Нефтегазовый сектор
— Инвентаризация и планирование
Один из главных интересов любой нефтегазовой компании это содержание своих трубопроводов и производственной инфраструктуры в отличном состоянии. С учетом того, что добыча и транспортировка нефти происходит в удаленных труднодоступных районах с суровым климатом, значительно возрастают требования к обеспечению промышленной и экологической безопасности. Для эффективного управления рисками, рационального планирования и оптимальной эксплуатации ресурсов, критическое значение имеет информационное обеспечение работ.
Современные беспилотные летательные аппараты доказали свою эффективность для производственного и экологического мониторинга объектов НГК. Беспилотники Геоскан вместе со специально разработанным программным обеспечением представляют собой готовое решение для воздушного мониторинга. Наши технологии позволят в разы повысить эффективность обследования по сравнению с традиционными способами. Более того, с помощью комплексов Геоскан становится возможным обследование ранее недоступных из-за непроходимой местности районов. Кроме простого визуального осмотра доступна съемка в инфракрасном и тепловом диапазонах. Это позволяет своевременно выявлять нарушения трубопроводов, очаги возгораний и утечки, предотвращая возникновение серьезных аварий.
Обследование инфраструктуры на суше и на море
БПЛА Геоскан предлагают новый подход к мониторингу объектов добычи, хранения, переработки нефти и газа. Они находят применение при осмотре и картографировании месторождений, мест сжигания попутного газа и НПЗ. Особую пользу беспилотники способны принести для оценки технического состояния трубопроводов и их охранных зон. С помощью полученных данных можно будет идентифицировать и даже прогнозировать точки неисправностей, утечек или разливов.
С помощью полученных данных можно выявлять и предсказывать места повреждений, разливов или утечек
Кроме того, не сложно обнаружить участки трубопроводов, находящихся в не проектном положении и места его незапланированного выхода на поверхность. Создаваемые по результатам съемки детальные цифровые модели местности, могут использоваться для определения просадок земной поверхности и предотвращения аварий. Полеты на малой высоте дают возможность, не останавливая работы, осматривать факельные установки и градирни, оценивать состояние труб и цистерн.
Инвентаризация и планирование
Использование съемочных комплексов Геоскан предоставляет возможность создавать и поддерживать в актуальном состоянии базу данных объектов и территорий Вашей компании. Подобный информационный ресурс позволит контролировать объемы карьеров и штабелей гидронамыва, создавать карты кустовых площадок и окружающих территорий, отслеживать состояние строящихся объектов и даже выявлять хищения материальных ценностей. А еще, такая информационная система будет полезна при планировании и поможет избежать задержек или неожиданностей в процессе ремонтных работ.
Экологический мониторинг
Мониторинг состояния окружающей среды в районах добычи, транспортировки, переработки нефти и газа с помощью БПЛА не требует финансовых и временных затрат.
Cвоевременное выявление территорий загрязненных нефтепродуктами и аварийных разливов нефти позволит избежать серьезных денежных потерь
Опираясь на точную картографическую информацию, Вы сможете определить площади загрязнений и оптимально спланировать рекультивационные мероприятия. Их последующий контроль и оценку эффективности легко выполнить всего за несколько дополнительных полетов.
Оперативный контроль
Благодаря небольшому размеру и быстрой подготовке к старту, беспилотники Геоскан легко доставить к месту работ и максимально быстро получить критически необходимую информацию. Буквально в считанные часы Вы сможете определить район аварий или ЧС, изучить транспортную доступность и сориентировать работу ремонтных бригад. Применение наших комплексов для охраны, поможет обнаружить посторонних, выявить несанкционированные работы в охранной зоне трубопровода, предотвратить кражи имущества и незаконный отбор нефти. Функция передачи изображения с борта в реальном времени позволяет получать “живую” картину происходящего на Вашем мониторе и моментально принимать решения. Наша техника готова отправиться даже в самые опасные места вместо Ваших сотрудников, минимизируя риск для жизни и здоровья людей.
Источник
АО «ОМЕГА»
«Экологический вестник России», март 2020 г. : СИСТЕМА ОПТОВОЛОКОННОГО МОНИТОРИНГА ТРУБОПРОВОДОВ «ОМЕГА» С ПРИМЕНИЕМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
СИСТЕМА ОПТОВОЛОКОННОГО МОНИТОРИНГА ТРУБОПРОВОДОВ «ОМЕГА» С ПРИМЕНИЕМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Виктория Дмитриевна Малкина, Российский государственный университет нефти и газа им.И.М.Губкина
Александр Владимирович Кукаренко – заместитель генерального директора АО «ОМЕГА»
Аннотация. Применение искусственного интеллекта в системах мониторинга трубопроводов, основанных на применении распределенных оптоволоконных датчиков, открывает широкие перспективы для искоренения основного недостатка таких систем – наличия относительно большого количества ложных срабатываний, вызванного неточным распознаванием событий. Компания «ОМЕГА» одной из первых применила нейронные сети, что расширило перспективы применения системы как на трубопроводах нефти и газа, так и на других протяженных объектах.
Ключевые слова: оптоволоконные линии, трубопроводы нефти и газа, распределенные датчики, искусственный интеллект.
