priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-5-425-434pribor-61Research 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 ENVIRONMENTПроточный экспресс-анализатор протонного магнитного резонанса в составе промышленного интернета вещейFlow-through express analyzer of proton magnetic resonance as part of the industrial Internet of thingsКашаевР. С.КashaevR. S.

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

Казань

Rustem S. Каshaev - Dr. Sci., Professor; Department of Instrument Making and Mechatronics

Kazan

kashaev2007@yandex.ruНгуенД. А.NguyenD. A.

Дык Ань Нгуен - аспирант; кафедра приборостроения и мехатроники

Казань

Duc Anh Nguyen - Post-Graduate Student; Department of Instrument Making and Mechatronics

Kazan

navypro1991@gmail.comКозелковО. В.КozelkovО. V.

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

Казань

Oleg V. Kozelkov - Dr. Sci., Associate Professor; Department of Instrument Making and Mechatronics; Head of the Department

Kazan

Ok.1972@list.comКазанский государственный энергетический университетKazan State Energy University202425112024675425434Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/61

Приведено описание усовершенствованной конструкции проточного анализатора протонного магнитного резонанса (ПМР) для экспресс-контроля характеристик скважинной жидкости и нефти, а также новой технологии его применения при добыче нефти погружными центробежными насосами в структуре промышленного интернета вещей с краевой компьютерной обработкой на интеллектуальном цифровом нефтегазовом месторождении. Представлены результаты модернизации ПМР-анализатора, предназначенного для оперативного всеобъемлющего мониторинга и управления на цифровом месторождении и экспресс-контроля максимального числа характеристик продукции скважин с представительным пробоотбором. Приведены результаты работы: новая система пробоотбора, повышающая представительность отбора, и алгоритм функционирования ПМР-анализатора в структуре промышленного интернета вещей с компьютерной обработкой, что позволяет преодолеть ограничения, снизить стоимость операций, повысить достоверность данных и надежность работы оборудования. Рассмотрены преимущества метода ПМР-релаксометрии и приборов на его базе для контроля свойств жидкости и управления установками добычи и подготовки нефти.

A description is given of the improved design of a flow-through proton magnetic resonance (PMR) analyzer for express monitoring of well fluid and oil characteristics. A new technology for the analyzer application in oil production using submersible centrifugal pumps in the structure of the industrial Internet of things with edge computer processing in an intelligent digital oil and gas field is described. Presented results of the work include a new sampling system that increases the representativeness of the selection, and an algorithm for operation of PMR analyzer in the structure of the industrial Internet of things with computer processing, which allows to overcome limitations, reduce the cost of operations, increase the reliability of data and the reliability of equipment operation. The advantages of the PMR relaxometry method and devices based on it for monitoring the properties of liquids and controlling oil production and treatment plants are considered.

