רשתות חיישן אלחוטי הפכו אבן הפינה של פעולות קידוח מודרניות, המאפשרות חשיפה רציפה, בזמן אמת לתנאים שהיו פעם ⁇ . על ידי פריסת מערךים של חיישנים קומפקטיים, יעילים אנרגיה על פני אתר קידוח, מפעילי יכולים ללכוד נתונים גרפיים על לחץ, טמפרטורה, הנחת רטט, זרימה נוזלית, ושלמות מבנית. זרם מידע זה זורם באופן קבוע לפלטפורמות ניתוח מרכזי, שבו הוא מעובד כדי ליידע החלטות, אופטימיזציה, ולהוביל את הביצועים של תפקודים יותר של כבלים, תוך כדי לחץ, כמו גם כן, תוך כדי לחץ עמוק יותר.

הבנה של רשתות חיישן Wireless

רשת חיישן אלחוטית היא אוסף של צמתים חיישן אוטונומיים שמתקשרים על תדרי רדיו לתחנת שער או בסיס.כל אחד מהם משלב חיישן, מיקרובקר, מקור כוח (בדרך כלל סוללה או קציר אנרגיה), וטרנסל אלחוטי.בסביבות קידוח, צמתים אלה מונדסים לעמוד בטמפרטורות קיצוניות, לחץ גבוה, נוזלי קורוזי, ורטט מתמשך עבור מדורג', כולל מדחום לאימון, אמצעי בקרה, לאימון, לאימון, לאימון, לאימון, לאימון, לאימון, לאימון טמפרטורה, לשרירים, לשרירים, לאימון, לאימון, לשרירים, לשרירים, לשרירים, לאימון, לאימון, לאימון, לאימון, לאימון, לאימון, לאימון, למתחים, לאימון, לאימון, למתחים ולמדורגלי טמפרטורה גבוהה, לשרירים.

הארכיטקטורה של הרשת יכולה להיות כוכב פשוט להתנצלות, שבו כל צומת מדבר ישירות אל שער מרכזי, או יותר קריאות מרש מורכבות יותר המעביר נתונים באמצעות נקודות ביניים, מרחיבה טווח ולוחם חוסן מחדש של פרוטוקולים תקשורת כגון Zigbee, LoRaWAN ו-WiFial WirelessHART תעשייתי משמשים לעתים קרובות כי הם מתאימים לצריכה נמוכה של חשמל והנתונים אמינים בהגדרות תעשייתיות.

הערך של גישה אלחוטית הוא לא רק חיסול של קנונית פיזית - אשר יקר להתקין ולשמור בסביבה קידוח - אבל גם המאפשר מיקום חיישן במקומות שאחרת בלתי נגישים.שולחן רוטרי, כונן העליון, מחסניות למנוע מעצורים, בורות בוץ, ומפרקי עלייה יכולים כל חיישניים ללא נטל חוטי שביל. גמישות זו מגבירה באופן דרמטי את צפיפות של נקודות ניטור והיקף של נתונים זמין עבור ניתוח נתונים זמין.

דרישות מפתח בביצועים

מעקב בזמן אמת של פרדוקסים

WSNs לספק למפעילים תמונה כל הזמן של תנאי הנפילה והמשטח.חיישנים בלחץ להציב בנקודות קריטיות לאורך ה- Wellbore יכולים לזהות בעיטות או הפסדים בתוך שניות, נותן זמן לצוות הקידוח להסתגל למשקל בוץ או להפעיל אמצעי מניעה למתח.חיישנים טמפרטורה לפקח על קו החזרה של בוץ לסימנים מוקדמים של אנתרמיות תרמיות.

כמה פלטפורמות משלבות כעת את נתוני WSN ישירות לתוך מערכות תמיכה של החלטות המשתמשות בלמידה של מכונה כדי לחזות את תחילת צינורות תקועים, מחזור אבוד או לחץ היווצרות חריג. כאשר המערכת מזהה דפוס כי לפני סיכון ידוע, זה יכול באופן אוטומטי להנפיק אזעקה או הסתגלות מהירות.