OMEGA pipeline monitoring system with use of artificial intelligence/
Annotation. The use of artificial intelligence in pipeline monitoring systems based on the use of distributed fiber-optic sensors opens up broad prospects for eradicating the main drawback of such systems — the presence of a relatively large number of false positives caused by inaccurate event recognition. OMEGA Company was one of the first companies to use neural networks, which expanded the prospects of using the system both in oil and gas pipelines and on other extended facilities.
Keywords: fiber optic lines, oil and gas pipelines, distributed sensors, artificial intelligence.
А Послании Президента В.В.Путина Федеральному собранию от 15 января с.г. отмечалось, что российские «компании обязаны помнить о своей социальной и экологической ответственности… Нужно распространить экологический мониторинг на всю страну». В этой целью глава государства особо отметил, что «не менее 80 из 300 крупнейших предприятий должны перейти на передовые технологии, сократить загрязнение». Тем самым президент подтвердил прямую связь между активным использованием важнейшими компаниями России новейших достижений науки, касающихся, в частности, мониторинга технологического состояния объектов инфраструктуры, и экологической безопасностью.
О том, насколько важно своевременно обнаруживать нештатные ситуации, возникающие в ходе эксплуатации практически любых трубопроводов, сказано и написано немало. Между тем, авторы едины во мнении о том, что только активное использование различных по принципу действия систем мониторинга способно свести к абсолютному минимуму воздействие на окружающую среду вредных факторов, активизирующихся в случае нарушения целостности трубопроводов.
Так, применение инновационных технологий мониторинга, а также не в последнюю очередь поступательный рост инвестиций в реконструкцию трубопроводов, позволил снизить количество аварий на нефтепроводах и водоводах России с 3464 по итогам 2017-го года до 2633 к концу 2018-го года.
Применительно к системам мониторинга международная практика эксплуатации выдвигает все новые требования, неукоснительное выполнение которых позволяет повышать технологическую, а также антикриминальную безопасность эксплуатации трубопроводов. Среди таких требований – осуществление мониторинга целостности нефтепроводов, газопроводов и продуктопроводов в режиме онлайн, оперативное обнаружение утечек, предотвращение врезок и других криминальных посягательств, контроль за состоянием как труб, так и сооружений и технических объектов, расположенных на трасе трубопровода.
Рис 1. Диспетчерский пункт мониторинга технологического состояния трубопровода.
Для нашей страны повышение уровня безопасности трубопроводного транспорта особенно важно ввиду большой протяженности действующих и проектируемых магистральных трубопроводов. Серьезной проблемой являются несанкционированные врезки, устроители которых ни в коей мере не заботятся о чистоте окружающей среды. Между тем, при разливе всего 25 л нефти на 1 кв.м фитомасса в течение года сокращается в десять раз, а самовосстановление загрязненного углеводородами растительного покрова растянется на полтора десятилетия. Следовательно, опасны даже сверхмалые утечки, после которых наша в основном северная природа будет регенерировать долгие годы.
Актуальность локализации слабых утечек высока, поскольку, с одной стороны, такие утечки в ряде случаев не фиксируются установленной на трубопроводе параметрической аппаратурой, а с другой – чреваты большими финансовыми потерями и даже масштабными катастрофами. В то же время, согласно данным экологов, объем потерь при транспортировке нефти в России в некоторые годы достигает 7%.
Для экологически безопасной эксплуатации трубопроводов в России и за рубежом разрабатываются системы мониторинга, действие которых основано на различных физических принципах. Кроме параметрических систем мониторинга трубопроводов, которые базируются на анализе баланса объема, скорости, изменении давления и потока газа, в настоящее время разработаны и внедряются четыре основных базовых технологии. Это системы, основанные на моделировании переходных процессов в реальном времени (RTTM), на статистическом анализе данных, поступающих от различных датчиков на трубопроводе, на анализе волны отрицательного давления (NPWA), а также на применении волоконно-оптического датчика (ВОД) в качестве чувствительного элемента.
В последние десятилетия одним из действенных общепризнанных инструментов безопасной эксплуатации магистральных трубопроводов является применение для их мониторинга распределенных оптоволоконных датчиков. Пионером в их технологической разработке и применении, а также одним из российских рекордсменов по общей протяженности оснащенных системой объектов является московская компания «ОМЕГА», за десять лет работы оснастившая разработанной ею Системой обнаружения утечек и контроля активность (СОУиКА «ОМЕГА) более шести тысяч километров трубопроводов ПАО «Транснефть» и других операторов.
Рис 2. Структурная схема СОУиКА «ОМЕГА»
Созданный АО «ОМЕГА» универсальный контрольно-измерительный комплекс строится вокруг двух базовых разработок: распределенного оптоволоконного датчика изменения температуры (Distributed Temperature Sensor, DTS) и распределенного виброакустического датчика (Distributed Acoustic Sensor, DAS).
Архитектура DAS основана на применении волоконно-оптического кабеля в качестве набора виртуальных микрофонов и как средства передачи информации. DAS использует когерентную оптическую рефлектометрию (COTDR) для анализа обратно-рассеяного светового сигнала с целью записи колебаний в нескольких виртуальных каналах, число которых может доходить до десятков тысяч. Благодаря этому прибор способен фиксировать одновременно сотни событий: нарушение целостности трубопровода, утечку, движение автотранспорта, обрыв ВОД, проход пешеходов, работу шанцевым инструментом и другие потенциальные опасности.
