Алгоритм адаптивной дельта-компрессии с двойным порогом для систем мониторинга работы электроцентробежных насосов

UDK: 681.518:622:276.53

DOI: 10.24887/0028-2448-2025-12-133-139

Ключевые слова: кустовая площадка, электроцентробежный насос (ЭЦН), система телеметрии, сжатие данных, спорадическая передача

Авт.: А.Н. Краснов, к.т.н. (Уфимский гос. нефтяной технический университет); М.Ю. Прахова (Уфимский гос. нефтяной технический университет); Ю.В. Калашник (Уфимский гос. нефтяной технический университет); В.А. Купавых, к.т.н. (Уфимский гос. нефтяной технический университет); С.В. Полянский2 (Группа компаний «Газпром нефть»); Д.В. Усиков (ООО «НЕДРА»); В.Е. Чернышов (Ассоциация «Цифровые технологии в промышленности»; Институт проблем машиноведения РАН); В.Д. Гуляев (Научно-образовательный центр «Газпромнефть-УГНТУ»); А.В. Рыжиков (АО «Айсорс»)

В нефтегазодобывающей отрасли вследствие ее активной цифровизации происходит резкое увеличение объемов передаваемых данных как на самих промысловых объектах, так и между промыслами и вышестоящими уровнями. Поскольку любой канал связи (как проводной, так и беспроводной) обладает определенными ограничениями по скорости передачи данных и пропускной способности, для оптимизации трафика используются различные алгоритмы сжатия данных. Их построение определяется многими факторами, в частности физической природой и технологическим значением передаваемых параметров. В статье предлагается адаптивный алгоритм дельта-компрессии с двойным порогом для систем мониторинга электроцентробежных насосов (ЭЦН), разделяющий входной поток данных на значения, требующие и не требующие передачи, в зависимости от степени изменения по сравнению с предыдущим значением. Сами пороги для разделения определяются метрологическими характеристиками датчиков и особенностями технологического процесса. Реализация данного алгоритма рассмотрена на примере передачи данных о текущем значении дебита периодически работающей скважины, оборудованной ЭЦН. Показано, что передача данных может быть примерно на 80 % эффективнее по сравнению с другими алгоритмами. Кроме того, предложенный алгоритм демонстрирует высокую отказоустойчивость по отношению к потере данных в канале связи.

Список литературы

1. Oil and Gas Production Management: New Challenges and Solutions / S. Polyanskiy, E. Yudin, A. Slabetsky [et al.] // SPE-212086-MS. – 2022. – https://doi.org/10.2118/212086-MS

2. Зебзеев А.Г. Метод блочной спорадической передачи данных с динамическим установлением апертур телеизмерений в системах телемеханики //

Автоматика и программная инженерия. – 2015. – № 1 (11). – С. 37–44. – EDN: VJOEZB

3. New Applications of Transient Multiphase Flow Models in Wells and Pipelines for Production Management / E. Yudin, R. Khabibullin, N. Smirnov [et al.] //

SPE-201884-MS. – 2020. – https://doi.org/10.2118/201884-MS. – EDN: TNIEZH

4. Modeling and Optimization of ESP Wells Operating in Intermittent Mode / E. Yudin, R. Khabibullin, N. Smirnov [et al.] // SPE-212116-MS. – 2022. – https://doi.org/10.2118/212116-MS

5. ГОСТ Р МЭК 870-6-1-98. Устройства и системы телемеханики. Ч. 6. Протоколы телемеханики, совместимые со стандартами ИСО и рекомендациями

ITU-T. Раздел 1. Среда пользователя и организация стандартов.

6. Сбор и маршрутизация данных на удаленных кустовых площадках / А.Н. Краснов, М.Ю. Прахова, Ю.В. Калашник [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2025. – № 8. – С. 101–107. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2025-9-101-107. – EDN: QEZZYI

7. Krasnov A.N., Prakhova M.Yu., Novikova Yu.V. Mathematical Simulating Qualitative Parameters of Routing and Clustering Protocols in Wireless Data Gathering Networks // FarEastCon 2020: international Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies. – 6–9 Oct. 2020. – Vladivostok, Russia. – 2020. –

Р. 9271165. – https://doi.org/10.1109/FarEastCon50210.2020.9271165. – EDN: WPCHZJ

8. Improving data transfer efficiency in a gas field wireless telemetry system / A.N. Krasnov, G.Yu. Kolovertnov, M.Yu. Prakhova, E.A. Khoroshavina // Arctic Environmental Research. – 2018. – V. 18. – № 1. – С. 14–20. – https://doi.org/10.17238/issn2541-8416.2018.18.1.14. – EDN: YWIUMB

9. Змеев Д.О., Назаров А.А. Ограничение нагрузки в телекоммуникационных системах // Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем: Материалы Всероссийской конференции с международным участием. 22–25 апреля 2014 г. –

М.: Изд-во РУДН, 2014. – С. 91–93.

10. Лапшин В.Ю., Ковальков Д.А. Оптимизация длительности обслуживания трафика в мультисервисной радиосети с динамическим выделением каналов по требованию // Известия института инженерной физики. – 2012. – № 3. – С. 49–53. – EDN: PDBXOD

11. Chen Н.Н., Tsai Y.Y.С., Chang W. Uplink Synchronization Control Technique and its Environment-Dependent Performance Analysis // Electronics Letters. – 2003. –

V. 33. – P. 1555–1757. – https://doi.org/10.1049/el:20031091

12. Методы моделирования и оптимизации периодических режимов работы скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов / Е. В. Юдин, Г. А. Пиотровский, Н. А. Смирнов [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2023. – № 5. – С. 116-122. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2023-5-116-122. – EDN: FOWTBT

13. Group Optimization and Modeling of Mechanized Wells Operating in Intermittent Mode / E.V. Yudin, G.A. Piotrovskiy, N.A Smirnov [et al.] // SPE-222942-MS. – 2024. – https://doi.org/10.2118/222942-MS