Экологический мониторинг разливов нефти и нефтепродуктов с использованием летательных аппаратов

Чистяков Д.А., Студент 1 курса

Научный руководитель: Нечаева О.А., Факультет: Летная эксплуатация и управление воздушным движением УИГА, г. Ульяновск, Российская Федерация

В современной мировой экономике нефть является преимущественным сырьем для производства топлив, масел и других спецжидкостей, занимает важное место в структуре топливно - энергетического баланса. Продукты переработки нефти используются в производстве электро - и тепловой энергии. Эффективность переработки нефти определяет уровень экономического развития современного общества.

Ни одна стадия нефтепользования не является безотходной. Чем больший объем работ выполняется, тем интенсивнее образуются на этих стадиях нефтегенные потоки. Аварийные ситуации при этом лишь усиливают и концентрируют это влияние.

Наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является разлив нефти и нефтепродуктов. Поэтому необходим постоянный мониторинг за состоянием технических систем на каждом этапе добычи, хранения переработки и транспортировки нефтепродуктов.

Мониторинг объектов нефтедобычи и нефтетранспортировки обеспечивает [1, с. 8]:

- выявление фактов аварийного разлива нефти;

- информационное обслуживание работ по предотвращению и ликвидации аварийных

разливов нефти и нефтепродуктов;

- исследование, анализ и оценку экологических последствий возникших разливов.

Ввиду большой площади расположения объектов нефтедобычи и нефтетранспортировки, а также их труднодоступности, самым оптимальным методом мониторинга состояния этих объектов является мониторинг с использованием летательных аппаратов.

Летательные аппараты (ЛА) — самое выгодное средство мониторинга объектов на обширных территориях. Проводить мониторинг нефтяной отрасли становится возможным в экстремальных климатических условиях, непрерывно.

Мониторинг ЛА нефтепроводов включает следующие аспекты [4]:

·         постоянное патрулирование с воздуха трубопроводов и объектов нефтедобычи;

·         локализация утечек нефтепродуктов с помощью тепловизора, установленного на ЛА;

·         составление цифровой карты наземных объектов нефтяной промышленности;

·         получение фотографических планов местности;

·         своевременное обнаружение незаконного вмешательства в нефтепроводы;

·         контроль за кустовыми площадками.

Для повышения качества диагностического наблюдения нефтяных трубопроводов применяется многосторонний мониторинг несколькими видами съёмки [3]:

1. Для наблюдения за трассами трубопроводов используется съемка посредством ТВ - камеры. Видеофайл передается оператору, не требует специальной обработки, дает возможность быстро осмотреть пространство по маршруту следования.

2. Съёмка цифровой фотокамерой позволяет получить фотографии высочайшего разрешения, которые впоследствии подвергаются спектрометрической обработке. На снимках фиксируются места с избыточной влажностью, а коррозию труб можно локализовать по наличию спектрального компонента оксида железа.

3. Съемка в инфракрасном спектре позволяет обнаружить утечки нефти. Такой эффект достигается благодаря тому, что нефть обладает повышенным тепловым излучением, а следовательно на снимках отчетливо видны места утечки сырья.

На сегодняшний день наиболее эффективным методом обследования нефте - и газотрубопроводов является применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

БПЛА в режиме реального времени получают качественные изображения, позволяющие обнаруживать нефтяные разливы (рисунок 1), выявлять акты несанкционированной деятельности (свалки, врезки, проведение работ в охраняемых зонах и т.д.).

Аэрофотоснимки позволяют анализировать техническое состояние трубопроводов и служат основой для создания цифровых карт местности.
 

Рисунок 1 - Изображения участка розлива нефти с
беспилотных летательных аппаратов [4]
 

Среди основных задач, решаемых с помощью БПЛА, можно выделить следующие [3]:

- бесперебойное наблюдение за объектами нефтегазовой отрасли;

- аэрофотосъемка высокого качества;

- регулярный мониторинг трубопроводов;

- оперативное обнаружение разливов нефти;

- выявление несанкционированного отбора нефти из трубопроводных магистралей;

- контроль за проведением работ на объектах;

- оценка технического состояния трубопроводов, обнаружение повреждений;

- координация действий наземных групп в случае возникновения ЧС.

В случае необходимости БПЛА могут использоваться для мониторинга аварийных и нештатных ситуаций, а также для координации наземных групп, исключая при этом, риск нахождения людей на месте происшествия.

Беспилотные летательные аппараты, как и пилотируемые, бывают самолетного и вертолетного типа и разделяются на следующие классы (таблица 1). 

