priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-12-1079-1087pribor-443Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR MONITORING AND DIAGNOSTICS OF MATERIALS, PRODUCTS, SUBSTANCES AND THE NATURAL ENVIRONMENTПовышение достоверности измерений характеристик нефти релаксометром протонного магнитного резонанса в составе проточного анализатораImproving the Reliability of Oil Characteristic Measurements by a Proton Magnetic Resonance Relaxometer as Part of a Flow-through AnalyzerАрслановА. Д.ArslanovA. D.

Амир Динарович Арсланов — аспирант; кафедра приборостроения и мехатроники

Казань

Аmir D. Аrslanov — Post-Graduate Student; Department of Instruments Engineering and Mechatronics

Kazan

arslanovad97@gmail.comКашаевP. C.KashaevR. S.

Рустем Султанхамитович Кашаев — д-р техн. наук, профессор; кафедра приборостроения и мехатроники

Казань

Rustem S. Kashaev — Dr. Sci., Professor; Department of Instruments Engineering and Mechatronics

Kazan

kashaev2007@yandex.ruКозелковО. В.KozelkovO. V.

Олег Владимирович Козелков — д-р техн. наук, доцент; кафедра приборостроения и мехатроники; заведующий кафедрой

Казань

Oleg B. Kozelkov — Dr. Sci., Associate Professor; Department of Instruments Engineering and Mechatronics; Head of the Department

Kazan

ok.1972@list.ruКазанский государственный энергетический университетKazan State Power Engineering University202519012026681210791087Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/443

Обсуждаются актуальные задачи контроля и диагностики оборудования для оптимального управления нефтедобычей и нефтеподготовкой. Для решения этих задач необходимо сформировать парк надежных средств измерений на базе автоматизированных программно-измерительных комплексов с диагностикой измерительного оборудования без остановки его функционирования. Формирование общего парка средств измерений может быть выполнено на базе релаксометра протонного магнитного резонанса (ПМР) в составе проточного экспресс-анализатора ПМР, совмещающего в одном приборе возможности самодиагностики, измерения многих параметров нефти и эффективное управление работой скважин и оборудования. Представлены методы самодиагностики элементов блоков релаксометра и узлов программно-измерительного комплекса по релаксационным параметрам ПМР, подверженных влиянию аддитивных и мультипликативных шумов. Разработаны алгоритмы и программы самодиагностики элементов и блоков анализатора, а также методики измерений характеристик нефти, включая такой важный параметр, как общая сера, негативно влияющий на качество нефти и сохранность оборудования. Предложены методы и алгоритмы диагностики узлов оборудования (без его остановки) по анализу шумов и отклонению отдельных параметров датчиков ПМР .

The current tasks of monitoring and diagnostics of equipment for optimal management of oil production and oil treatment are discussed. To solve these problems, it is necessary to create a fleet of reliable measuring instruments based on automated software and measurement systems (SMS) with diagnostics of measuring equipment without stopping its operation. The formation of a common fleet of measuring instruments can be performed on the basis of a proton magnetic resonance (PMR) relaxometer as part of a rapid flow PMR analyzer, combining in one device the possibilities of self-diagnosis, measurement of many oil parameters and effective control of wells and equipment. Methods of selfdiagnosis of relaxation meter elements and SMS blocks based on relaxation parameters of PMR affected by additive and multiplicative noise are presented. Algorithms and programs for self-diagnosis of analyzer elements and blocks have been developed, as well as methods for measuring oil characteristics, including such an important parameter as total sulfur content, which negatively affects oil quality and equipment safety. Methods and algorithms for diagnostics of its elements without stopping the equipment for noise analysis and deviation of individual parameters of PMR sensors are proposed.

