Технико-экономические аспекты использования

В. М. Еремин
Генеральный директор ООО «ЦДС «НефтеГазАэроКосмос»,
Руководитель аппарата Оргкомитета Второго Московского Международного форума
«Беспилотные многоцелевые комплексы в интересах ТЭК», д. т. н.
Технико-экономические аспекты
использования беспилотной техники в интересах ТЭК
ЦДС «НефтеГазАэроКосмос» — инициатор проведения Форумов «Беспилотные
многоцелевые комплексы в интересах ТЭК» — был учрежден для создания специализированного опто- и радиоэлектронного оборудования высокого разрешения для дистанционной диагностики и охраны объектов ОАО «Газпром».
В 2004 г. в интересах ОАО «Газпром» мы провели сравнительные летные испытания газоанализаторов, тепловизионной техники, оборудования цифрового картографирования (в т. ч. лазерных сканеров) на специально подготовленных полигонах:
– в ЛИИ им. М.М. Громова;
– на участке магистрального газопровода выделенного ООО «Мострансгаз»;
– на участке ЛЭП;
– на карьерах нерудных ископаемых в Подмосковье.
В 2005–2007 г.г. нашим предприятием по заданию Уральского оптико-механического завода в рамках научно-исследовательских работ Федерального агентства по промышленности разрабатывался лазерный трассовый газоанализатор для
авиационного комплекса дистанционной диагностики магистральных газопроводов
ОАО «Газпром», состоящий из телевизионно-тепловизионного оборудования и лазерного газоанализатора.
В 2007 г. в рамках Инвестиционного проекта ОАО «Газпром» мы завершили
стендовую отработку уникального трассового лазерного газоанализатора, позволяющего с высоты 300 м обнаруживать микроутечки газа из МГ, сопровождающие
появление облака метана с концентрацией 0,5 ррм относительно фона.
С 2006 г. «НефтеГазАэроКосмос» был задействован в реализации Госконтракта
Министерства промышленности и энергетики Российской Федерации
(Минпромэнерго России) «Проведение исследований и разработка предложений по
комплексу мероприятий, направленных на использование аэрокосмических и аэромобильных технологий ОПК двойного применения в интересах топливно-энергетического комплекса».
Деятельность нашего предприятия в области использования БПЛА это один из
элементов большой Программы, разработанной «НефтеГазАэроКосмосом» по заданию Минпромэнерго России и включающей в себя: создание пилотируемой и беспилотной техники; авиационного, сухопутного и морского транспорта; бортового и
специализированного опто- и радиоэлектронного оборудования; наземной инфраструктуры навигации, связи, управления и корпоративной системы автоматического
зависимого наблюдения за низколетящими воздушными судами, обслуживающими
предприятия ТЭК в интересах освоения перспективных месторождений Крайнего
Севера и шельфа Арктических и Дальневосточных морей.
Развитие беспилотной техники гражданского назначения наиболее перспективно именно для России.
Протяженность магистральных нефте- и газопроводов и высоковольтных линий
электропередач составляет сотни тысяч километров. При этом надо отметить, что из
155 тыс. км магистральных газопроводов ОАО «Газпром» около 60% находится в
эксплуатации от 10 до 30 лет, а около 20% – отработали более 30 лет.
В результате старения основных фондов магистральных трубопроводов (МГ)
может возникнуть опасность снижения надежности поставок углеводородного
сырья.
Две трети аварий на МГ происходит из-за дефектов материалов и труб, брака при
строительстве и коррозии. Более 12% – из-за внешних воздействий. Особую озабоченность вызывают аварии по причине растрескивания труб под напряжением, возникающим от воздействия природной среды.
Поэтому одной из наиболее приоритетных задач является создание систем мониторинга и дистанционной диагностики технического состояния магистральных трубопроводов и ЛЭП.
