Связь на буровых вышках в море

В морских акваториях добывают самые разные ресурсы - железные и марганцевые руды, бокситы, известняки, доломиты, фосфориты, но нефть и газ среди них занимают лидирующие позиции.

Добыча углеводородов на морском шельфе — это технологически сложный и очень опасный процесс, так как на оборудование влияют экстремальные условия окружающей среды (приливы, отливы, сероводород, шторма, морская соль, низкие температуры и льды). Тем не менее, многие исследования подтверждают экономическую целесообразность разработки шельфов – под морским дном содержится около половины запасов углеводородов на планете.

Основные морские месторождения нефти и газа находятся в Персидском заливе (Катар, Саудовская Аравия). Крупные залежи сосредоточены в Мексиканском и Гвинейском заливах, в морях Юго-Восточной Азии, в Северном море и акватории Маракайбо (Венесуэла). Примерно треть мировых запасов углеводородов находится в море.

Для их добычи на континентальном шельфе устанавливают буровые платформы. Все платформы очень компактны – в условиях ограниченного пространства продумывается размещение технологического, эксплуатационного, бурового и энергетического оборудования. Каждое месторождение – это индивидуальный проект комплектации платформы. Они делятся на несколько типов:

­

•    стационарная нефтяная платформа;

• ­   полупогружная платформа;

• ­   платформа, свободно закрепленная ко дну;

• ­   мобильная платформа с выдвижными опорами;

• ­   буровое судно;

• ­   платформа с растянутыми опорами;

• ­   плавучее нефтеналивное хранилище;

• ­   плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти и т.д.

Типы морских платформ. Источник: (korabley.net/news/neftjanye_platformy/2013-11-06-1570)

На выбор типа платформы влияют способ разработки месторождения и условия эксплуатации. Но, в любом случае, нефтяная платформа должна иметь надежную связь с центром управления и другими платформами, установками или судами месторождения. В центр управления оперативно передаются большие объёмы информации, сопровождающие процесс геологоразведки и бурения. Передача данных происходит по беспроводному соединению (радиосвязь, спутниковая связь), так как прокладка кабеля экономически не выгодна, особенно если речь идет о плавучих установках. Широкое применение на морских буровых платформах получили системы VSAT (Very Small Aperture Terminal). Они обеспечивают полный спектр услуг связи на буровых платформах: телефония, мобильная и корпоративная спутниковая связь, передача данных, видео- и аудио-конференц-связь, двухсторонний спутниковый интернет, спутниковые каналы связи и т.д.

Сеть VSAT состоит из 3 основных элементов:

­

•    центральная земная станция спутниковой связи (ЦЗССС) или, по-другому, hub;

• ­   абонентские наземные спутниковые станции;

• ­   спутник-ретранслятор.

На центральной станции установлена высокоинтеллектуальная система, антенна большого диаметра (от 7 до 12 м) и мощный передатчик (от 40 до 200 Вт). Hub управляет работой сети, то есть осуществляет биллинг, проводит мониторинг состояния оборудования, организует каналы связи и т.д. Центральная станция работает «под руководством» оператора сети VSAT. В России действует несколько крупных операторов, к которым подключаются около 80 тысяч абонентских станций. Самые известные из них – это «РуСат», «Дозор-Телепорт», группа компаний «AltegroSky», КБ «Искра» и другие. ЦЗССС, как правило,  располагается в крупном городе и подключается оптоволоконными линиями  к крупным узлам сетей (телефонная сеть, интернет).

За счет мощной центральной станции абонентские станции могут устанавливать антенны небольшого диаметра (0,9-2,4 м) и маломощные передатчики (1-2 Вт). Абонентские станции называют малыми земными станциями спутниковой связи (МЗССС) или VSAT-станциями. В одной сети с одной ЦЗССС могут работать несколько тысяч VSAT-станций. МЗССС состоит из параболической антенны, приемопередатчика и спутникового модема. Модем позволяет подключить в антенне оконечное оборудование пользователей.

Стабилизированная антенна KNS Supertrack Z12. Источник: (kns-kr.com/test/product/vsatz12.html)

Спутник-ретранслятор находится на геостационарной орбите на высоте около 36 тысяч км. Он принимает сигнал от VSAT станции, усиливает его, переводит на другую несущую частоту и отправляет в сторону Земли, где его принимает центральная земная станция или другая наземная станция. Таким образом, сеть VSAT построена по схеме «звезда», в центре которой находится hub, а на периферии – абонентские станции.

Канал связи между наземной станцией и спутником характеризуется частотным диапазоном. В сетях сеть VSAT используется 3 диапазона:

• C-диапазон (6 ГГц / 4 ГГц);

• Ku-диапазон (14 ГГц / 11 ГГц);

• Ka-диапазон (30 ГГц / 20 ГГц).

Наиболее широкое распространение получил Ku-диапазон в связи с оптимальным соотношением размеров станций и зон покрытия.

Все станции сети используют один и тот же частотный ресурс спутника. Совместный доступ возможен благодаря технологии TDM/FTDMA. Его распределением занимается центральная станция. В зависимости от выполняемых задач, VSAT-станция может получить выделенную полосу с определенной скоростью, а может просто получить доступ в общий канал. Например, для доступа в интернет достаточно использовать канал без гарантированной скорости, а для IP-телефонии или видеосвязи необходима фиксированная скорость соединения. Таким образом, с одним и тем же оборудованием можно получить разные услуги. Все зависит от тарифа оператора сети.

На плавучих нефтехранилищах или установках VSAT-станция располагается на стабилизированной платформе, обеспечивающей постоянное наведение антенны на спутник-ретранслятор в условиях морской качки. VSAT-станция не только организует связь между сотрудниками компании, но и передает технологические параметры в офис, где осуществляется контроль технологических процессов: удаленный мониторинг бурения и закачивания скважин, оперативное диспетчерское управление, экологический мониторинг, обнаружение утечек и баланса жидкости в нефтепроводе и т.д.

VSAT-системы приобрели большую популярность в нефтедобывающей отрасли как на море, так и на земле, благодаря ряду преимуществ. Они очень надежны – внешнее оборудование выдерживает механические нагрузки и бесперебойно работает в широком температурном диапазоне. VSAT-станции автономны и универсальны. Процесс получения разрешительных документов прост, кроме того, зачастую вопросами документации занимается оператор сети. Станции компактны, легко транспортируются и монтируются.

Спутниковая связь на сегодняшний день остается самым надежным способом связи в труднодоступных районах, в том числе на удаленных морских буровых платформах.