релаксометр протонного магнитного резонансапроточный экспресс-анализаторметоды и средства диагностики узлов без отключения оборудованияproton magnetic resonance relaxometerrapid flow-through analyzermethods and tools for element diagnostic without disconnecting equipmentReferencesЮрчик М. А., Дукмасова Н. В. Цифровизация: новая эра для нефти и газа // Система управления экологической безопасностью: сб. тр. XIV междунар. науч.-практ. конф. Екатеринбург, 20–21 мая 2020 г. Екатеринбург: УрФУ, 2020. С. 281–286.Yurchik M.A., Dukmasova N.V. Sistema upravleniya ekologicheskoi bezopasnost’yu (Environmental Safety Management System), Proceedings of the XIV International Scientific and Practical Conference, Ekaterinburg, May 20–21, 2020, рр. 281–286. (in Russ)Азиева Р. Х., Таймасханов Х. Э. Необходимость и возможности использования цифровых технологий в нефтегазовой отрасли в условиях цифровой трансформации экономики // Изв. СПбГЭУ . 2020. № 5(125). C. 178–185.Azieva R.Kh., Taimaskhanov Kh.E. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo Gosudarstvennogo Ekonomicheskogo Universiteta, 2020, no. 5(125), pp. 178–185. (in Russ.)Воробьев А. Е., Тчаро Х., Воробьев К. А. Цифровизация нефтяной промышленности: „интеллектуальный“ нефтепромысел // Вестник Евразийской науки. 2018. № 3. С. 71–87.Vorob’ev A.E., Tcharo Kh., Vorob’ev K.A. Vestnik Evraziiskoi nauki, 2018, no. 3, pp. 71–87. (in Russ).Сафиуллин Б. Р., Козелкова В. О., Кашаев Р. С. и др. Очистка нефти от асфальтено-смол и парафинов // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24, № 5. С. 166–178.Safiullin B.R., Kozelkova V.O., Kashaev R.S. et al. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy Energetiki, 2022, no. 5(24), pp. 166–178. (in Russ)Козелков О. В. Методы и средства экспресс-контроля характеристик скважинной жидкости и нефти на базе протонной магнитной резонансной релаксометрии: дис. … докт. техн. наук. Казань, 2022.Kozelkov O.V. Metody i sredstva ekspress-kontrolya kharakteristik skvazhinnoi zhidkosti i nefti na baze protonnoi magnitnoi rezonansnoi relaksometrii (Methods and Means of Express Control of Well Fluid and Oil Characteristics Based on Proton Magnetic Resonance Relaxometry), Doctor’s thesis, Kazan, 2022. (in Russ)Кашаев Р. С., Козелков О. В., Кубанго Б. Э. Проточные протонные магнитно-резонансные анализаторы для контроля скважинной жидкости по ГОСТ Р 8.615-2005 ГСИ // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2017. № 1-2. С. 137–151.Каshaev R.S., Kozelkov O.V., Кubango B.E. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy Energetiki, 2017, no. 1-2(24), рр. 137–151. (in Russ)Кашаев Р. С., Нгуен Дык Ань, Козелков О. В. Проточный экспресс-анализатор протонного магнитного резонанса в составе промышленного интернета вещей // Изв. вузов. Приборостроение. 2024. Т. 67, № 5. С. 425–434. DOI: 10.17586/0021-3454-2024-67-5-425-434.Каshaev R.S., Nguyen Duk Ahn, Kozelkov O.V. Journal of Instrument Engineering, 2024, no. 5(67), pp. 425–434, DOI: 10.17586/0021-3454-2024-67-5-425-434. (in Russ.)Денисов Е. С. Флуктуационно-шумовые и релаксационные методы и приборы интеллектуального контроля и диагностики водородный твердополимерных топливных элементов: автореф. дис. … докт. техн. наук. Казань: КНИТУ-КАИ, 2024.Denisov Е.S. Fluktuatsionno-shumovyye i relaksatsionnyye metody i pribory intellektual’nogo kontrolya i diagnostiki vodorodnyy tverdopolimernykh toplivnykh elementov (Fluctuation-noise and Relaxation Methods and Instruments of Intellectual Control and Diagnosis of Hydrogen Hard Polimers Fuel Elements), Doctor’s thesis, Kazan, 2024. (in Russ)Денисов Е. С., Никишина Г. В., Коньков К. В. Влияние собственных шумов измерительной аппаратуры // ЮжноСибирский научный вестник. 2024. № 2(54). С. 33–39.]Denisov Е.S., Nikshina G.V., Konkov K.V. South-Siberian Scientific Bulletin, 2024, no. 2(54), pp. 33–39. (in Russ)Granwehr J. Multiplicative or t1 Noise in NMR Spectroscopy // Applied Magnetic Resonance. 2007. Vol. 32. Р. 113– 156. DOI 10.1007/s00723-007-0006-39.Granwehr J. Applied Magnetic Resonance, 2007, vol. 32, рр. 113–156, DOI 10.1007/s00723-007-0006-39.Soltner H. and Blümler P. Dipolar Halbach magnet stacks made from identically shaped permanent magnets for magnetic resonance // Concepts Magn. Reson. 2010. Vol. 36A, N 4. P. 211–222. https://doi.org/10.1002/cmr.a.20165.Soltner H. and Blümler P. Concepts Magn. Reson., 2010, no. 4(36A), pp. 211–222, https://doi.org/10.1002/cmr.a.20165.Cooley C. Z., Stockmann J. P., Armstrong B. D. et al. Two-dimensional imaging in a lightweight portable MRI scanner without gradient coils // Magn. Reson. Med. 2015. Vol. 73, N 2. P. 872–883. https://doi.org/10.1002/mrm.25147.Cooley C.Z., Stockmann J.P., Armstrong B.D. et al. Magn. Reson. Med., 2015, no. 2(73), pp. 872–883, https://doi.org/10.1002/mrm.25147.Bogaychuk A., Kuzmin V. Accounting for material imperfections in the design and optimization of low cost Halbach magnets // Rev. Sci. Instrum. 2020. Vol. 91, N 10. Р. 103904. https://doi.org/10.1063/5.0013274.Bogaychuk A., Kuzmin V. Rev. Sci. Instrum., 2020, no. 10(91), pp. 103904, https://doi.org/10.1063/5.0013274.Freeman R. A Handbook of Nuclear Magnetic Resonance. Longman, Harlow, 1997.Freeman R. A Handbook of Nuclear Magnetic Resonance, Longman, Harlow, 1997.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.