Таблица 1– Классификация беспилотных летательных аппаратов [3]

Нефтеперерабатывающие и нефтедобывющие компании активно использует беспилотные летательные аппараты, мониторинг с помощью которых помогает в решении серьезных рабочих задач.

Воздушный мониторинг в «Газпромнефть - Муравленко» позволил существенно повысить эффективность обслуживания напорных нефтепроводов. С помощью БПЛА ZALA 421 - 16EM и ZALA 421 - 16E ижевского производства на девяти месторождениях предприятия уже обследовано более 15 тыс. км трубопроводов. Беспилотники ежедневно совершают один - два вылета и контролируют целостность 200км нефтепроводов [2, с. 2].

С апреля 2012 года система воздушного мониторинга введена в эксплуатацию в ОАО «Самотлорнефтегаз». Помимо плановых облетов по установленным маршрутам для обнаружения возможных утечек и несанкционированных отборов нефти из трубопроводов, беспилотник также выполняет целый ряд других задач: фотосъемку нефтезагрязненных земель, кустовых площадок, подтверждает наличие подрядных организаций на месте производства работ [4].

Комплекс беспилотной разведки (БПЛА) типа «Рубеж - 30» разработки казанской фирмы "Аэрокон" успешно эксплуатируется в Венесуэле (аэродроме Сан - Хуан Лос Морос, штат Гуарико) для инвентаризации земель, фотосъемок и видовой разведки в интересах нефтяных компаний.

Основное преимущество беспилотных летательных аппаратов – их сравнительно невысокая стоимость. Инновационное программное обеспечение позволяет проводить качественную съемку и создавать карты местности в цифровом формате. При помощи контроля с воздуха появляется возможность вовремя обнаружить потерю сырья, что в значительной мере экономит средства и повышает эффективность работы.

Экономическая эффективность применения БПЛА представлена в таблице 2 и рисунке 1. 

Таблица 2 – Стоимость полетного часа для ЛА [3]

Рисунок 1 – Экономический эффект при использовании беспилотного ЛА (▲) по сравнению с вертолетом Robinson (♦) и Ми - 8(■) [4] 
 

Для работы пилотной авиации необходима своя инфраструктура – посадочные площадки, диспетчерские и заправочные пункты, получение разрешения на вылет и т. д.

Немаловажен и вопрос безопасности – поломка беспилотного аппарата (условно) не повлечет за собой человеческих жертв, любая же аварийная ситуация с вертолетом связана с риском для жизни пилотов и пассажиров [4].

Экологический аспект применения БПЛА также очевиден. При их использовании нет необходимости сжигать топливо и строить аэродромы, что позволяет сохранить естественную природную среду. БПЛА в силу своих конструктивных преимуществ (малый вес и низкий уровень шума) не причиняют ущерба слабым поверхностным слоям почвы в северных условиях и животным в их естественной среде обитания.

Потери нефти и нефтепродуктов происходят на всех стадиях нефтепользования.

Загрязнения, обусловленные аварийными разливами нефти и нефтепродуктов по своим последствиям сопоставимы с теми, что имеют место при обычной производственной деятельности. Свыше 85 % нефтяных загрязнений попадает в гидросферу при «нормальных», безаварийных ситуациях [1, с. 5].

Контроль с использованием БПЛА помогает вовремя выявить факты незаконного вмешательства и проведения неразрешенных работ, локализовать утечки нефти и газа, провести своевременный анализ технического состояния трубопроводов и близлежащих территорий.
 

Список использованной литературы

1. Гурвич Л.М. Нефтяное загрязнение гидросферы. Источники поступления, формы нахождения, методы и технические средства предотвращения: Автореф. дис. д - ра техн. наук - М, Институт океанологии им.П. П. Ширшова,1997 – 8 с.

2. Нефтегазета [Воздушный мониторинг в Газпромнефть - Муравленко] / учредитель ПАО «Газпром нефть» – 15.10.2015 – № 15 –2 с.

3. ZALAAEROGROUP. Беспилотные системы [Электронный ресурс] – Режим доступа: http: // http: // zala.aero / category / applications / monitoring / neftegazoprovodov - mest - dobychi - uglya / – (Дата обращения 15.11.2015).

4. Беспилотники на Самотлоре: мне сверху видно все…[Электронный ресурс] – Режим доступа: http: // www.up - pro.ru / library / production _ management / optimization / ispolzovanie - bla.html– (Дата обращения 15.11.2015).

5. Беспилотные летательные аппараты: теория и практика. [Электронный ресурс] – Режим доступа:http: // www.credo - dialogue.com / getattachment / 6cf5bf18 - cf53 - 4532 - b5bd - 1ed04dabc234 / Bespilotnue - letatelnue - apparatu.aspx – (Дата обращения 15.11.2015).