О выполнении НИОКР по теме: «Разработка и испытания прототипа аппаратно-программного комплекса для мониторинга операции гидроразрыва пласта в режиме реального времени» (договор №4288ГС1/70508 от 15.11.2021) (заключительный)

Цель работы - разработка прототипа аппаратно-программного комплекса для мониторинга операции гидроразрыва пласта в режиме реального времени. В результате работ были разработаны: - плата корректировки чувствительности и частотных характеристик сейсмодатчика, позволяющая расширить рабочий частотный диапазон геофона в сторону низких частот в диапазоне 0.1 - 250 Гц; - плата фильтрации и оцифровки аналоговых сигналов, полученных с сейсмодатчиков, позволяющая одновременно выполнять оцифровку сигналов по трем каналам сейсмометра с частотой дискретизации АЦП 250, 500, 1000, 2000, 4000 Гц; - модуль синхронизации измерительного комплекса по GPS/ГЛОНАСС, позволяющий осуществлять синхронную запись сейсмоприемников с заданной точностью <1 мксек; - программа верхнего уровня для процессорного модуля, обеспечивающая запись сейсмических данных и отправку через сетевой приемопередатчик; - управляющая программа для микроконтроллера, обеспечивающая выполнение: логики работы основных узлов цифрового сейсмометра; тестирование основных узлов комплекса; начальную программную настройку режима работы комплекса; автокалибровку перед началом измерения или цикла измерении; синхронизацию цифровых сейсмометров в составе измерительной сети; - программа управления и опроса сейсмодатчиков, которая в режиме реального времени осуществляет математическую обработку и визуализацию полученных данных на экране монитора оператора. Определены комплектующие для прототипа аппаратно-программного комплекса. Комплектующие, применяемые при разработке аппаратно-программного комплекса по своим характеристикам удовлетворяют требованиям, предъявляемым к разрабатываемой продукции в области условий эксплуатации, входных и выходных параметров, частотного диапазона, чувствительности, динамического диапазона, температурного диапазона, цифровой фильтрации, стандарта передачи данных, точности синхронизации. Выполнено изготовление и проведена отладка прототипа аппаратно-программного комплекса, представляющего собой совокупность четырех цифровых сейсмометров; точек доступа 802.11 b/g/n с направленной антенной; маршрутизатор 802.11 b/g/n для реализации беспроводной сети; компьютер для управления работой всего комплекса, сбора данных, математической обработки, визуализации и хранения полученных данных. Спроектирована беспроводная сеть для управления и сбора данных с группы сейсмодатчиков. Проведены испытания прототипа аппаратно-программного комплекса. Выполнена доработка прототипа по результатам испытаний. Результаты работы будут применены в нефтедобывающей области. Аппаратно-программный комплекс позволит проводить мониторинг операции гидроразрыва пласта в режиме реального времени. Экономический эффект и значимость работы определяются тем, что в результате проведения мониторинга будет снижена аварийность при проведении гидроразрыва пласта (аварийные остановки, прорывы трещины в водоносные слои), увеличена эффективность многостадийного гидроразрыва пласта, за счет оперативного внесения изменений в дизайн каждой последующей операции гидроразрыва пласта. Направление развития объекта исследования будет связано, в первую очередь, с развитием методов машинного обучения, на основе накопленных в течении длительного времени набора экспериментальных данных. Это позволит построить оптимальную конфигурацию комплекса, с точки зрения минимально необходимого количества оборудования при сохранении или увеличении точности результатов, за счет применения методов обработки, основанных на глубоком машинном обучении.