.webp)
Технология волоконно-оптической связи (ВОС) находит новые применения в подводных приложениях. Оптоволокно обеспечивает большую дальность передачи данных и более высокую скорость, чем медь, что является удачным развитием, поскольку морское бурение перемещается на большие глубины. Разведка и добыча нефти также становятся более интеллектуальными, поскольку операторы стремятся получать информацию и анализ в режиме реального времени как по отдельной скважине, так и по всей производственной цепочке от скважины до верхнего строения или наземной платформы. По сравнению с медью, высокая пропускная способность оптоволокна обеспечивает более интенсивные потоки данных и значительно большие расстояния передачи (то есть расстояние между подводной установкой и наземными объектами). Длина шлангокабелей может легко достигать 10–15 км, в то время как трубопроводные кабели, используемые для датчиков, могут достигать 40 км.
Оптические волокна также являются превосходными распределёнными датчиками. Изменения давления или температуры изменяют профиль обратного рассеяния, что позволяет проводить высокоточные измерения, отслеживая рассеянный свет. Поскольку скорость света в волокне хорошо изучена, рассеянный свет предоставляет информацию как о величине измеряемого сигнала, так и о его местоположении по длине волокна.
Поскольку каждое волокно меньше и обладает большей пропускной способностью, чем медный кабель, количество волокон, которые может вместить один кабель-шланг, также увеличивается: с дюжины или меньше сегодня до 24 или даже 48 волокон в ближайшем будущем. На рисунке 1 показан 24/48-канальный коннектор HydraLight WetMate компании TE Connectivity (TE) SEACON для подводных оптических распределительных систем.
Подобные достижения в области технологий повысили интерес к оптической связи. Подводные разъёмы, как для медных, так и для оптоволоконных кабелей , работают в крайне суровых условиях, характеризующихся высоким давлением, экстремальными температурами и коррозионно-активной морской водой. Несмотря на столь суровые условия эксплуатации, разъём должен быть абсолютно надёжным в течение всего своего проектного срока службы, составляющего 25–30 лет.
С одной стороны, отрасль требует увеличения количества волокон, а с другой — снижения стоимости и повышения надежности. Цель — создать соединитель, сбалансированный между этими, казалось бы, «противоположными» требованиями. Именно поэтому разработчики оптоволоконных соединителей постоянно внедряют инновации в области конструкции и интегрированных оптических технологий. В новых условиях рынка морской добычи нефти и газа они стремятся максимально приблизить функциональность и экономическую эффективность оптоволоконных соединителей.
Соединители Drymate хорошо знакомы пользователям круглых соединителей военного/аэрокосмического назначения. FO-соединители Drymate могут устанавливаться как внутри модуля, так и между модулями, собранными на месте. Они предназначены для соединения на поверхности в атмосферных условиях, хотя выдерживают подводную воду и давление в состыкованном состоянии. Стандартное соединение каждой половины, обеспечивающее герметичность сопрягаемой пары, осуществляется вручную с помощью резьбового соединительного кольца.
В технологии подводного оптоволоконного кабеля WetMate, реализованной в соединителе HydraLight второго поколения, важнейшее подводное соединение волокон осуществляется при условии защиты обеих половин оптоволоконного кабеля от загрязнения морской водой, песком и илом, поскольку процесс соединения происходит в закрытой, отдельной, заполненной маслом камере с компенсацией давления. Эта система компенсации давления позволяет соединителю работать без воздействия давления, в отличие от большинства соединителей DryMate, которые должны выдерживать перепад давления благодаря наличию внутренней полости с атмосферным давлением.
Для небольших систем оптоволокно выгодно. Более компактные, лёгкие и высокомодульные подводные системы бурения и добычи становятся всё более популярными. Их проще и дешевле устанавливать. Несмотря на то, что оптоволокно весит значительно меньше сопоставимого медного провода, существуют практические ограничения на размер соединителя. Подводный соединитель WetMate, устанавливаемый с помощью дистанционно управляемого аппарата (ROV), должен быть достаточно большим, чтобы его хорошо видели камеры ROV, и достаточно прочным, чтобы его можно было без повреждений соединять/разъединять манипуляторами ROV. В этом случае соединители, совместимые с ROV, могут иметь большие вводы для направления сопрягаемых частей друг к другу.