экспресс-контрольпроточныйпротонныймагнитный резонанспромышленный интернет вещейexpress controlflow-throughprotonmagnetic resonanceindustrial Internet of thingsReferencesRosendahl T., Hepso V. Integrated operations in the oil and gas industry: sustanability and capabability development // Imprint of IGI Global. 2013.Rosendahl T., Hepso V. Integrated Operations in the Oil and Gas Industry: Sustanability and Capabability Development, Imprint of IGI Global, 2013.Тихомирнов Л. И. Цифровизация: ключевые факторы успеха // Нефтегаз. 2019. В. 1–2. С. 142–143.Тikhomirnov L. I. Oil and Gas, 2019, no. 1–2, pp. 142–143 (in Russ.).Макеев А. А. Оптимизация работы центробежных насосов в малодебитных скважинах доюрского комплекса // Нефтяное хозяйство. 2023. № 4. С. 98–100. DOI: 10/24887/0028-2448-2023-4-98-100.Makeev А. А. Oil-industry, 2023, no. 4, pp. 98–100, DOI: 10/24887/0028-2448-2023-4-98-100 (in Russ.).Пат. 150614 РФ. Автоматический пробоотборник / М. С. Немиров, С. И. Силантьев, Е. В. Савинов, Р. Р. Нурмухаметов. Опубл. 27.07.2010. Бюл. № 21.Pat. RU150614, Avtomaticheskiy probootbornik (Automated Probe Sampling), М.S. Nemirov, S.I. Silantiev, Е.V. Savinov, R.R. Nurmuchametov, Priority 27.07.2010, Bulletin 21 (in Russ.).Афанасьев М. Я., Грибовский А. А. Концепция адаптивной платформы технологического оборудования // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 4. С. 268–272. DOI: 10.17686/0021-3454-2015-58-4-268-272.Аfanasiev М. Y., Gribovsky А. А. Journal of Instrument Engineering, 2015, no. 4(58), pp. 268–272, DOI: 10.17686/0021-3454-2015-58-4-268-272. (in Russ.)Ramzey H., Badawy M., Elhosseini M., Elbaset A. I2OT-EC: A Framework for Smart Real-Time Monitoring and Controlling Crude Oil Production Exploiting IIOT and Edge Computing // Energies. 2023. N 16. DOI: 10.3390/en16042023.Ramzey H., Badawy M., Elhosseini M., Elbaset A. Energies, 2023, vol. 16, https://doi.org/10.3390/en16042023.Муслимов Р. Х., Плотникова И. Н. Альтернативные подходы — залог создания прорывных технологий в области поиска, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений // Нефть. Газ. Новации. 2018. № 9. С. 24–32.Мuslomov R. Ch., Plotnikov I. N. Oil. Gas. Novations, 2018, no. 9, pp. 24–32 (in Russ.).Чижик В. И. Квантовая радиофизика. СПб: Изд-во СПбГУ, 2004. 689 с.Chizhik V. I. Kvantovaya radiofizika (Quantum Radiophysics), St. Petersburg, 2004, 689 р. (in Russ.).Safieva R. Z., Mishin V. D. Systems Analysis of the Evolutiom of Views on Oil Systems: From Petroleum Chemistry to Petroinformatics // Pet. Chem. 2021.Vol. 61. P. 539–554.Safieva R. Z., Mishin V. D. Pet. Chem., 2021, vol. 61, рр. 539–554.Kashaev R. S., Temnikov A. N., Idiatullin Z. Sh., Charitonov M. V., Farachov T. I. NMR-Analyser for Automatic Control of Physical-Chemical Parameters of Crude Oil and Bitumen // Extended Abstracts of XXVIII Ampere Congress „Magnetic Resonance & Related Phenomena“, Canterbury, UK. 1996. Р. 295–296.Kashaev R. S., Temnikov A. N., Idiatullin Z. Sh., Charitonov M. V., Farachov T. I. Magnetic Resonance & Related Phenomena, XXVIII Ampere Congress, Canterbury, UK, 1996, рр. 295–296.Пат. 2544360 РФ. Устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей методом ЯМР / Р. С. Кашаев, А. Н. Темников, З. Ш. Идиятуллин. Опубл. 