DAS не чувствителен к любым изменениям свойств жидкости и не зависит от переходных процессов трубопровода, определение места утечки на газовых, жидкостных и многофазных трубопроводах происходит быстро и с высокой точностью.
Максимальная дальность действия без усилителя
Источник
Аэрокосмический мониторинг объектов нефтегазового комплекса
Принципы организации аэрокосмического мониторинга в интересах нефтегазовой отрасли. Мониторинг экологического состояния района нефтедобычи, трубопроводов, нефтяных загрязнений морской поверхности, ледовой обстановки в арктических нефтегазовых акваториях.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.01.2015 |
Нефть и газ являются важнейшими компонентами мировой энергетики. Они удовлетворяют потребности человечества в источниках энергии более чем на треть. В настоящее время в суммарном потреблении природных энергетических ресурсов в мире доля нефти составляет 40%, газа — 23%. При этом в балансе энергоисточников России доля природного газа составляет 52%, а нефти — 23%. Наша страна обладает крупнейшими природными ресурсами углеводородов. Поэтому нефтегазовая отрасль является ключевой в экономике современной России. В государственном балансе запасов учтено более 2500 месторождений нефти и природного газа. Они различаются по запасам, стадиям освоения и размещению на территории страны. Основная часть разведанных запасов находится в Западной и Восточной Сибири, на морском шельфе Сахалина, Баренцева и Карского морей. Потенциальные нефтегазоносные провинции занимают огромные площади и резко отличаются по степени геологической изученности и прогнозным ресурсам. Для получения новой информации о геологическом строении нефтегазоносных территорий, оценки их перспективности с точки зрения наличия нефти и газа, информационного обеспечения процессов поиска и разведки месторождений углеводородов необходимо использование инновационных методов и технологий, одними из наиболее эффективных среди которых являются аэрокосмические.
Важную роль в деятельности нефтегазового комплекса России играют транспортные системы (нефте, газо и продуктопроводы, танкеры для перевозки нефти, нефтепродуктов и сжиженного газа). В настоящее время на территории нашей страны эксплуатируется более 1 млн. км магистральных, промысловых и распределительных нефте, газо и продуктопроводов. Трубопроводная система покрывает 35% огромной территории страны, на которой проживает почти 60% ее населения. Только на магистральных трубопроводах ежегодно происходит в среднем около 55 аварий. В связи с этим и с возрастающими требованиями к контролю и обеспечению безопасности трубопроводов исключительное значение приобретают разработка и внедрение в практику новых методов и средств диагностики данных объектов. При решении этой проблемы перспективно использование аэрокосмических методов и технологий, что обусловлено как их преимуществами, так и уникальностью для выявления, прежде всего, таких повреждений трубопроводов, как свищи и трещины, которые не влияют на режим перекачки и не могут быть обнаружены параметрическими методами и внутритрубными мониторинговыми системами.
На предприятиях добычи, хранения, транспортировки, раздачи и переработки нефти, газа и нефтепродуктов обычно имеют место безвозвратные потери, обусловленные утечками, разлива ми, прорывами и авариями, а также другими источниками, что приводит к загрязнению окружающей среды. При этом нефть и нефтепродукты являются одними из наиболее опасных видов загрязнения. Это связано с тем, что они представляют собой смесь органических соединений, содержащих большое количество химически активных веществ, которые изменяют состав объектов окружающей среды, преобразуя естественные компоненты в токсичные формы.
Имеется множество случаев аварий в местах добычи и транспортировки нефти и газа. Одним из последних “громких” примеров является авария на нефтяной платформе компании British Petroleum в Мексиканском заливе, произошедшая в апреле 2010 г. Для мониторинга экологического состояния территорий суши и морских акваторий, где расположены предприятия нефтегазового комплекса, могут с успехом использоваться современные аэрокосмические методы и средства.
Для рационального использования углеводородных природных ресурсов и обеспечения безопасности на объектах добычи, переработки, хранения, транспортировки и раздачи нефти, нефтепродуктов и газа, повышения эффективности функционирования предприятий нефтегазовой отрасли необходимо использовать последние достижения науки и соответствующее информационное обеспечение. Одним из эффективных способов решения данной проблемы является широкое применение современных аэрокосмических методов и технологий ДЗ, новых методов обработки аэрокосмической информации и геоинформационных технологий.
аэрокосмический мониторинг нефтегазовый трубопровод
1. Особенности аэрокосмических методов и технологий
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — один из важнейших и бурно развивающихся видов космической деятельности, который наиболее восприимчив к инновациям. Этот вид деятельности является чрезвычайно перспективной сферой, которая уже сейчас вносит большой вклад в экономику развитых стран. Ее характерной чертой являются высокие темпы развития и быстрое получение практически значимых результатов. Этот сектор космической деятельности основан на использовании высоких наукоемких технологий и последних достижений фундаментальной и прикладной науки.
Космическая информация используется во многих областях, прежде всего, для предупреждения и ликвидации последствий природных катастроф и техногенных аварий, исследования и рационального использования природных ресурсов, охраны окружающей среды, в интересах энергетики, градостроительства, транспортного комплекса, метеорологии и климатологии, лесного и сельского хозяйства, картографии и др. Естественно, что она должна широко использоваться и в интересах нефтегазовой отрасли.
