Беспилотные летательные аппараты в нефтяной отрасли

Фраза о том, что все новое — хорошо забытое старое, характерна для многих инноваций. И беспилотной авиации в их числе, ведь первые беспилотники появились практически одновременно с пилотируемыми аппаратами — в начале XX века. Однако лишь сто лет спустя уровень развития технологий позволил реализовать идеи полетов без пилотов в промышленных масштабах. Нашли свое применение эти аппараты и в нефтегазовой отрасли.

В XX веке радиоуправляемые беспилотные воздушные суда (БВС) использовались в основном в военных целях. Но в начале 2000-х все изменилось. К этому моменту в одной точке сошлись два важных обстоятельства: с одной стороны, электронные компоненты стали миниатюрными и дешевыми, с другой — появились компактные и легкие источники энергии и эффективные электродвигатели. В итоге рынок быстро начали заполнять недорогие беспилотники, способные выполнять самые разные задачи — от обычной фото- и видеосъемки до перевозки грузов и лазерного сканирования.

Рынок растет

Все варианты использования дронов делят на три группы. Первая — так называемое дистанционное зондирование Земли, то есть получение и обработка различных данных о поверхности планеты и ее недрах. К ним относятся всевозможные виды съемки: фото, видео, тепловизионная, мультиспектральная, аэромагнитная и так далее. Вторая группа — логистика: транспортировка и перевозка грузов, а третья — телекоммуникации, шоу и другие специальные применения.

Статистика показывает, что для бизнеса сегодня наиболее востребованы задачи из первой группы. На сегменты зондирования и мониторинга приходится 75–80% всего рынка. По мнению экспертов, такая ситуация сохранится и в обозримом будущем: подавляющим большинством задач для применения БВС будет получение различных данных о состоянии объектов наземной инфраструктуры, окружающей среды, а также выполнение патрульных функций при охране и мониторинге.

Уже сегодня рынок гражданского применения БВС оценивается в общую сумму около 6–7 млрд долларов. При этом, по прогнозам Goldman Sachs, стоимость бизнес-услуг и рабочей силы, на смену которым в очень скором будущем придут решения с использованием беспилотных носителей, к 2020 году составит 100 млрд долларов, а специалисты PwC предполагают еще более высокую цифру — около 130 миллиардов.

По некоторым оценкам, наибольший потенциал применения БВС имеют в сфере энергетики, дорожной отрасли и нефтегазовом секторе, где основная функция беспилотников — контроль и наблюдение за производственными площадками и объектами капитального строительства, а также техническое обслуживание и инвентаризация активов. При этом самый большой объем работ сосредоточен в двух секторах: картографирование и съемка для диагностики протяженных объектов, таких как нефте- и газопроводы, линии электропередач, дороги и т. д.

В России беспилотные воздушные технологии развиваются весьма активно и не уступают лучшим иностранным решениям, а зачастую и превосходят их с точки зрения как носителей, так и систем по постобработке полученных данных. Однако в общемировой стоимости рынка БВС Россия занимает долю всего в 2%, что оценивается примерно в 9–10 млрд рублей, а основную часть парка беспилотников занимают иностранные аппараты.

Значительный эффект для бизнеса, обеспечиваемый беспилотниками, связан не только со снижением операционных затрат. Другие эффекты обусловлены, к примеру, возможностью производить мониторинг различных объектов, таких как стройплощадки или трубопроводы, на ежедневной или ежечасной основе, что значительно сокращает время реакции на инциденты или отклонения от плана. Возможность доставлять грузы небольшими партиями существенно повышает гибкость логистических цепочек. Ускорение сбора геоинформационных данных на этапе проектирования позволяет сократить затраты на реализацию капитальных проектов. Технология является крайне перспективной, поэтому в компании создан Центр технологий беспилотных авиационных систем и ведутся работы по нескольким приоритетным направлениям.

Развитие российского рынка беспилотных летательных аппаратов гражданского назначения в большой степени сдерживает отсутствие нормативно-правовой и нормативно-технической базы, регулирующей вопросы разработки, производства, сертификации, допуска к эксплуатации и правил выполнения полетов. Остро стоит вопрос и правильного выбора технологий, направленных на обеспечение безопасного использования БВС и киберзащиту.

Если все эти препятствия будут устранены, то потенциальный объем рынка беспилотных авиационных систем в РФ, по мнению экспертов ассоциации «Аэронет», уже к 2025 году может составить около 2,5 млн устройств (в настоящее время — около 200 тыс. шт.).

На службе у нефтянки

Точкой отсчета использования беспилотников в нефтегазовом секторе многие эксперты называют 2006 год, когда Федеральное управление гражданской авиации США выдало компании BP разрешение на использование дронов при работе на нефтяных месторождениях Аляски. За ней последовали Shell, которая начала применять БВС для мониторинга оборудования газового терминала в Бактоне (Великобритания), и ExxonMobil, возложившая на беспилотные технологии задачу по проверке резервуаров нефтеперерабатывающего завода в Фоули на юге Англии.

