Сами по себе технологии блокчейна вряд ли можно назвать новационными, однако их активное внедрение может создать критическую массу и запустить цепную реакцию изменений в бизнес-моделях и процессах, цепочках поставок и отношениях компаний с клиентами во всех секторах экономики [1]. Сегодня в различных областях для повышения эффективности существующих производственных и технологических процессов, а также оптимизации сферы услуг все чаще применяется «индустриальный блокчейн» — технологии блокчейна вне периметра финансовой сферы. Не стал исключением и нефтегазовый сервис, где соответствующие технологии используются для обработки первичных данных.

Один из видов геофизических сервисов, предоставляемых в процессе разработки нефтегазовых месторождений, — проведение геолого-технологических исследований (ГТИ) скважины. В ходе этих исследований выполняется геолого-технологический мониторинг, который представляет собой удаленный контроль за процессами, происходящими на буровой при строительстве скважины, сопровождаемый получением технологических, геологических, геофизических и производственных данных. Мониторинг скважин состоит в обобщении накопленного опыта ретроспективных проектов и информационного сопровождения скважины на всем протяжении жизненного цикла нефтегазового месторождения с обработкой данных, поступающих в режиме реального времени.

Рис. 1. Пример форм удаленного мониторинга строительства скважин

Ежесекундно со скважины на «Большую землю» в различные центры мониторинга (рис. 1) передается около 150 геологических, технологических и геохимических параметров, регистрируемых в автоматическом режиме, что дает порядка 700 Мбайт в сутки. Анализ поступающих данных позволяет прогнозировать аварии и изменения режимов эксплуатации скважины, а также прокладывать оптимальную траекторию для повышения дебета скважины. С учетом того, что процесс строительства эксплуатационной скважины занимает от 30 до 60 суток, а на месторождении одновременно строятся 20–30 скважин, задачу обработки всей телеметрии вполне можно отнести к области работы с большими данными и Интернетом вещей [2].

Для работы с большими данными сегодня применяются решения, позволяющие автоматически выполнять рутинные операции по заранее известным правилам. Кроме того, набирают популярность сервисы на основе обучаемых нейронных сетей, в ряде случаев позволяющие оптимизировать настройки алгоритма обработки данных. Однако, независимо от наличия или отсутствия у системы когнитивных способностей, ни один из ее алгоритмов не сможет выдать правильный результат, опираясь на данные, которые были случайно либо умышленно изменены.

При работе с большими данными на первое место выходят качество и неизменность первичной информации — в противном случае вместо «большого прорыва» можно получить «большую ошибку».

Сегодня, в связи с особенностью работ, проводимых на скважине, необходимо учитывать риски изменения исходных данных. Риски связаны в первую очередь с человеческим фактором и определяются участием в процессе лиц, не заинтересованных в наличии данных, которые позволяют в случае возникновения аварий или осложнений получить истинную картину происшествия. Технологии блокчейна могут помочь при проверке неизменности данных, поступающих на вход в центры мониторинга.

Рис. 2. Схема индустриального блокчейна при мониторинге строительства скважины

В систему удаленного мониторинга (рис. 2), созданную в Научно-произ-водственном объединении «Союзнефтегазсервис», были интегрированы следующие решения из арсенала блокчейна:

  • последовательное шифрование с использованием ключа, полученного на предыдущем этапе;
  • распределение данных в одноранговой сети;
  • система консенсуса по определению валидности данных.

Индустриальный блокчейн для мониторинга скважин состоит из узлов блокчейн-платформы (BlockChain Platform, BCP) и узлов хранения данных, соединенных одноранговой сетью.

В качестве базовой блокчейн-платформы рассматривались HyperLedger (www.hyperledger.org) и Corda (www.corda.net), однако предпочтение было отдано OpenChain (www.openchain.org), которая оптимально подходила для системы удаленного мониторинга. Выбор был обусловлен следующими факторами: платформа распространяется свободно, а открытый код позволяет дорабатывать ее ядро; платформа динамично развивается, и имеется хорошо документированная стабильная версия. Открытость гарантирует отсутствие «закладок», что принципиально важно при обработке конфиденциальной информации, примером которой являются геолого-геофизические характеристики разрабатываемого нефтегазового месторождения.

Система сохраняет блоки информации с параметрами строительства скважин, регистрируемыми станцией ГТИ, установленной непосредственно на скважине. Поступающие в режиме реального времени блоки данных шифруются, определяется их контрольная сумма, которая сохраняется в базе блокчейна. Каждая последующая шифрация и определение контрольной суммы происходят с участием контрольной суммы (хэша), полученной на предыдущем этапе. Блоки информации последовательно распределяются по узлам одноранговой блокчейн-сети OpenChain.

С помощью подсистемы валидации производится проверка данных на предмет неизменности. При отображении информации либо при выполнении ключевых критически важных расчетов производится запрос достоверности исходных данных. Валидация позволяет провести последовательный пересчет контрольных сумм для подтверждения аутентичности первичных сведений. Валидация может происходить в фоновом режиме либо по запросу.

Ключевая особенность технологии удаленного мониторинга — использование открытых международных стандартов передачи данных WITS и WITSML, что позволяет объединить в единую структуру отечественные и зарубежные ГТИ, станции контроля цементирования, системы контроля процесса бурения, станции (системы) геофизических исследований в скважине на трубах и на кабеле, а также ряд других станций.

Вся полученная информация может быть использована для детального моделирования и углубленного анализа. Благодаря стандартам WITSML, блокчейн-система может работать с любой первичной геолого-геофизической информацией, обеспечивая контроль неизменности данных.

По сравнению со старой схемой мониторинга прирост объема дискового пространства составил 11% для одной скважины, а объем информации в базе данных увеличился на 62 Мбайт в сутки для одной скважины, или на 86 тыс. записей при ежесекундном обновлении. Применение новой системы позволило при незначительном увеличении объемов передаваемой и сохраняемой информации получить гарантию целостности первичных геолого-геофизических данных.

***

Система индустриального блокчейна для удаленного мониторинга позволила повысить достоверность первичных геолого-геофизических данных, получаемых со скважин в режиме реального времени, что дало возможность снизить риски принятия ошибочных управленческих решений, непосредственно влияющих на экономические показатели скважины и надежность ее эксплуатации.

Литература

  1. Александр Прозоров, Дмитрий Волков. Как реализовать потенциал блокчейна? // Открытые системы.СУБД. — 2018. — № 1. — С. 28–29. URL: www.osp.ru/os/2018/01/13053938 (дата обращения: 18.05.2018).
  2. Нир Кшетри. Может ли блокчейн защитить Интернет вещей? // Открытые системы.СУБД. — 2017. — № 4. — С. 20–22. URL: www.osp.ru/os/2017/04/13053377 (дата обращения: 18.05.2018)

Сергей Косенков (kosenkov@nposngs.ru) — руководитель ИТ-проектов, Андрей Шайбаков (shaybakov@nposngs.ru) — руководитель проектов, Юрий Четырин (chetyrin@nposngs.ru) — ведущий программист, Научно-производственное объединение «Союзнефтегазсервис» (Москва). Статья подготовлена на основе материалов, предоставленных авторами для выступления на конференции «Технологии блокчейна 2019».