С учетом основных мировых тенденций развития космических систем ДЗЗ, связанных с увеличением числа спутников высокого и сверхвысокого разрешения (меньше 0.4-1 м), в том числе всепогодных радиолокационных (РЛ) космических средств, все более широким использованием кластеров малых спутников, созданием комплексных многоспутниковых систем космического мониторинга, отказом от неоперативных фотографических космических средств, а также широким международным сотрудничеством в области ДЗЗ, эффективность использования космических методов и технологий в различных на правлениях человеческой деятельности, в том числе и в интересах нефтегазовой отрасли, будет непрерывно повышаться.
Важнейшими преимуществами космических методов и систем мониторинга являются:
· возможность работы в любых труднодоступных районах, получение информации практически в любом масштабе, с различным пространственным и временным разрешением; широкий спектр регистрируемых параметров;
· высокая достоверность и оперативность получения данных;
· возможность многократно наблюдать исследуемые районы и работать при частичном или полном отсутствии топографической основы;
· относительная дешевизна информации (особенно при работе на больших площадях).
Авиационные средства мониторинга занимают свою нишу при решении задач мониторинга объектов нефтегазовой отрасли, связанную с получением более детальной информации и в более локальном масштабе. Эффективность их применения существенно повышается в случае комплексирования с космическими средствами.
Актуальность и необходимость применения аэрокосмических методов и технологий в нефтегазовой отрасли России обусловлена следующими обстоятельствами:
— значительными площадями нефтегазоносных территорий;
— большой протяженностью трубопроводных сетей для транспортировки углеводородов;
— труднодоступностью большей части регионов, где производятся добыча и транспортировка углеводородов на суше и в прибрежных акваториях;
— суровыми погодными условиями;
— широкими и непрерывно увеличивающимися возможностями для решения большого числа разнородных задач, стоящих перед нефтегазовой отраслью.
Для аэрокосмического мониторинга объектов нефтегазового комплекса уже в настоящее время используются различные методы ДЗ, в том числе: методы, основанные на регистрации характеристик электромагнитного поля, прежде всего: оптикоэлектронные сканерные методы; тепловизионные методы; методы ИКи СВЧрадиометрии; гиперспектральные методы; лидарные методы; РЛметоды — радары с синтезированной апертурой (РСА) и радары бокового обзора (РЛСБО); магнитометрические методы; гравиметрические методы; пассивные методы, основанные на регистрации потоков частиц (гаммаспектрометрия).
Перспективы повышения эффективности аэрокосмического мониторинга объектов нефтеазового комплекса связаны с широким использованием новых методов ДЗ, таких, например, как: дистанционная пространственночастотная спектрометрия; многочастотные радиотомография и СВЧрадиометрия; многочастотная радиоволнография; радиоинтерферометрия; бистатическая радиолокация, Фурьеспектрометрия; лазерное флуоровидение; методы спутниковой навигации, спутниковая альтиметрия, активные методы, основанные на регистрации потоков элементарных частиц и др., а также с комплексным использованием разнородной аэрокосмической и подспутниковой (в том числе геофизической) информации. Эти перспективы связаны также с развитием методов и технологий обработки и хранения разнородной аэрокосмической информации, современного геоинформационного обеспечения.
2. Задачи нефтегазовой отрасли, решаемые с использованием аэрокосмических методов и технологий
Основными объектами нефтегазового комплекса, для которых необходимо осуществлять мониторинг, являются: районы, перспективные с точки зрения разработки новых месторождений нефти и газа, в том числе в арктических районах; места добычи и транспортировки углеводородов на суше и на море; нефте, газо и продуктопроводы; нефтеперерабатывающие комплексы; хранилища сырья и продуктов; водный и наземный транспорт для перевозки нефти, нефтепродуктов и сжиженного газа и др.