תחזוקה חיזוי של רוטינג ותחנות

נוקשות קידוח מארחות שפע של אסיפות מסתובבות - כוננים מעל, משאבות בוץ, לצייר יצירות, גנרטורים - כל מה שקשור ללבוש.ל רטט וחיישנים טמפרטורה רכובים על כריות ורוחות מוטוריות לספק אינדיקטורים מוקדמים של חוסר איזון, חוסר איזון, התמוטטות סיכה, או כישלונות מתפתל, במקום לעקוב אחר לוח זמנים נוקשה של תחזוקה מונעת (שיכול להחליף חלקים זה עדיין שימושי), שבו יש צורך לבצע תחזוקה בתנאי חירום.

לדוגמה, עלייה הדרגתית בנקודת המפלט של הרטט במשאבת הבוץ, בשילוב עם עלייה קלה בטמפרטורת הדיור, יכול להעיד כי הנושא זקוק להתאמה או החלפת בשינוי הבא.על ידי לתפוס את הבעיה מוקדם, מפעילי להימנע מכישלון קטסטרופלי כי יפסיק את הקידוח ותיקון של חיישנים זולים. Wireless גם להפחית את הצורך של אנשים ללכת על הרצפה הקפדה לוקח קריאה ידנית, ובכך לשפר את הבטיחות ושמירה על משימות גבוהות יותר.

בטיחות ו ניטור סביבתי

פעולות קידוח כרוכות סכנות מרובות: גזים דליקים כמו מתאן, מימן sulfide (H2S) בבארות סויה, ומחסור חמצן בחללים מוגבל. גלאי גז אלחוטיים שהוצבו ב- פצח, בוץ, חדר המשאבה, ותא יכול לדגום את האווירה ולהעביר אזעקה לקונסולת קידוח ולמערכות בטיחות.

ניטור סביבתי משתרע על רעש, רטט, ושחרור נוזל סביב ה- חיישנים אלחוטיים יכול לעקוב אחר רמות רעש נגד תקני הקהילה, לפקח על הביצועים של ערימות התלקחות, ולקבוע את הטמפרטורה של החזר מלט כדי להבטיח בידוד zonal. חלק מפעילי הם פריסת מצלמות אלחוטיות עם מחשוב קצה כדי לזהות omalies חזותיות כגון דליפות, קיטור, או עשן, הוספת שכבה נוספת של מודעות מצב.

קידום אופטימיזציה והחלטות של Data-Driven

נתוני החיישן המפורטים מ- WSN הופכים לדלק לניתוחים שמניעים תוכניות קידוח טובות יותר.על ידי בדיקת נתונים היסטוריים מבארות קודמות באותו היווצרות, מהנדסים יכולים לזהות את המהירות הטובה ביותר על משקל ומהירות רוטורית הממקסמת את שיעור החדירה תוך צמצום עייפות מחרוזת התרגיל.המידע בזמן אמת מהבאר הנוכחית הוא בהשוואה למודל, והמקדחדוח מקבל המלצות להתאמה.

יתר על כן, WSNs מאפשר ניטור זהיר של פעולות מלט.לחוץ לחץ וחיישנים טמפרטורה על צווארון הגילוח, בשילוב עם חיישני קולי על קו החזרה, לספק הערכה באיכות האג"ח מלט כמעט בזמן אמת אם לוח האג"ח מראה פערים, פעולה מתווך יכול להתבצע בעוד מלט הוא עדיין ירוק, הימנעות לסחוט מטענים לאחר מכן.

היתרונות של שימוש ב- WSNs ב-Creting

אימוץ רשתות חיישן אלחוטי מביא מגוון של יתרונות המורכבים על החיים של מסע נוקשה.

  • (FLT:0) בטיחות מופרזת:FLT:1ir אזהרות מיידיות עבור דליפות גז, אש, תקלה בציוד, או לחץ מבני להגן על אנשי הצוות ולהפחית חומרת אירועים.
  • (FLT:0) יעילות ה- Efficiency:FLT:1 חיישנים Wired דורשים קנונית יקרה, conduit, תיבות צומת, ועבודת ההתקנה. חיישנים אלחוטיים להפחית את הוצאות ההון ויכולים להיות מחוסנים בין בארות או השקיות.
  • (FLT:0Data Accuracy and Granularity:ראה פרק 1: חיישנים מדגם בשיעורים גבוהים - חלקם במאות ההרץ - הוליד מספר נתונים עשיר בהרבה מאשר קריאה ידנית שנלקחה בכל שעה.דיוק זה משפר את נאמנותם של מודלים חיזויים וביטחון בהחלטות תפעוליות.
  • (FLT:0) Flexibilitymia תפעולי: 1FLT:1 ניתן להציב צמתים אלחוטיים על ידי העברת רכיבים (כמו כונן עליון מוגדל או בלוק נסיעה) שבו כבלים יהיו בלתי אפשריים.הם יכולים גם להיות נסוגים על השקיה הישנה ללא עיצוב מחדש גדול, להאריך את החיים השימושיים של נכסים קיימים.
  • (FLT:0) ,Scalability: להוסיף צמתים נוספים של חיישן ל- WSN קיים הוא פשוט; הרשת עצמה-conforms או פשוט נוספה לשולחן הכתובת של השער.זה מאפשר פעולות להרחבת המעקב כדרישות חדשות מתעוררות.