К настоящему времени в газовой отрасли создан ряд отечественных внутритрубных снарядов-дефектоскопов и накоплен значительный опыт проведения диагностических работ. Их применение дает возможность выявить коррозионные повреждения, изменения геометрии труб (гофры, вмятины), поперечные трещины и другие
дефекты в сварных швах и основном металле. Однако использование этого высокоэффективного метода связано с большими затратами. Кроме того, на многих участках
МГ он неприменим.
Следует отметить, что взаимодействие конструкции МГ и окружающей среды
в разных регионах страны существенно отличается. Если в южных районах страны
состояние трубопровода зависит прежде всего от процессов коррозии и методов
борьбы с ней, то в северных регионах в условиях вечной мерзлоты практически
отсутствует коррозия и техническое состояние МГ зависит от напряжений, возникающих от изменения его пространственного положения в чрезвычайно слабых грунтах
с очень высокой льдонасыщенностью.
Поэтому ОАО «Газпром» заинтересован в создании наряду с внутритрубной
дефектоскопией всепогодной высокоэффективной аэрокосмической системы дистанционного зондирования Земли, способной осуществлять следующие функции:
– определение участков для внутритрубной диагностики;
– постоянный дистанционный мониторинг объектов ТЭК, обеспечивающий контроль за возникновением аварийных ситуаций (активизация опасных природных процессов, контроль геометрии труб и элементов ЛЭП, оценка напряженно-деформированного состояния разрушений и деформации элементов конструкций);
– создание и обновление топографических карт масштабов: 1:500 000, 1:200 000,
1:100 000 для прокладки и модернизации МГ;
– уточнение планового и высотного положения с координатной привязкой всех объектов ТЭК;
– контроль состояния обваловывания МГ;
– построение для районов расположения объектов ТЭК специальных ландшафтных,
геологических и инженерно-геологических крупномасштабных карт с выделением
зон развития геологических процессов и явлений (болота, осыпи, оползни, подтопление, карсты, распределение солености почв и т.д.);
– контроль за динамикой, направленностью развития и формой проявления опасных
природных и техноприродных процессов, определяющих условия и безопасность
эксплуатации объектов ТЭК (активизация эрозионных процессов, оврагообразование, размыв и обнажение газопроводов, карстовые провалы, интенсивное природное
и техноприродное подтопление территорий, нарушение вечномерзлотного состояния
грунтов, опасное зарастание трасс древесно-кустарниковой растительностью, контроль чрезвычайных ситуаций, в том числе пожаров, разливов рек, землетрясений,
оползней, селей, лавин, наводнений, цунами;
– построение специальных крупномасштабных структурно-тектонических и сейсмотектонических карт для территории расположения объектов ТЭК (выделение тектонических структур как на глобальном, так и на региональном уровнях, выделение
генетических типов рельефа, изучение распространения различных форм рельефа,
разведка нефтегазовых месторождений, геодинамический мониторинг);
– оценка гидрологического состояния водоемов и водотоков, находящихся в районах расположения проектируемых и существующих объектов ТЭК и определяющих
условия их эксплуатации (изучение водного режима, выделение сети водотоков и
водоемов, определение водосборных бассейнов рек и озер);
– оценка фактического и прогнозируемого влияния объектов ТЭК на экологическое состояние находящихся в районах их расположения водохозяйственных объектов
(водоемов, водотоков и т.д.);
– обнаружение и контроль разливов углеводородного сырья;
– изучение континентального шельфа (конфигурация, глубина, мониторинг береговой линии, изучение морских течений, оперативное гидрометеообеспечение, мониторинг ледовой и снежной обстановки, прогноз погоды, слежение за морскими судами
и другими морскими объектами).
От надежного энергоснабжения народного хозяйства зависит энергетическая безопасность и поддержание экономической и социальной стабильности в
России.
В настоящее время мониторинг магистральных газопроводов, нефтепроводов и
линий высоковольтных электропередач осуществляется исключительно с использованием пилотируемой авиационной техники.