Уже в настоящее время с применением аэрокосмических методов и технологий можно решать множество задач в интересах нефтегазовой отрасли, прежде всего, таких, как:
— проведение фундаментальных научных исследований процессов образования и миграции углеводородов с использованием аэрокосмических данных;
— исследование геологического строения нефтегазоносных территорий, в том числе изучение линеаментной сети и глубинной тектоники, кольцевых структур, проведение тектонического районирования этих территорий на основе космической информации для информационного обеспечения изыскательских работ по выявлению новых и оценке перспективности существующих месторождений нефти и газа;
— мониторинг текущего состояния нефте, газо и продуктопроводов для выявления утечек, нарушений технического состояния и др.;
— определение потенциально опасных участков трубопроводов, в том числе оценка изменения пойм рек, водоемов и болотных массивов в результате динамики мерзлотных и гидрофизических свойств грунтов, оценка динамики мерзлотного режима грунтов и результатов ее воздействия, а также выявление наиболее благоприятных геоэкологических условий для прокладки новых трубопроводов;
— мониторинг опасных природных и природнотехногенных процессов при освоении и транспортировке углеводородов, в том числе таких, как землетрясения, сели, лавины, оползни, цунами, тропические циклоны и др., на основе аэрокосмических данных;
— дистанционный мониторинг ледовой обстановки в арктических районах, в том числе в местах расположения буровых платформ и Северного морского пути; — оперативный космический мониторинг пожаров в буферных зонах магистральных трубопроводов и других объектов нефтегазового комплекса;
— экологический мониторинг мест добычи, транспортировки и переработки углеводородов на суше и на море для оценки последствий и снижения рисков от деятельности предприятий нефтегазовой отрасли, в том числе: выявление загрязнений нефтепродуктами участков грунта, растительности и снежного покрова в пределах буровых скважин и станций перекачки нефти; морских платформ, нефтехранилищ, мест загрузки и разгрузки судов для перевозки нефти и нефтепродуктов; подземных и подводных трубопроводов; выявление цветения озер в результате поступления минеральных и органических суспензий и др.;
— контроль темпов и оценка эффективности рекультивации земель и загрязненных территорий на основе аэрокосмических данных;
— проведение экологической паспортизации объектов нефтегазовой отрасли с использованием аэрокосмической информации;
— определение расположения трубопроводов, строений и других объектов нефтегазовой отрасли и формирование их кадастров на основе аэрокосмических данных;
— создание цифровых карт, трехмерных моделей местности, ГИС различной тематической направленности для нефтегазоносных районов с использованием аэрокосмической информации;
— дистанционный мониторинг несанкционированных врезок в магистральные нефте и продуктопроводы;
— выявление несанкционированной хозяйственной и строительной деятельности, а также появления техногенных объектов в зонах отвода объектов нефтегазового комплекса на основе аэрокосмических данных;
— дистанционный мониторинг районов строительства новых объектов нефтегазового комплекса;
— мониторинг из космоса мест сжигания по путного газа и контроль функционирования факельных установок;
— информационное обеспечение долгосрочного планирования и управления деятельностью предприятий нефтегазового комплекса и ликвидации аварий на них с использованием аэрокосмических данных.
Спектр этих задач может быть расширен по мере развития методов, технологий и технических средств ДЗ и обработки полученной информации.
3. Принципы организации аэрокосмического мониторинга в интересах нефтегазовой отрасли
При организации аэрокосмического мониторинга в интересах нефтегазовой отрасли необходимо использовать принципы, свойственные сложным информационным системам. Для проведения аэрокосмического мониторинга объектов нефтегазового комплекса должны применяться различные космические аппараты, воздушные средства (самолеты, вертолеты, беспилотные летательные аппараты, дирижабли), оснащенных широким набором пассивной и активной аппаратуры ДЗ, функционирующей в различных диапазонах спектра электромагнитных волн (от УФдо радиодиапазона), а также геофизической аппаратурой, средства связи, наземные средства приема спутниковых данных, ситуационные и информационноаналитические центры, программные и технические средства обработки, долговременного хранения и предоставления пользователям аэрокосмической информации, а также соответствующее геоинформационное обеспечение.
На рис. 1 приведена схема проведения аэрокосмического мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса, а на рис. 2 — структурная схема формирования информационных продуктов в процессе такого мониторинга.
Для проведения мониторинга объектов нефтегазового комплекса могут использоваться:
— спутники, оборудованные оптической аппаратурой УФ, видимого и ИКдиапазонов спектра сверхвысокого и высокого разрешения — 0.4-4.0 м; многоспектральной аппаратурой среднего — 5.0- 90 м и низкого разрешения (обзорные) — 100 м- 1 км;
— РЛспутники, оборудованные РСА высокого (1.0-8.0 м), среднего (12.5-25 м) и низкого (100- 600 м) разрешения;
— спутники для магнитной и гравитационной съемок;
— средства спутниковых навигационных систем;
— пилотируемые долговременные орбитальные станции;
— воздушные средства (самолеты, вертолеты, дельтапланы, беспилотные летательные аппараты и дирижабли), оборудованные цифровыми оптическими камерами; сканирующими оптикоэлектронными комплексами; гиперспектрометрами; тепловизорами, ИКрадиометрами; лидарами; РСА; микроволновыми радиометрами, аппаратурой гаммасъемки и другими приборами;
— средства связи и передачи данных;
— наземные ситуационные и информационноаналитические центры;
— программные и технические средства для обработки информации, формирования баз данных, представления пространственноорганизованных данных в виде ГИС в интересах решения широкого спектра задач нефтегазовой отрасли.
В процессе проведения аэрокосмического мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса формируется исходная информация (аэрокосмические изображения, другие данные ДЗ, а также геофизическая информация). При использовании воздушных средств мониторинга оперативная обработка информации в отдельных случаях может производиться на борту авиационных средств, и ее результаты могут передаваться потребителям в режиме “online” или поступать на наземные средства обработки (см. рис. 2).
Информация с различных спутников может оперативно приниматься на антенные комплексы наземных центров приема, а также поступать через FTPсерверы или вводиться с магнитных носителей. Схема организации приема, обработки и хранения данных при космическом мониторинге приведена на рис. 3.
При выполнении мониторинга аэрокосмическая и сопутствующая информация подвергается предварительной и детальной тематической обработке. С использованием полученных результатов формируются промежуточные информационные продукты, тематические карты и ГИС различной тематической направленности, на основе которых формируются рекомендации для принятия управленческих решений. Данные, получаемые на любом этапе формирования информационных продуктов, могут передаваться в главные или региональные ситуационные или информационноаналитические центры потребителей (см. рисунок 2).
Рисунок 1. Схема проведения аэрокосмического мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса.
Рисунок 2. Структурная схема формирования информационных продуктов в процессе аэрокосмического мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса
Рисунок 3. Организация приема, обработки и хранения данных при космическом мониторинге.
