Беспилотники: опыт применения беспилотных технологий в «Газпром нефти» — Журнал «Сибирская нефть» — №177 (декабрь 2020)

Программа «Газпром нефти» против COVID-19

Подробнее

Технология года: беспилотники


Фото: Роман Шаленкин, Виктор Молодцов, Стоян Васев
Технология года: беспилотники

В 2020 году в «Газпром нефти» было опробовано и внедрено множество разнообразных инноваций. Однако без преувеличения можно сказать, что технологией года стали беспилотники. Спектр применения беспилотных технологий самый широкий: от транспортировки грузов на месторождения до контроля за строительством и состоянием инфраструктуры, от геологоразведки до поиска мест для размещения АЗС.

Саму технологию, безусловно, нельзя назвать новой. Однако к 2020 году она достигла достаточной зрелости, чтобы начать массово внедряться в промышленности. Многие знакомы с беспилотными летательными аппаратами и даже запускали их сами: в последние годы коптеры стали популярной и относительно доступной технологичной игрушкой. Но у промышленных решений особые требования к дальности полетов и надежности самих аппаратов: часто им приходится работать в экстремальных условиях, при низких температурах, которые аккумуляторные батареи не выдерживают, переносить дорогостоящее оборудование. А значит, игрушечные решения здесь не подходят, требуется другая техника.

Всего в «Газпром нефти» определено более 70 различных сценариев применения беспилотных систем. Среди них пока необычные для России беспилотные автомобили.

Воздушная доставка

Беспилотные летательные аппараты позволяют повысить эффективность и безопасность логистики. Нефтяные месторождения часто находятся в труднодоступных местах и занимают большие территории, труднопроходимые и труднопроезжаемые. Конечно, на месторождениях строят дороги. Но в некоторых случаях, например, когда нужно быстро доставить небольшой груз, гораздо удобнее, быстрее и безопаснее использовать дрон.

Одна из возможных задач — доставка проб нефти от скважины до лаборатории. Совсем недавно как раз для решения такой задачи на Южно-Приобском месторождении в ХМАО впервые в России применили беспилотное воздушное судно. Емкости с пробами доставил беспилотник отечественного производства, устойчивый к климатическим условиям Крайнего Севера. Без промежуточных посадок летательный аппарат грузоподъемностью 7 кг преодолел расстояние более 40 км, доставив груз в два раза быстрее, чем наземный транспорт.

В некоторых случаях воздушный транспорт и вовсе единственная возможность попасть на промысел. В первую очередь это касается северных автономных месторождений, доехать до которых на автотранспорте можно лишь в зимний период. Одно из них — расположенное на Гыданском полуострове в ЯНАО Восточно-Мессояхское месторождение. Пять месяцев в году грузы туда доставляют по временной зимней автодороге, в остальное время доставка осуществляется только вертолетами.

В сентябре 2020 года здесь впервые в России был испытан беспилотный вертолет для доставки тяжелых и негабаритных грузов в условиях Арктики. Беспилотный воздушный комплекс «Тайбер» KAGU-150 успешно совершил несколько рейсов до нефтепромысла. Преодолев 130 км над болотистой тундрой, он доставил на месторождение 150-килограммовый груз, подтвердив возможность оперативного и безопасного жизнеобеспечения северных автономных месторождений с помощью беспилотных летательных судов.

Использование беспилотных летательных аппаратов на арктических месторождениях

По дорогам на автопилоте

Говоря о беспилотниках, часто имеют в виду именно летательные аппараты, забывая о том, что беспилотное управление возможно на любых средствах транспорта. Разработки автомобилей, способных ездить без водителя, соблюдая все правила и должным образом реагируя на изменение дорожной ситуации, идут уже давно, однако в мире пока очень мало мест, где их готовы выпускать на дороги общего пользования. На улицах городов им особенно сложно, ведь здесь так много разных участников дорожного движения, которые ведут себя подчас довольно непредсказуемо. Другое дело — внутрипромысловые дороги месторождений, где нет посторонних, весь траффик подчинен производственным задачам, а вопросы безопасности находятся в центре всеобщего внимания.

«Газпром нефть» уже имеет опыт использования беспилотного наземного транспорта на месторождениях. Так, весной на Восточно-Мессояхском месторождении успешно прошли испытания беспилотных грузовых автомобилей КамАЗ.

В испытаниях участвовали три машины, которые передвигались колонной. Один КамАЗ в ней выступает ведущим, другие следуют за ним. В перспективе в составе такой колонны может двигаться до 20 грузовых машин. Навигационная спутниковая система позволяет автомобилям передвигаться по заданным траекториям. Кроме того, они оснащены разнообразными сенсорами: радарами, лидарами и камерами, которые распознают объекты и препятствия и позволяют компьютеру анализировать дорожную обстановку. Между собой машины обмениваются данными по беспроводной связи.

В ходе арктического тест-драйва КамАЗы безаварийно преодолели 2,5 тыс. км и наглядно продемонстрировали свои преимущества, в первую очередь неограниченную работоспособность. Машины не устают и не ошибаются даже на сложных маршрутах, в условиях низких температур, метелей и плохой видимости. В сравнении с пилотируемыми аналогами беспилотные КамАЗы на 50% более безопасны и позволяют на 10–15% снизить издержки при грузоперевозках.

Испытания еще одного наземного транспортного средства — беспилотного электромобиля «ГАЗель Next» — прошли весной на Южно-Приобском месторождении. Электромобиль подтвердил свою эффективность при движении с остановками по внутрипромысловым дорогам на расстояния до 30 км, успешно справился со всеми заданиями, реагируя на появление других транспортных средств и пешеходов и строго соблюдая правила дорожного движения. Средняя скорость движения составила 40 км/ч.