Для решения этих задач в ОАО «Газпром» используются вертолеты типа Ми-8,
Ми-2 и Ка-26. Для диагностики используются как визуальные операторские методы
контроля, так и лазерные локаторы утечки газа. Однако, широкому использованию
авиационных методов дистанционной диагностики МГ препятствует высокая стоимость авиационных работ и низкая эффективность существующих методов
контроля.
Так для выполнения минимального объема работ по воздушному патрулированию
линейной части МГ в соответствии с нормативными документами ОАО «Газпром»
необходим объем авиаработ порядка 80 000 летных часов в год. Корпоративное авиапредприятие «Газпромавиа» может обеспечить только 12 000 часов.
Таким образом, дефицит в пилотируемых вертолетах составляет не менее 110
штук. Стоимость летного часа легкого всепогодного патрульного вертолета типа
Ка‑226АГ, созданного по ТЗ ОАО «Газпром», в зависимости от климатических условий, составляет от 1 до 2 тыс. долл. США.
По предварительной оценке стоимость летного часа беспилотной системы на базе
БПЛА вертолетного типа при налете 600 ч в год составит не более 200–250 USD/час.
Таким образом, проведенные предварительные расчеты показывают высокую
экономическую эффективность БПЛА.
Причем подготовка летного состава для пилотирования патрульных вертолетов
над трассами МГ очень дорога и длительна (от 3 лет и более). Подготовка оператора
современного беспилотного аппарата — не дольше 3 месяцев. При этом оператор
вмешивается в пилотирование гражданским БПЛА только в аварийных ситуациях.
Эти цифры показывают огромную перспективность использования БПЛА и
наличие неудовлетворенного спроса на услуги только в ОАО «Газпром» ~ 70 000 летных часов в год.
На предприятиях ТЭК беспилотная техника может использоваться на следующих работах:
№ п.п.
Работы
Скорость полета
БПЛА (км/ч)
Масса полезной
нагрузки (кг)
1
Дистанционная диагностика
30–100
5–50
2
Производственный и экологический мониторинг
30–100
5–50
3
Геофизические, в т.ч. сейсмические, исследования
0–300
5–100
4
Цифровое 2D картографирование
30–300
1,0–25
5
Цифровое 3D картографирование
30–100
25–100
6
Охрана компактных, линейных, площадных и особо важных объектов
0–100
0,3–250
7
Поисковые и спасательные работы
0–300
0,3–100
8
Ледовая разведка
30–100
5–50
9
Химическая обработка линейных и площадных объектов
30–150
до 300
10
Системы точной доставки грузов
0–50
до 1 500
11
Ретрансляторы корпоративных средств связи
0–50
15–150
12
Оперативная транспортировка грузов в условиях отсутствия инфраструктуры
дорог и обеспечения жестких требований экологической безопасности
0–100
до 60 000
Созданием образцов беспилотной техники в России занимаются многие предприятия авиационной, радиотехнической и других отраслей промышленности, а также
творческие коллективы.
Большая часть перспективных разработок выполняется на инициативной основе,
за счет собственных средств. Работы находятся на различных стадиях реализации –
от выполнения НИР до изготовления опытных образцов и проведения их испытаний.
Однако деятельность этих коллективов разработчиков БЛА носит стихийный, не
скоординированный характер. Она оторвана от реальных потребностей платежеспособного потребителя услуг – предприятий ТЭК.
Для того, чтобы упорядочить рынок, «НефтеГазАэроКосмос» совместно с
выставочной компанией «Экспо-Экос» в инициативном порядке при поддержке
Министерства промышленности и энергетики и Торгово-промышленной палаты
РФ провели в январе 2007 г. Первый межведомственный международный форум и
выставку «Беспилотные многоцелевые комплексы в интересах ТЭК».
Основная идея — показать состояние рынка беспилотных систем гражданского
назначения как в нашей стране, так и за рубежом; выявить существующие тенденции;
популяризовать данное направление дистанционных технологий среди предприятий
ТЭК и активизировать его развитие в нашей стране.