4. Некоторые примеры применения космических методов для мониторинга объектов нефтегазового комплекса
4.1 Мониторинг экологического состояния района нефтедобычи
На рис. 4 (справа) (см. на цветн. вклейках) показано RGBсинтезированное изображение, полученное со спутника QuickBird, для района нефтедобычи (вахтенный пос. Пионерный в Томской обл.). В результате обработки данного изображения с использованием вегетационных индексов NDVI и TCHVI и проведения классификации методом максимального правдоподобия выявлены ландшафтные особенности исследуемого района, которые приведены на шкале цветоделения (см. рис. 4)
На рис. 5 (на цветн. вклейках) представлены результаты обработки фрагмента (верхний слева) космического изображения, полученного со спутника QuickBird, приведенного на рис. 4.
Слева внизу представлено цветокодированное изображение этого фрагмента, составленное в псевдоцветах для выявления областей антропогенных воздействий. Желтым квадратом обозначена область, представленная на рис. 5 (справа) в увеличенном виде.
На рис. 5 (справа вверху) показан увеличенный фрагмент цветокодированного изображения, отображающий происходящие антропогенные изменения ландшафта вблизи поселка Пионерный. На данном рисунке розовыми, фиолетовыми, светло-голубыми тонами выделены участки поражения местности, вызванные воздействием разливов нефтепродуктов, желтым цветом показаны объекты инфраструктуры — дороги, трубопроводы, нефтяная вышка.
Справа внизу на рисунок 5 приведен результат неконтролируемой классификации данного фрагмента по методу ксредних с принудительным определением трех классов. Результаты классификации можно интерпретировать как участки, соответствующие различным степеням воздействия на окружающую среду. Красным показаны антропогенные изменения ландшафта, вызванные сильными загрязнениями, прокладкой дорог и нефтепроводов, строительством объектов инфраструктуры, вырубками и т.д. Желтым обозначены участки угнетения растительности, вызванные деятельностью нефтедобывающего комплекса, зеленым — участки, находящиеся в удовлетворительном экологическом состоянии.
Анализ результатов, полученных на основании космических данных, показывает, что в районе нефтедобычи антропогенная нагрузка на окружающую среду крайне высока. Выявлены интенсивные разливы нефти и нефтепродуктов, деградация растительного и почвенного покрова, прочие нарушения природного ландшафта, вызванные как воздействием утечек, так и интенсивной хозяйственной деятельностью в исследуемом районе.
4.2 Многочастотный РЛ — мониторинг трубопроводов
Для мониторинга нефте, газо и продуктопроводов эффективно использование метода радиотомографии, основанного на многочастотном радиозондировании. При этом в смдиапазоне на РЛИ отображается поверхность, а в мдиапазоне появляется возможность “заглядывать” под поверхность и контролировать состояние трубопроводов на глубине их залегания. Принцип действия авиационного двухчастотного радиолокатора иллюстрируется на рис. 6 (на цветн. вклейках). На этом рисунке приведены схема съемки (рис. 6а), фрагменты РЛИ, полученных в районе Нижневартовска на длине волны л1 = 4 см (рис. 6б, вверху) и на длине волны л2 = 2.5 м (рис. 6в, вверху), а также разностное изображение (рис. 6г, вверху). На нижних фрагментах рис. 6б-г приведены результаты классификации и цветокодирования по яркости верхних исходных РЛИ (в сми мдиапазонах) и разностного с использованием алгоритма кластерного анализа ISODATA. На обработанном разностном РЛИ (см. рис. 6г, внизу) выявлены подпочвенные разливы нефти.
Рисунок 4. Выявление ландшафтных особенностей по результатам классификации методом максимального правдоподобия
Рисунок 5. Выявление участков, подвергающихся интенсивному антропогенному воздействию.
Рисунок 6. Многочастотная РЛ-съемка для контроля состояния трубопроводов.
На рис. 7 приведены примеры двухчастотной РЛсъемки с самолета участков трасс газопроводов Новый Уренгой-Сургут, а на рис. 8 и Уренгой-Сургут-Челябинск. На фрагментах РЛИ, полученных в мдиапазоне (л2 = 2.5 м), видны сам газопровод и зоны перетока грунтовых вод (рис. 7, 8, внизу). На фрагментах РЛИ, полученных в смдиапазоне (л1 = 4 см), выявлены всплытие газопровода к поверхности и участки обводнения.
Рисунок 7. Многочастотные РЛИ участка газопровода Новый Уренгой-Сургут
4.3 Космический мониторинг нефтяных загрязнений морской поверхности
Применение космических методов и технологий чрезвычайно эффективно для мониторинга загрязнений нефтью морских акваторий, связанных с авариями на морском транспорте, нефтяных платформах, подводных нефтепроводах.
На рис. 9, 10 (на цветн. вклейках) приведены примеры космического мониторинга последствий аварии на нефтяной платформе British Petroleum в Мексиканском заливе, произошедшей в апреле 2010 г.
На рис. 9 представлены космические изображения, полученные со спутника Aqua 25 апреля, 9 мая и 12 июля 2010 г., а также со спутника Terra 25 апреля 2010 г., на которых отчетливо проявляются последствия этой аварии в акватории залива.
