможность бесперебойной работы в неблагоприятных погодных условиях;
• сертификаты типа:ATEX Zone 2, CID2, DNV GL, IECEx и т. д.

Неуправляемые коммутаторы

• Teltonika  TSW100

3/4/5G, Wi-Fi-модемы, точки доступа, роутеры

IT-решения в нефтегазовой отрасли подразумевают использование различных беспроводных устройств для приема/передачи данных. Ведь некоторые объекты располагаются в местах, куда физически невозможно протянуть кабель. В таких условиях «на помощь» приходят модемы, роутеры и точки доступа, работающие в беспроводных сетях (3G, 4G, Wi-Fi). Кроме передачи и приема данных они могут обладать дополнительными функциями (в зависимости от модели устройства):

• NAT;
• firewall;
• VPN;
• встроенный коммутатор;
• и т. д.

4G

• Robustel R3000-4L
• Robustel R2000
• Teltonika RUTX11

5G

• R5020

Медиаконвертеры

Медиаконвертеры помогают передавать данные на десятки километров. Промышленные устройства автоматизации, работающие по интерфейсам Ethernet и RS-232/422/485, не могут справиться с этой задачей, поэтому применяются медиаконвертеры, способные обеспечить отправку информации на очень большие расстояния посредством преобразования последовательного интерфейса или Ethernet в оптоволокно.

Шлюзы протоколов

Шлюзы протоколов используются для объединения в единую сеть устройств различных производителей, которые невозможно напрямую подключить друг к другу без дополнительного оборудования, поскольку они имеют разные интерфейсы и протоколы передачи данных.

Серверы последовательных интерфейсов

Это оборудование необходимо в ситуациях, когда информация для ПО поступает по сети Ethernet от устройства с последовательным интерфейсом. Если использовать только медиаконвертер, он не сможет упаковать данные в Ethernet-пакеты и программное обеспечение не получит эти данные. Серверы последовательных интерфейсов позволяют получать данные с RS-232/422/485 интерфейсов, после чего преобразовывают их и упаковывают в Ethernet-пакеты. При этом передаваемая информация и протокол данных не меняются.

Промышленные компьютеры

Разумеется, цифровые технологии в нефтегазовой отрасли подразумевают активное применение различного компьютерного оборудования. Оно присутствует почти на всех предприятиях отрасли и позволяет:

• управлять оборудованием;
• реализовать машинно-человеческий интерфейс;
• обрабатывать большие объемы информации
• и т. п.

На нефтегазовых предприятиях устанавливают не такие же ПК, как в офисах или частных домах. Там используются специальные промышленные компьютеры, которые применяются для работы в специфических условиях эксплуатации (например в условиях минусовой температуры окружающей среды или в сильно запыленных помещениях).

Контроллеры и модули ввода/вывода

Используются в нефтегазовой отрасли для управления специализированным оборудованием (модули вывода), а также получения/отправки данных с различных датчиков (модули ввода). Работают с цифровыми сигналами или аналоговыми значениями тока (или напряжения).

Будущее цифровых технологий в нефтегазовой отрасли

В современных реалиях сфере добычи нефти и газа придется перестраиваться и в этом процессе основным перспективным направлением остается активное развитие IT-инфраструктуры нефтегазовой отрасли. И цифровые технологии помогут в этом.

Если рассматривать перспективы IT-технологий в нефтегазовой отрасли в общем и целом, то прогнозы положительные, поскольку:

1. Основа повышения эффективности работы любой компании, добывающей, перерабатывающей или транспортирующей нефть/газ — автоматизация. И без ИТ-технологий здесь не обойтись. Поэтому спрос на программно-аппаратные комплексы этого типа будет расти.
2. Большую роль, кроме автоматизации, играет также и уменьшение финансовых вливаний в тот или иной процесс. И здесь также многое зависит от цифровых технологий в нефтегазовой отрасли. Ведь за счет минимизации влияния человеческого фактора они ускоряют: расчет основных параметров бурения, непосредственно само бурение, получение актуальной и точной геолого- и геофизической информации и т. д.
3. За счет автоматического расчета и планирования графиков техобслуживания, ремонта оборудования, можно прилично снизить потери (времени и средств) за счет предупреждения аварийных ситуаций.
   

Цифровые технологии в нефтегазовой отрасли постепенно развиваются и распространяются на все большее число предприятий. Эта тенденция будет сохраняться, так как постоянно разрабатываются новые IT-решения, работающие еще эффективнее и лучше, чем предыдущие варианты.