אתגרים העומדים בפני WSNs in Moving

למרות יתרונות ברורים, יישום WSNs בסביבות קידוח מציג כמה אתגרים טכניים ותפעוליים שיש לטפל בהם כדי להבטיח ביצועים אמינים.

  • (FLT:0) רגיש דוריות: 1FLT:1 חיישנים של Downhole עומדים בטמפרטורות קיצוניות (לעתים קרובות מעל 150 מעלות צלזיוס), לחץ גבוה (עד 20,000 psi), וזרימת בוץ ארסטיבית.אפילו חיישנים משטח סובלים מ תרסיס מלח, חשיפה הידרופחמנית, והשפעה פיזית.דיונים, מחברים ואלקטרוניקה חייב להיות מחוספס, אשר עולה.
  • (FLT:0) Power Management:BuildFLT:1; Batteries in אלחוטית nodes יש חיים סופיים.שינוי סוללות חיישן קידוח חי הוא קשה ועשוי לדרוש לשים כלי ייצור ניצוץ לתוך סביבה שעלולה להיות דלגן אנרגיה קציר מרטט או טמפרטורה ⁇ s הוא אזור מחקר פעיל, אבל כמה פתרונות הם בוגרים מסחרית בקונפורציות.
  • (FLT:0) אבטחת מידע: ההרחבה האלחוטית של 1 (FLT:1) פגיעת מטבעה ליירוט או ייבוש מאשר חיבורים מחווטים. מפעילי קידוח חייבים להצפין נתונים מקצה לקצה, ליישם אימות ולעקוב אחר חדירה.כל פשרה עלולה להוביל לנתונים שגויים או לשיבוש של מערכות בטיחות.
  • (FLT:0) , Interference and Reliability:Builds:tureFLT:1 Steel sub Structures, מתכת racks, ואת מחרוזת התרגיל עצמו יכול לשקף ולספוג אותות רדיו. Multipath fading ו Shadowing degrade איכות קישור, במיוחד ברשת mesh. סקרים אתר זהירות, מיקום אנטנה, ובחירת להקה תדר (למשל, 1GHz עבור חדירה טובה יותר) הם הכרחיים.
  • (FLT:0) אינטגרציה עם Legacy Systems:FearLT:1 rigs רבים מסתמכים על SCADA מבוגרים, MWD (משימת אימון תוך קידומת), ומערכות בוץ שלא נועדו לקבל זרמי נתונים אלחוטיים גבוהים. שכבת ביניים נדרשת לעתים קרובות כדי לנרמל נתונים ופרוטוקולים, הוספת מורכבות.
  • (FLT:0) Environmental and Regulatory Constraints:FLT:1 ב-shore ו-Crectic תפעול, חיישנים חייבים לעמוד בהסמכה מחמירה (ATEX, IECEx וכו ') לאטמוספירה של חומרי נפץ. Compliance מוסיף זמן ועלויות לפריסה.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

קצב החדשנות בחישה אלחוטית ממשיך להאיץ, ומציע יכולות חדשות שיטבעו עוד יותר את WSNs לפעילות קידוח.

אנרגיה מתחדשת וחיישנים ללא סוללה

אחת ההתפתחויות המבטיחות ביותר היא השימוש בקוצר אנרגיה כדי לחסל או להאריך את חיי הסוללה.מכשירים Piezoelectric יכולים להמיר את הרטטים לאנרגיות חשמליות; גנרטורים תרמואלקטריים יכולים לנצל את ההבדל בין החזרי חממה חמים אוויר חם ואוויר חם יותר. רדיו סיבולת אנרגיה מ משדרי חשמל ייעודיים הוא גם נבדק. חיישן ללא סוללה שיכול לפעול באופן בלתי מוגבל יפחית את עלויות תחזוקה ויאפשר פריסה במקומות סגורים, אינטגרטיביים.