Сегодня беспилотники уже активно используются и другими международными корпорациями. Их применение открывает новые возможности в разведке углеводородов, капитальном строительстве, инспектировании нефтегазовой инфраструктуры, обеспечении безопасности и многих других сферах.

Безусловно, самое востребованное направление — мониторинг инфраструктуры. Сотни километров трубопроводов и удаленных объектов, находящихся в сложных географических и климатических условиях, требуют постоянного контроля. До появления беспилотников это был достаточно трудоемкий и дорогостоящий процесс: наиболее распространенным способом мониторинга был регулярный облет трассы на вертолете, стоимость летного часа которого может составлять сотни тысяч рублей. Использование беспилотного воздушного судна гораздо экономичнее и позволяет увеличить количество вылетов, существенно повысить качество наблюдения, при этом снизить риски для персонала. Кроме того, дроны могут следовать по заранее запрограммированной траектории полета и лететь ближе как к инфраструктуре, так и к поверхности земли. Это позволяет получать результаты исследований с высоким уровнем детализации и повышает точность измерений.

Мониторинг и не только

В «Газпром нефти» беспилотники активно используются для различных целей уже несколько лет. В настоящее время специалистами компании выделено более 60 сценариев применения беспилотников в нефтегазе, а сама технология признана достаточно зрелой, чтобы принести значительный экономический эффект бизнесу.

Впервые БВС были испытаны на объектах «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаза» в 2014 году для контроля технического состояния нефтепроводов. В ходе ежедневных полетов беспилотные аппараты пролетали по заранее заданному маршруту и в режиме онлайн передавали полученную информацию на пункт управления. Испытания показали высокую эффективность технологии, и БВС были приняты в промышленную эксплуатацию. Суммарное расстояние, которое преодолели дроны, курсирующие над месторождениями этого дочернего общества, составляет уже более 500 тысяч километров.

Сегодня более 60% (это около 7000 км) трубопроводов «Газпром нефти» частично или полностью контролируют с использованием беспилотников самолетного типа, оборудованных фото- и видеокамерами, а также тепловизорами. Используемые БВС способны находиться в воздухе до 7 часов, преодолевать расстояние в 600 км и развивать скорость до 120 км/ч. Аппараты обладают большим запасом надежности и способны работать при температурах до —50°С и скорости ветра до 15 м/c.

Мониторинг строительства

мониторинг строительства БПЛА

В 2017 году «Газпром нефть» впервые осуществила доставку груза на удаленное месторождение с помощью беспилотного летательного аппарата. БВС массой 37 кг доставил груз весом 4,5 кг на Пограничное месторождение «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаза». Воздушное судно взлетело с центральной базы предприятия в городе Ноябрьске и преодолело 40 километров до цели за 42 минуты. Средняя скорость полета составила 40 км/ч. Испытания подтвердили возможность использования БВС для доставки грузов на отдаленные производственные площадки, где в весенне-осенний период отсутствует наземное сообщение, а также в случаях, когда использование вертолетной техники экономически нецелесообразно. Для доставки грузов в большинстве случаев в «Газпром нефти» применяются беспилотные воздушные суда, произведенные российскими компаниями.

Газпром нефть БПЛА

Беспилотная разведка

Беспилотные воздушные суда отлично подходят для проведения геологоразведки несейсмическими методами. Первым методом, который применили в «Газпром нефти» с помощью БВС, стала магниторазведка. Она позволяет получать первичную информацию о строении пород по измерению геомагнитного поля. Эта информация помогает спланировать последующие этапы исследования территорий.

Традиционно магниторазведку проводят как на земле, так и с воздуха самолетами и вертолетами. В рамках пилотного запуска на Новопортовском месторождении в ноябре 2018 года воздушное судно совершало вылеты протяженностью от 35 до 55 км и длительностью от 50 до 90 минут, что позволило провести измерения вариаций магнитного поля на нескольких высотных уровнях — от 50 до 800 м. Суммарный налет составил более 1000 км. Результаты пилота таковы: использование беспилотников при проведении магнитометрической съемки может в два раза снизить стоимость полевых работ по сравнению с традиционной аэромагнитной съемкой самолетом. Также благодаря использованию БВС скорость работ увеличивается более чем в 10 раз по сравнению с пешей съемкой. Планируется, что в дальнейшем технология будет применяться для изучения территорий севера Западной Сибири — на полуостровах Ямал, Таймыр, Гыдан.

Сферы применения беспилотных воздушных судов в нефтяной отрасли

сферы применения БПЛА

«Объединение беспилотных технологий и методов площадных геофизических съемок — хороший пример современных прорывных технологий, формирующихся на стыке нескольких научных или инженерных направлений, — отмечает руководитель Центра развития цифровых технологий геологоразведочных работ „Газпром нефти“ Игорь Карпов. — А их применение позволит нам максимально быстро разработать экономически эффективную программу геолого-разведочных работ на наших новых, неизученных активах».