На рис. 10 приведен пример обработки много спектрального космического изображения, полученного 31 мая 2010 г. с борта спутника Terra (аппаратура MODIS).
Предварительная обработка, включая распаковку, калибровку и географическую привязку исходного изображения, проводилась в автоматическом режиме. Тематическая обработка проводилась в интерактивном режиме и заключалась в выполнении следующих основных операций: маскирование суши; выделение облачности; вы деление области интереса; подбор оптимальных параметров для классификации; классификация области интереса с использованием алгоритма ISODATA; выделение классов, соответствующих двум уровням загрязнения водной поверхности нефтью; векторизации полученных результатов и их интеграции в ГИС.
Рисунок 8 Космический мониторинг последствий аварии на нефтяной платформе в Мексиканском заливе (апрель — июль 2010 г.).
Рисунок 9. Формирование карты распространения нефтяных загрязнений в Мексиканском заливе по результатам обработки изображения, полученного 31.05.2010 г. со спутника Terra.
На рис. 10 приведены исходное космическое изображение, результат классификации методом кластерного анализа и карта с областью распространения нефтяного загрязнения, отображаемая в системе Google Earth.
Рисунок 10. Многочастотные РЛИ участков трассы газопровода Уренгой-Сургут-Челябинск
На рис. 11 (на цветн. вклейках), в качестве примера представлены результаты отработки РЛИ, полученного 28 декабря 2005 г. со спутника Radarsat для района добычи нефти на шельфе Каспийского моря (Нефтяные Камни).
На рис. 11а приведены исходное космическое изображение и его увеличенные фрагменты. На рис. 11б (слева) приведены изображения, демонстрирующие последовательность промежуточных этапов обработки, а справа приведен результат классификации по методу максимального правдоподобия.
На правом фрагменте рис. 11б отчетливо выделены области нефтяных загрязнений и искусственные сооружения в море.
4.4 Мониторинг ледовой обстановки в арктических нефтегазовых акваториях
Ниже приведены некоторые примеры космического мониторинга ледовой обстановки в морях Арктической зоны Росси. На рис. 12 (на цветн. вклейках) приводится пример анализа ледовой обстановки в Северном Ледовитом океане по РЛИ, полученным со спутника Radarsat1. В процессе космического мониторинга ледовой обстановки выполнялись следующие основные операции: планирование РЛсъемок в заданных районах; получение изображений и их предварительная обработка; предварительный анализ изображений, построение временных рядов географически совмещенных фрагментов изображений с выделением областей интереса; расчет полей радиояркости в° (дБ); формирование информационных продуктов на различные даты. Сформированные информационные продукты на различные даты используются для анализа ледовой обстановки в исследуемом регионе.
Проанализированы современные тенденции развития ДЗЗ и обоснована актуальность и необходимость применения аэрокосмических методов и технологий для мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса. Проведена классификация основных задач нефтегазовой отрасли, которые могут решаться аэрокосмическими методами.
Рис. 11. Космический РЛ-мониторинг нефтяных загрязнений в Каспийском море (Нефтяные Камни): а — изображение, получен- ное спутником Radarsat-1 (28 декабря 2005 г., 14:30 UTC), и его увеличенные фрагменты; б — пример тематической обработки космического РЛИ для выявления нефтяных загрязнений в Каспийском море (Нефтяные Камни)
Рисунок 12. Мониторинг ледовой обстановки в Арктическом нефтегазоносном регионе по РЛИ
Предложены принципы организации аэрокосмического мониторинга в интересах нефтегазовой отрасли, описаны этапы получения и обработки информации, а также пути ее прохождения от источников (различные спутники и воздушные средства, оборудованные различной аппаратурой ДЗЗ) до потребителей с использованием современных геоинформационных технологий.
Проведен анализ физических механизмов, определяющих возможности аэрокосмического мониторинга нефтегазоносных территорий для оценки их перспективности на наличие углеводородов, а также оценки состояния и контроля влияния объектов нефтегазового комплекса на окружающую среду.
Показано, что возможности такого мониторинга связаны с регистрацией изменений характеристик электромагнитного излучения, гамма-излучения, аномалий гравитационного и магнитного полей, а также с регистрацией структурно-морфологических особенностей поверхности, регистрируемых различной аэрокосмической аппаратурой. Основными информативными параметрами среды, регистрируемыми аэрокосмическими методами при экологическом мониторинге объектов нефтегазового комплекса на суше и на море, являются: тепловые контрасты в местах появления загрязняющих компонент за счет изменения физической температуры и коэффициентов излучения; контрасты яркости за счет различия коэффициентов спектральных яркостей объекта и фона; изменения спектров флуоресценции, диэлектрической проницаемости; деформаций спектров поверхностного волнения за счет “выглаживания” его высокочастотных компонент при сбросе в морскую среду нефти, нефтепродуктов и газовых компонент; доплеровского смещения частоты РЛ сигналов из-за появления течений в области воздействия нефтегазовых объектов.
Информативными признаками для поиска и разведки месторождений нефти и газа и оценки углеводородного потенциала дистанционными методами являются структурноморфологические особенности линеаментной сети и овальнокольцевых образований, специфические изометрические формы рельефа, выраженные слабыми неотектоническими поднятиями, наиболее благоприятные для расположения нефтегазовых ловушек, а также вариации полей спектральной яркости, температуры, гаммаизлучения и аномалии магнитного и гравитационного полей в областях положи тельных морфометрических аномалий рельефа, связанных с нефтегазоностностью.