צוק ואינטליגנציה מלאכותית

במקום הזרמת כל הנתונים הגלום לשרת מרכזי, פלטפורמות WSN חדשות כוללות יכולות עיבוד קצה. A חיישן node יכול להפעיל מודלים קלים ללמידה מכונה כדי לזהות omalies מקומית ולהעביר רק התראות או סיכומים דחוסים.זה מפחית את הביקוש רוחב הפס, חוסך כוח רדיו, ומאפשר תגובה בזמן אמת ללא ערפל בענן.

שילוב עם גנטיקה ואינטרנט

WSNs הם מקור נתונים טבעי עבור מודלים תאום דיגיטלי של התעמלות ובארומה. כמו השקיה הפיזית פועל, התאום הדיגיטלי שלה מקבל עדכונים רצופים מחיישנים ומדמיה התנהגות עתידית - החל מתי חותמת משאבת בוץ להיכשל, או איך שינוי היווצרות ישפיע על torque. יחד, תאומים דיגיטליים ו- WSNsN מאפשר מה ניתוח ואוטומציה סגורה, שבו המערכת יכולה להתאים באופן אוטונומי בתוך פרמטרים מאובטחים.

רשת עם 5G ו- LPWAN Convergence

הופעתה של רשתות 5G פרטיות בהגדרות תעשייתיות מציעה תקשורת נמוכה יחסית לעקביות עבור חיישנים בעלי נטיות גבוהות (למשל, פליטה אקוסטית או וידאו) עבור שיעורי נתונים נמוכים יותר, טכנולוגיות LPWAN כמו LoRaWAN או NB-IoT לספק טווח ארוך וחדירה עמוקה באמצעות מבנים קשיחים.

חיישנים חזקים ואינטגרטיביים

חיישנים אלחוטיים מיוחדים אשר לזהות קורוזיה תחת בידוד או צינורות תת-ימי מפותחים.הם משתמשים באנרגיה גליונית מתהליך הה קורוזיה עצמו כדי לכפות שידור המדווח על קצב ההקורוזיה.

(הופנה מהדף עקרונות עיצוב תעשייתיים של WSN ניתן למצוא ב-FLT:0) מדע ניהול נושא הנדסה על רשתות חיישן אלחוטית FLT:1 (עבור הנחיות פריסה מעשית באזורים מסוכנים, האינטרנט של הדברים תוכנית ⁇ FLT 3: 3 מציע ארכיטקטורות התייחסות כולל מסמכים סטנדרטיים של קודקוד 4/IEC 29218203:5 על גבי ארכיטקטורת רשת מספקת יישום כולל מספר חלופות ל-F25% נוספים של ניירות ערך:

מסקנה

רשתות חיישן אלחוטיות אינן רק שדרוג מצטבר לניטור; הן מייצגות שינוי יסודי לקראת פשטות, מודעות בזמן אמת של קבלן היטב ושקיקה. על ידי חיתוך הכבלים, המפעילים מקבלים את היכולת להציב חיישנים במקומות המודיעים ביותר - על רכיבים רוטטים במהירות, בתוך פערים בלחץ גבוה של אנרגיה, ולאורך התגברות גבוהה יותר של פעילות גופנית, ללא הנטל הכלכלי והמשכי של פעילות גופנית קשה יותר, אלא גם כן, תוך כדי שיפור מהיר יותר, תוך אינטגרציה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה יותר של פעילות גופנית מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרציה מהירה של לחץ גבוה של פעילות גופנית מהירה יותר, תוך כדי אינטגרטיבית של אבטחה מהירה יותר, תוך שיפור יעיל יותר, תוך שיפור יעיל יותר, תוך כדי אינטגרטיבית אבטחה מהירה יותר, תוך כדי אינטגרטיבית של פעילות גופנית מהירה יותר, תוך כדי אינטגרטיבית, תוך כדי אינטגרטיבית, תוך כדי אינטגרטיבית, תוך כדי אינטגרטיבית של פעילות גופנית מהירה יותר