Целесообразность применения воздушного мониторинга объектов нефтегазотранспортировки

№99-1,

технические науки

В работе рассмотрены некоторые исторические аспекты развития и эволюционирования беспилотной авиации в России и за рубежом. Сформулированы предложения о перспективности развития данного направления в Российской Федерации с целью мониторинга объектов нефтегазового комплекса.

Похожие материалы

Обеспечение пожарной безопасности магистральных нефтегазопроводов осложняется большой протяженностью и труднодоступностью мест их прокладки. В существующей практике для целей проверки экологической, охранной и пожарной безопасности с воздуха применяют вертолетные облеты.

Как известно, Россия является лидером по объёмам производства жидких углеводородов в мире.

По состоянию на начало 2018 года, добычу нефти и газового конденсата (нефтяного сырья) на территории Российской Федерации осуществляют 288 организаций, имеющих лицензии на право пользования недрами.

По итогам 2017 г., объем добычи нефти в России по сравнению с 2016 г. снизился и составил в абсолютном выражении 546,8 млн. т.

Согласно информации Министерства энергетических ресурсов РФ в настоящее время на территории нашей страны переработку нефти и газового конденсата осуществляют 80 специализированных нефтеперерабатывающих предприятий.

При этом, общий объем первичной переработки нефтяного сырья на нефтеперерабатывающих предприятиях России по итогам 2017 г. незначительно снизился по сравнению с аналогичным периодом и составил 279,9 млн. т.

Данный способ по сравнению с эксплуатацией для этих целей беспилотных воздушных судов отличается высокой стоимостью.

Эксплуатация в МЧС России беспилотной техники сталкивается с множеством проблем, многие из которых уже разрешены. По-прежнему остается актуальным вопрос слабого материально-технического обеспечения комплектующими, запасными аккумуляторами, выделением финансирования на обязательное страхование гражданской ответственности.

Процесс производства аппаратов не требует промышленных мощностей, проводится путем сборки устройств из комплектующих с программированием электромеханической части аппарата. Традиционно в отрасли есть мировые лидеры и крупные компании, но наличие множества периферийных узконаправленных задач позволяет развиваться малым предприятиям.

Беспилотные самолеты, используя подъемную силу крыла, эксплуатируются при заданном минимальном значении скорости, которое составляет для большинства аппаратов от 30 км/ч. Это позволяет обследовать участки большой протяженности или площади при выборе определенного маршрута в полетном задании. Преимущество аппаратов также проявляется в курсовой устойчивости, возможности эксплуатации в различных погодных условиях.

Также арендуемые вертолеты не оборудованы специальными устройствами для мониторинга. Контроль проводится проверяющими через иллюминаторы, что ухудшает условия наблюдения и не дает качественных материалов по результатам обследования.

Для этого подбиралась летная платформа, способная решать задачи мониторинга объектов нефтегазовой отрасли.

При выборе беспилотной авиационной системы учитывались следующие требования: аппарат самолетного типа, возможность движения устройства в автоматизированном режиме по полетному заданию, значительная дальность полета, отечественное производство.

Также учитывалась специфика обследования магистральных газонефтепроводов и соответствие устройства этим целям.

Исходя из предъявляемых требований к качеству летной платформы беспилотного воздушного судна, используемого для целей мониторинга, рассмотрен аппарат отечественного производства.

Воздушное судно самолетного типа обладает наилучшими тактико-техническими характеристиками в своем классе — при небольших габаритах (размах крыла 3,2 м, вес около 11 кг.) беспилотник может находиться в воздухе до 4,5 часов, радиус действия радиолинии — 90 км.

Все вышеуказанные параметры существенно продлевают срок службы дорогостоящего оборудования при регулярной эксплуатации беспилотника.

Таким образом, указанная методика автоматизированного мониторинга линейных объектов нефтегазовой отрасли позволяет проводить контроль в режиме реального времени, обеспечивая снижение пожарной опасности и предупреждение аварий на данных объектах.

Предложенная методика выполняет задачи импортозамещения и максимально эффективно использует возможности БВС, проводя математическую обработку видеоизображения микропроцессором, находящимся на борту аппарата без необходимости передачи сигнала оператору.

Следует отметить, что на данный момент не существует общепринятой методики оценки эксплуатационных затрат БПЛА. Более того, в силу многообразия сфер применения беспилотной техники, такую универсальную методику, вероятно, не удастся построить в принципе. Тем не менее перечисленные выше статьи затрат, вероятно, будут присутствовать в любом случае.

Из анализа статистических данных стоимость летного часа вертолета Ми-8, наиболее распространенного в России, составляет около 51000 руб. Пусть скорость полета в режиме патрулирования составляет 100 км/ч. Тогда, оптимальный годовой объем патрульных полетов составляет около 18 000 летных часов в год. Минимальное значение целевой функции составит при этом около 918 000 000 руб. в год.

Допустим, что БВС, выполняющий патрульные полеты на крейсерской скорости 100 км/час, может обеспечивать стоимость летного часа на уровне 8000 руб., а оптимальный годовой объем патрульных полетов составляет около 18 000 летных часов в год. Минимальное значение целевой функции составит при этом около 144 000 000 руб.

При замене вертолетов на БВС при неизменной интенсивности патрулирования экономическая эффективность составляет приблизительно 774 000 000 млн. руб./год.

Однако рациональное использование новых возможностей, предоставляемых БВС, позволяет так же экономить, поскольку сокращается также ожидаемый ущерб от аварий.

Разумеется, для корректной оценки экономической эффективности замены вертолетов на БВС необходимо учитывать и временной фактор, поскольку закупка БВС с необходимыми характеристиками, создание наземной инфраструктуры требуют значительных начальных вложений, а ожидаемая экономия проявится лишь на протяжении ряда последующих лет.

Таким образом, замену вертолетов на БВС в сфере патрулирования трубопроводов следует рассматривать как протяженный инвестиционный проект, дисконтируя денежные потоки.

Применение перспективных средств патрулирования способно принести существенную экономию не столько за счет удешевления патрульных полетов, сколько за счет сокращения ожидаемого ущерба, благодаря более раннему и точному обнаружению нештатных ситуаций.

Был предложен комплекс решений по совершенствованию методики применения БВС для мониторинга линейных объектов нефтегазовой отрасли.

Список литературы

  1. Вытовтов, А.В. Методика применения беспилотных воздушных судов для обеспечения пожарной безопасности на нефтегазовых объектах. / Диссертация канд. техн. наук.
  2. Ершов, В.И Обеспечение безопасности полетов беспилотных летательных аппаратов в воздушном пространстве / В.И. Ершов, Ю.Н. Осипов, Е.Ю. Николаева // Пожарная безопасность. – 2015. –№2. – С.56-60.
  3. Агамалян, В.А. О создании единой системы группового управления робототехническими комплексами / В.А. Агамалян, Е.С. Калинина, С.Е. Симанов, С.Г. Цариченко // Робототехника и техническая кибернетика. – 2014. – №2(3). – С.37-39.