Первый Форум и Выставка показали:
1. На Российском рынке нет беспилотных технологий, пригодных для применения в интересах топливных и энергетических компаний. И те, кто больше всех кричал
о своем лидерстве, на деле показали свою полную несостоятельность.
2. Компании-разработчики находятся в плену ложных представлений при создании систем для гражданского использования. Во главе их разработки лежит создание многофункционального летательного аппарата, который потом будет оснащаться
каким то (каким?!) оборудованием.
В интересах гражданских заказчиков так работать нельзя!!!
Для гражданских пользователей главным является технология, в основе которой
лежит:
– целевое оборудование с высочайшими потребительскими свойствами;
– большая надежность беспилотных комплексов с ресурсами в 10–20 тыс. часов;
– соответствующая инфраструктура;
– юридическая легитимность не только проведения работ, но и использования
информации;
– система получения высококачественных услуг, ограждающая потребителя от взаимодействия с Федеральными и Региональными структурами.
При этом выбор летательных аппаратов вторичен и должен быть подчинен решению задач конкретной технологии.
Параметры средств связи, управления, наблюдения, навигации, передачи данных
должны подчиняться единым стандартам для всех типов гражданских БПЛА.
Существуют принципиальные отличия между целевым радио и опто-электронным оборудованием для военного и гражданского использования. Военные цели
контрастные: человек, техника, сооружения. При диагностике техногенных объектов ТЭК приходится работать на пределе физических возможностей аппаратуры.
Поэтому при решении этих задач полет осуществляется на малой скорости и высоте.
Не случайно, для диагностики технического состояния мачт ЛЭП, изоляторов и провиса проводов на базе технологий лазерной дальнометрии компания ОАО «ФСК
ЕЭС» использует дирижабли (на скорости 30–60 км/час), а ОАО «Газпром» для диагностики МГ применяет только вертолеты (на скорости до 100 км/час).
При создании беспилотных технологий в интересах ТЭК будут использоваться
беспилотные носители:
– самолетного типа;
– вертолеты;
– паромоторы – аэрошюты;
– воздухоплавательного типа.
При этом:
– БПЛА самолетного типа будут использоваться в основном для целей охраны,
поисково-спасательных работ и мониторинга с использованием газоанализаторов;
– БПЛА вертолетного типа для ледовой разведки с целью проводки судов и обслуживания платформ на Арктическом шельфе, а также для дистанционной диагностики;
– БПЛА на базе аэрошютов и малых дирижаблей наиболее эффективны для решения задач цифрового картографирования и геофизических исследований.
Какая корпорация в ТЭК наиболее подготовлена для использования беспилотной техники для технического обслуживания и охраны своих объектов?
— ОАО «Газпром».
ОАО «Газпром» имеет главное — высокоразвитую инфраструктуру технологической связи, состоящую из радиорелейных и оптоволоконных линий связи, проложенных вдоль МГ, и корпоративную наземную инфраструктуру аэродромов и
вертолетных площадок для авиационного обслуживания дочерних предприятий.
В заключение я хотел бы сказать следующее:
1. В настоящее время Рынок пользователей услуг не сформирован. Имеется
только огромный стихийный, эмоциональный потенциал разработчиков и производителей БПЛА, в то время как нет исследований потребности гражданского рынка в
конкретных технологиях. В таких условиях предприятия ТЭК будут только имитировать интерес, не вкладывая инвестиций на закупку технологий и услуг.
2. Важнейшей задачей 2-го Форума и Выставки является создание межведомственного Координационного Совета при Министерстве промышленности и энергетики
Российской Федерации, аппарат которого будет работать на постоянной основе и
организовывать не только межведомственную координацию, но и разработку бизнеспланов, которые позволят инвестору оценить привлекательность вложения средств
в то или иное направление создания беспилотной техники гражданского назначения,
технологий и услуг на базе последних научно-технических достижений отечественных предприятий ОПК и (или) зарубежных компаний.