20.03.2015. Бюл. № 8.Pat. RU2544360, Ustroystvo dlya izmereniya sostava i raskhoda mnogokomponentnykh zhidkostey metodom YAMR (Device for Measurement of Composition and Yield PF Many Component Liquids by NMR Method), R.S. Kashaev, A.N. Temnikov, Z.Sh. Idiatullin, Priority 24.12.2014, Published 20.03.2015, Bulletin 8. (in Russ.)Kashaev R., Nguyen Duk Ahn, Kozelkova V., Kozelkov O., Dudkin V. Online Multiphase Flow Measurement of Crude Oil Properties Using Nuclear (Proton) Magnetic Resonance Automated Measurement Complex for Energy Safety at Smart Oil Deposits // Energies. 2023. N 16 (3). P. 1080. https://doi.org/10.3390/en16031080.Kashaev R., Nguyen Duk Ahn, Kozelkova V., Kozelkov O., Dudkin V. Energies, 2023, no. 3(16), pp. 1080, https://doi.org/10.3390/en16031080.Hogendoorn J., Boer A., Appel M., de Jong H., de Leeuw R. Magnetic Resonance Technology. A New Concept for Multiphase Flow Measurement // 31th Intern. North Sea Flow Measurement Workshop, Tonsberg, Norway, 22–25 Oct. 2013.Hogendoorn J., Boer A., Appel M., de Jong H., de Leeuw R. 31th International North Sea Flow Measurement Workshop, Tonsberg, Norway, October 22–25, 2013.Deng F., Xiao L., Wang M. et al. Online NMR Flowing Fluid Measurement // Appl. Magn. Resonance. 2016. N 47. P. 1239. doi:10.1007/s00723-016-0832-2.Deng F., Xiao L., Wang M. et al. Appl. Magn. Resonance, 2016, no. 47, pp. 1239, DOI:10.1007/s00723-016-0832-2.Автоматизированные системы определения количественных и качественных характеристик газа, воды, нефти и нефтепродуктов на потоке: Проспект ВИТ [Электронный ресурс]: npp-vit.ru/index.php?option=comcontent&task=view&id=15&ltmid=35.npp-vit.ru/index.php?option=comcontent&task =view&id=15&ltmid=35. (in Russ.)Wanasinghe T. R., Gosine R. G., James L. A., Mann G. K. I., de Silva O., Warrian P. J. The Internet of Things in the Oil and GasIndustry: A Systematic Review // IEEE Internet Things J. 2020. N 7. P. 8654–8673.Wanasinghe T. R., Gosine R. G., James L. A., Mann G. K. I., de Silva O., Warrian P. J. IEEE Internet Things J., 2020, vol. 7, рр. 8654–8673.Ray P. P., Dash D., Salah K., Kumar N. Blockchain for IoT-based healthcare: Background, consensus, platforms, and use cases // IEEE Syst. J. 2020. N 15. P. 85–94.Ray P. P., Dash D., Salah K., Kumar N. IEEE Syst. J., 2020, vol. 15, рр. 85–94.Zuo Y., Qi Z. A Blockchain-based IoT Framework for Oil Field Remote Monitoring and Control // IEEE Access. 2021. N 10. P. 2497–2514.Zuo Y., Qi Z. IEEE Access, 2021, vol. 10, рр. 2497–2514.IoT Agenda. What Is IIoT (Industrial Internet of Things)?—Definition from TechTarget.Com. [Электронный ресурс]: (https://www.techtarget.com/iotagenda/definition/Industrial-Internet-of-Things-IIoT), 01.032022.IoT Agenda. What Is IIoT (Industrial Internet of Things)? — Definition from TechTarget.Com, https://www.techtarget.com/iotagenda/definition/Industrial-Internet-of-Things-IIoT.Simplilearn.com. EdgeComputingVs. Cloud Computing: Key Differences, 2022 [Электронный ресурс]: https://www.simplilearn.com/edge-computing-vs-cloud-computing-article.Simplilearn.com. EdgeComputingVs. Cloud Computing: Key Differences, 2022, https://www.simplilearn.com/edgecomputing-vs-cloud-computing-article.Козелков О. В., Кашаев Р. С., Михайлов А. Г., Козелкова B. О., Овсеенко Г. А., TranVanTung, Nguyen Chi Kien. Технологии экспресс-контроля и очистки нефти от примесей в мехатронной установке с управлением от комплекса на базе ПМР-релаксометрии // Химическая технология. 2022. № 3. С. 261–266.Коzelkov O. V., Каshaev R. S., Мichailov А. G., Коzelkova V. О., Оvseenko G. А., Tran Van Tung, Nguyen Chi Kien, Chimicheskaya technologiya, 2022, no. 3, pp. 261–266 (in Russ.).

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