После небольших доработок электромобиля осенью началась его опытно-промышленная эксплуатация. Задача машины — доставлять грузы со склада на производственные объекты промысла. Сотрудник склада оформляет онлайн-заказ на перемещение грузов и выбирает пункт назначения. Система автоматически определяет ближайший автомобиль, направляет его на погрузку и далее по маршруту. Выполнив задачу, беспилотник возвращается на склад или на место стоянки. Один диспетчер может контролировать движение 10–15 машин. В «Газпром нефти» ожидают, что применение таких авто позволит сократить себестоимость перевозок на 15%, увеличить скорость подачи автомобиля и обеспечить круглосуточную безопасную работу.

В поисках потребителя

Беспилотные системы приносят пользу «Газпром нефти» не только в глухой тайге и тундре, но и в урбанизированной среде. Недавно в компании стартовал проект по определению наилучших локаций для размещения новых АЗС с помощью искусственного интеллекта. Один из ключевых источников данных для разработанной в компании системы моделирования транспортных потоков — информация об автомобильном трафике. При этом оценить его стационарными камерами или радарами в районе крупных развязок достаточно трудно: для этого требуется от 8 до 16 точек замеров. И здесь на помощь пришли дроны, которые успешно провели видеосъемку ключевых автодорожных развязок Москвы, Санкт-Петербурга и Ленинградской области, собрав необходимый для расчета массив данных.

С беспилотником в разведку

Все чаще беспилотные технологии в геологоразведке, и это не удивительно. Ведь исследования зачастую необходимо проводить в практически неосвоенных местах, где нет вообще никаких дорог. Беспилотные летательные аппараты отлично подходят для многих видов несейсмических изысканий. Они в 2,5–3 раза дешевле пилотируемой авиации и позволяют ускорить проведение ранних этапов геологоразведки с сохранением уровня безопасности и качества результатов.

Первый метод, для которого «Газпром нефть» стала широко применять беспилотники, — магниторазведка. Она позволяет получать первичную информацию о строении пород по измерению геомагнитного поля, чтобы более эффективно планировать последующие этапы исследований. Обычно для магнитометрической съемки в компании используют аппараты с дальностью полета до 150 км. Но в 2020 году было испытано воздушное судно, способное преодолевать расстояние 1,2 тыс. км. Беспилотник изготовлен из специальных композитных материалов, которые не создают помехи во время исследований, и способен нести до 5 кг полезной нагрузки, что позволяет одновременно проводить несколько типов измерений.

Фото: Роман Шаленкин, Виктор Молодцов, Стоян Васев

Впрочем, востребованы беспилотники и при сейсморазведке. Перспективное направление их использования — автоматизированный дистанционный сбор сейсмических данных. Испытания такого решения были проведены на Западно-Зимнем лицензионном участке в ХМАО весной 2020 года. Буквально на лету дрон скачивает данные с автономных регистрирующих модулей. Раньше на это требовалось существенно больше времени, техники и людей: для сбора данных специалисты использовали вездеходы и снегоходы.

Мониторинг и контроль

Разумеется, беспилотные воздушные суда как нельзя лучше подходят для самых разнообразных задач контроля и мониторинга, ведь сверху видно лучше. Так, например, аэромониторинг применяется для контроля за ходом работ на всех строительных площадках проекта «Новый порт», Чаяндинского и Песцового месторождений. Беспилотники проводят съемку с воздуха, помогая создавать и регулярно обновлять цифровые модели производственных объектов. Технология позволяет заранее отследить возможные отклонения от проекта при выполнении работ, скорректировать и снизить риск срыва сроков строительства.

На Мессояхе квадрокоптеры используются при выполнении кадастровых работ, при картографировании земельных участков и контроле за их использованием. А на Уренгойском нефтегазоконденсатном месторождении недавно прошли опытно-промышленные испытания метода воздушного лазерного сканирования для оцифровки рельефа и планирования обустройства куста газоконденсатных скважин.

Еще одна новая сфера применения — природоохранная. В 2020-м «Газпром нефть» провела воздушное лазерное сканирование 120 га лесных массивов на нефтяных месторождениях в Оренбургской области и ЯНАО, на основе которого составила цифровые модели местности. С помощью этих моделей разработаны маршруты для передвижения спецтехники в труднодоступных районах лесов, исключающие вырубку деревьев. Широкое использование такого подхода позволит компании обеспечить сохранность лесов при проведении геологических исследований.

Полученные цифровые модели показывают высокий уровень детализации: распознается положение в пространстве каждого отдельного дерева с его характеристиками (порода, высота, толщина). В дальнейшем такие модели могут использоваться не только «Газпром нефтью», но и другими организациями, ведь они содержат уникальную информацию о состоянии лесных массивов, которая во многих регионах не обновлялась с середины прошлого века.

Новая специальность

Университет ИТМО и «Газпром нефть» открыли в Петербурге первую в России магистерскую программу для подготовки разработчиков и специалистов по эксплуатации беспилотного транспорта. Учебная программа ориентирована на студентов с опытом в IT. Среди предметов, которые будут изучать студенты, — обработка и анализ данных, прикладной искусственный интеллект, моделирование беспилотных систем, программирование, архитектура беспилотных транспортных средств, машинное обучение и нейронные сети. В 2020 году на программу поступило 30 человек, половина из которых обучается на бюджетной основе. Учитывая бум беспилотного транспорта, который ожидает нас в ближайшие годы, нет сомнения, что выпускники программы будут востребованы.

Смотрите также

Еще статьи из номера №177 (декабрь 2020)

Подпишитесь на рассылку

Каждый месяц отправляем лучшие материалы. Это удобно!