Эти признаки могут регистрироваться многоспектральной и гиперспектральной аппаратурой ДЗ, ИКи микроволновыми радиометрами, радиоинтероферометрами, альтиметрами, средствами спутниковых навигационных систем, а также аппаратурой для регистрации магнитного и гравитационного полей и пассивными гамма спектрометрами.
Показано, что перспективы повышения эффективности решения задач мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса связаны с использованием новых методов, технологий и аппаратуры ДЗ, разработкой и применением новых методов обработки аэрокосмической информации, применением современных геоинформационных технологий, а также с комплексированием аэрокосмических и на земных данных.
Продемонстрированы возможности аэрокосмических методов и технологий для мониторинга экологического состояния районов нефтедобычи, мониторинга трубопроводов с помощью двух частотного радиолокатора, выявления нефтяных загрязнений морской поверхности, в том числе при аварии на нефтяной платформе в Мексиканском заливе, контроле ледовой обстановки в нефтегазовом районе Арктики.
1. Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем. М.: ЕЛИМ, 2004. 2098 с.
2. Межерис А. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. 552 с.
3. Миловский Г.А., Бугарь В.Д., Деревянко И.В. Крупномасштабное прогнозирование оруденения и нефтегазоносности на Приполярном Урале // Исслед. Земли из космоса. 2002. № 1. С. 67-71.
4. Савин А.И., Бондур В.Г. Научные основы создания и диверсификации глобальных аэрокосмических систем // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 1. С. 46-62.
5. Трифонов В.Г. 30 лет геологических исследований с помощью космических средств. Тенденции, достижения, перспективы // Исслед. Земли из космоса. 2010. № 1. C. 27-39.
6. Харитонов А.Л., Хассан Г.С. Серкеров С.А. Изучение глубинных неоднородностей тектоносферы и мантии Земли по спутниковым магнитным и гравитационным данных // Исслед. Земли из космоса. 2004. № 3. C. 81-87.
7. Хренов Н.Н. Основы комплексной диагностики северных трубопроводов. Аэрокосмические методы и обработка материалов съемок. М.: Газойл пресс, 2003. 352 с.
8. Щепин М.В., Евдокимов С.В., Головченко Ю.В. Выявление кольцевых структур по результатам обработки изображений космических снимком // Исслед. Земли из космоса. 2007. № 4. С. 74-87
Подобные документы
Методы контроля напряженно-деформированного состояния технологических трубопроводов нефтеперекачивающей станции. Организация систем диагностического мониторинга на объектах нефтегазового комплекса. Способы оценки состояния технологических трубопроводов.
отчет по практике [956,8 K], добавлен 19.03.2015
Преимущества методов дистанционного зондирования Земли из космоса. Виды съемок, методы обработки снимков. Виды эрозионных процессов и их проявление на космических изображениях. Мониторинг процессов фильтрации и подтопления от промышленных отстойников.
курсовая работа [8,4 M], добавлен 07.05.2015
Пространственные данные – ключ к успеху в нефтегазовой отрасли. Принципы построения географических информационных систем (ГИС) в нефтегазовой промышленности. Потребности нефтегазовой индустрии. ГИС для анализа ресурсной базы нефтегазовых компаний.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 12.05.2009
Мониторинг объектов населенных пунктов: сущность и задачи, информационное обеспечение. Современные системы дистанционного зондирования: авиационные, космические, наземные. Применение аэро- и космических съемок при мониторинге объектов населенного пункта.
дипломная работа [5,1 M], добавлен 15.02.2017
Особенности применения космического мониторинга для оценки стихийных природных явлений. Получение материалов дистанционного зондирования. Мониторинг для оценки паводковой ситуации, землетрясений, пожаров, изменений площади зеркала воды Аральского моря.
курсовая работа [5,0 M], добавлен 22.01.2014
История морской добычи нефти. География месторождений. Типы буровых установок. Бурение нефтяных и газовых скважин в арктических условиях. Характеристика морской добычи нефти в России. Катастрофы платформ, крупнейшие аварии на нефтедобывающих платформах.
курсовая работа [57,5 K], добавлен 30.10.2011
Анализ состояния разрушений зданий на территории России. Физико-географическая характеристика района проведения работ по наблюдению за осадками здания. Основные источники погрешностей геометрического нивелирования. Наблюдение за осадками сооружений.
курсовая работа [438,9 K], добавлен 30.01.2016
Leica GeoMoS — многоцелевое программное обеспечение автоматического мониторинга, особенности применения комплекса и его функциональные возможности. Подключение датчиков, основные настройки. Порядок подготовки программы к измерению и выполнение работы.
лабораторная работа [1,7 M], добавлен 29.10.2015
История создания системы наблюдений, оценки и прогноза антропогенных изменений состояния биосферы. Содержание мониторинга геологической среды, определение допустимых техногенных нагрузок и оценка целесообразности применения различных форм строительства.
презентация [132,1 K], добавлен 17.08.2015
Методика моделирования процессов статического и динамического конусообразования при разработке нефтегазовых и газоконденсатнонефтяных залежей с подошвенной водой. Особенности разработки сложнопостроенных нефтегазовых и газоконденсатнонефтяных залежей.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 12.05.2010
Источник