Подключение традиционной упаковки к подводным приложениям
В подводных оптоволоконных соединителях в значительной степени используются новые способы упаковки проверенных временем технологий, а не радикально новые и непроверенные подходы. TE Connectivity Marine Oil & Gas адаптирует технологии, хорошо зарекомендовавшие себя в телекоммуникационных, сетевых, аэрокосмических и военных приложениях, к подводным применениям. Технология подводных соединителей основана на ультрафизическом контакте (UPC), а в последнее время и на угловом физическом контакте (APC) для повышения производительности (особенно в системах датчиков) наконечников на основе керамического наконечника. Эта хорошо изученная технология существует уже 40 лет и стоит у истоков развития оптоволокна.
За последнее десятилетие были разработаны альтернативные технологии оптической связи, которые доказали свою надёжность как с точки зрения производства, так и с точки зрения применения. Некоторые подходы используют бесконтактный интерфейс для повышения прочности и устойчивости к неаккуратному обращению, при этом незначительно снижая оптические характеристики. Другие же обеспечивают высокоплотное многоволоконное соединение для экономии места и веса в системах с большим количеством волокон, что усложняет интерфейс подключения и механизм предварительного выравнивания.
В другой интересной разработке технологии соединения оптоволоконный кабель с расщепленным наконечником был переупакован в скважинный соединитель WetMate. Эта технология без эпоксидной смолы и наконечников обеспечивает как повышенную устойчивость к высоким температурам, так и меньший размер профиля, что позволяет устанавливать их в герметичные обсадные трубы скважин. На рисунке 2 показаны оптоволоконные соединители WetMate, разработанные для подводной фонтанной арматуры и скважинного применения.
В зависимости от подводного и морского применения и требуемого типа датчиков каждая из этих технологий оптического интерфейса имеет своё применение. Основная задача заключается в оптимальной адаптации этих технологий для создания экономически эффективного решения, отвечающего требованиям установки, развёртывания и обслуживания.
Отрасли необходимы соединители, обеспечивающие надежную работу при подводной и внутрискважинной установке для контроля за пластом и повышения нефтеотдачи. Высокотемпературные скважины (например, >150°C), где электрические системы датчиков имеют некоторые ограничения, изначально были целевыми для внедрения оптоволоконных сенсорных систем. Со временем оптоволоконные сенсоры стали вызывать интерес у операторов не только из-за способности выдерживать очень высокие температуры, но и из-за качества и объема данных, получаемых со скважин.
Большинство операторов внедряют возможности волоконно-оптических кабелей нового уровня в рамках естественного развития своих месторождений. По мере того, как морская разведка и добыча нефти и газа продвигается на всё большую глубину, предъявляя, соответственно, более высокие требования к рабочему давлению и температуре к волоконно-оптическим соединителям , отраслевые задачи меняются, чтобы идти в ногу со временем, и сотрудничество с заказчиками и партнёрами является ключевым фактором при проектировании подводных волоконно-оптических соединений. Всегда желательно превзойти технические требования, но гораздо важнее превзойти ожидания клиентов с точки зрения стоимости, эксплуатационной пригодности и надёжности.
Будущие последствия
Большие расстояния передачи данных, высокая скорость передачи данных, малый вес, компактность, распределенные датчики — волоконная оптика объединяет множество возможностей, важных для повышения эффективности морской разведки и добычи. Технологические прорывы в области оптоволоконной связи могут открыть светлое будущее, позволяя разрабатывать и добывать ресурсы с более высокой производительностью и меньшими затратами, а также открывать новые ресурсы.
Еще ни один комментарий не опубликован.