Детальная аэросъемка с помощью БВС позволяет получить актуальные пространственные данные для более точного планирования сейсморазведки — оценки объемов работ, расчета ресурсов, определения оптимальных и безопасных маршрутов передвижения техники и персонала партии. В 2018 году работы по высотно-лазерному сканированию и аэрофотосъемке проводились на четырех площадках в Ханты-Мансийском автономном округе. Общая площадь работ составила 1490 кв. км. В 2019 году планируется выполнить десять съемок площадью 200–500 кв. км.

Стройка под контролем

Еще одна важная сфера применения беспилотников — аэрофотосъемка на всех этапах капитального строительства. С помощью БВС можно контролировать такие параметры, как статус и качество строительно-монтажных работ, оснащенность подрядных организаций, соблюдение техники безопасности и экологических норм и другие. Для этого беспилотный аппарат с заданной регулярностью производит облет объекта, снимая его с разных ракурсов. После проведения аэрофотосъемки специальное программное обеспечение сшивает результаты в фотограмметрические продукты (цифровая модель местности, ортофотопланы, 3D-модели) с точностью до 4–6 сантиметров. На построенных моделях можно вычислять динамику по тому или иному параметру.

В «Газпром нефти» эта технология уже применялась для контроля строительства объектов на нефтеперерабатывающих заводах, напорных трубопроводов в Оренбурге, компрессорной станции на Мессояхе и других объектах. По предварительным оценкам, использование БВС для мониторинга капитального строительства позволит на 60–70% снизить затраты на строительный контроль, на 30% сократить нарушения требований к выполнению работ и в 2 раза повысить оперативность контроля.

Кроме того, прорабатывается возможность применения БВС при инженерно-геодезических изысканиях (ИГДИ) — комплексе работ, направленных на получение информации о рельефе. Предполагается, что использование беспилотников для ИГДИ может сократить время работы в 1,5–2 раза, а ее стоимость — в 3–4 раза. Соответствующий пилот реализуется в Оренбурге, его результаты позволят оценить эффективность дронов в сравнении с традиционной геодезической партией.

«Технологии мониторинга капитального строительства с помощью беспилотников постоянно развиваются, — подчеркивает директор по развитию функции „Капитальное строительство“ Научно-Технического Центра „Газпром нефти“ Сергей Картавый. — Сегодня мы уже можем смело говорить о возможности контроля с помощью БВС объемов выполняемых работ, выявлении отклонений от проектной документации, проведении ряда инженерных изысканий и интеллектуальном контроле технических и людских ресурсов на объектах. Однако для нас важно не просто найти, испытать и подобрать оптимальные инструменты для каждого направления, но и обеспечить простоту их использования, удобство применения, универсальность подходов и платформ, а также экономическую целесообразность внедрения решений».

Флот будущего

Беспилотные технологии — одна из тех инноваций, которые, наряду с большими данными, промышленным интернетом, 3D-печатью, виртуальной реальностью и другими, принято относить к эпохе четвертой промышленной революции, или — в более популярном сейчас варианте — эре цифровой трансформации. И это абсолютно справедливо, поскольку беспилотники, как считают эксперты и как показывает опыт, способны не только повысить эффективность традиционных бизнес-процессов, но и трансформировать их или создать новые.

«Решения с использованием беспилотных технологий применимы на всех этапах цепочки создания стоимости в нефтяной отрасли. Беспилотное воздушное судно — это в первую очередь новый инструмент оперативного получения данных высокого качества. При этом необходимо понимать, что важны не полеты беспилотников, а обработка и аналитика полученных данных, что в среднем занимает 60–80% от общего объема работ. Создание программных продуктов по работе с данными, как и их последующая интеграция в корпоративные системы, является основным направлением развития применения БВС», — отмечает руководитель направления по беспилотным технологиям дирекции инновационного развития Никита Сивой.

Темп, с которым осваивают беспилотные воздушные суда в нефтяной отрасли, становится все более быстрым — спрос на использование беспилотников растет. Поэтому для ускорения развития нового направления в «Газпром нефти» принято решение о создании на базе ИТСК (системный интегратор и разработчик программного обеспечения, дочернее предприятие «Газпром нефти». — «СН») Центра технологий беспилотных авиационных систем. Целью специализированного подразделения станет аккумулирование накопленного в отрасли и в компании опыта, апробация новых решений и поддержка бизнес-заказчиков при реализации проектов с применением беспилотников.

Кто знает, вполне возможно, что уже через несколько лет у «Газпром нефти» будет собственный беспилотный флот.

Источник: Журнал «Сибирская нефть» — №163 (июль-август 2019)

Сюжеты: Транспорт Нефтегаз и ТЭК День эксперта