Как нефтяники испытывают, моделируют и обслуживают свое оборудование с помощью VR/AR-решений: рассказываем на примере трех кейсов.
Нефтегазовая промышленность — это структурообразующая отрасль, в которой происходит гигантское количество процессов и задействованы самые разные технологии, а ее предприятия представляют собой огромное разнообразие бизнес-моделей. Потому разработчики, которые работают с заказчиками из нефтегаза, всегда получают возможность испытать свои решения на сквозных процессах и получить интересный опыт.
Мы нашли в мировой практике три примера использования смешанной реальности в нефтяной промышленности и попытались понять их бизнес-эффект.
Предиктивное моделирование буровых платформ в виртуальной среде
Заказчик: Royal Dutch Shell
Разработчик: Audubon Companies
Задача: дистанционное проектирование морских буровых платформ без дополнительных рисков и командировочных расходов
Технология Digital Twin (цифровой двойник) — виртуальная модель реального актива, которая позволяет моделировать множество процессов на объекте, учитывать риски и прорабатывать сценарии. Компания Shell одна из первых начала использовать подобных цифровых двойников для прототипирования морских буровых: это сложные инженерные объекты, в которых функционирует множество разных технических контуров — собственно добыча, транспортировка, жизнеобеспечение, плавучесть, устойчивость к ветрам и течению, пожарная безопасность.
В последние годы к цифровым моделям буровых Shell интегрировала технологии интернета вещей (IoT) и виртуальную реальность — и теперь не только отрабатывает различные сценарии и изменения, но и в реальном времени управляет ими, снимает статистику, предсказывает необходимость техобслуживания (Predictive Diagnostics).
3D-модель сборки Vito.
В настоящее время Shell использует цифрового двойника для разработки глубоководной буровой платформы серии Vito на своем предприятии в Хьюстоне и на производственной базе в Луизиане. Сама буровая строится на верфи у Мексиканского залива, поэтому использование VR чрезвычайно ценно, поскольку дает оперативному персоналу возможность дистанционно ходить по палубе объекта и знакомиться с полностью построенной версией буровой прямо из офиса. Вход в иммерсивную среду помогает оценить компоновку агрегатов и лучше понимать, как они будут выглядеть и работать после запуска.
Инженеры Shell на виртуальной сборке буровой.
Операторы могут проверять двухмерные чертежи и расположение оборудования, совершать виртуальные обходы, планировать маршруты и подтверждать выполнение рабочих процедур в том виде, в каком они написаны. Цифровой двойник также служит полезным инструментом для разработки планов аварийной эвакуации, определения выходов и выявления потенциальных рисков для здоровья, безопасности и окружающей среды, что часто невозможно с традиционными двухмерными и трехмерными обзорами прототипов.
| В конечном итоге, внедрив технологию VR, Shell фактически сократила расстояние между своей операционной командой и платформой Vito. В ближайшие месяцы персонал продолжит использовать интерактивные цифровые двойники и станции виртуальной реальности для акклиматизации на верхних строениях и подготовки к вводу объекта в эксплуатацию. |
С помощью виртуальных цифровых двойников Shell отработала на буровых все доступные технологии безубыточной добычи еще до того, как первые установки были завершены; Vito обеспечивает стоимость добычи в 35 долларов за баррель. Промышленная эксплуатация решения планируется к старту в 2021 году.
VR-тренировка крановщиков и монтажников на буровых
Заказчик: ExxonMobil
Разработчик: EON Reality
Задача: снизить финансовые и экологические риски при работе с дорогостоящим оборудованием в нефтепереработке
Технология добычи и переработки нефти постоянно усложняется, оборудование становится дороже и технологичнее — и стоимость ошибки многократно возрастает. Например, установка полипропиленового реактора весом в 5000 тонн и высотой 45 метров требует обученной бригады в 13 человек и опытного крановщика на 800-тонном подъемнике. Эта титаническая процедура требует ювелирной точности, иначе пострадает реактор, стоимостью в сотни тысяч долларов, тяжелый кран и, чего еще хуже, кто-то из монтажников. Другой опасный пример связан с рисками утечек во время аварий на буровых, которые чаще всего случаются из-за ошибок в подъемных процессах.
Сегодня ExxonMobil активно участвует в разработке нефтерождений Мексиканского залива, где всего несколько лет назад уже случилась одна экологическая катастрофа, спровоцированная нефтяниками — цена недостаточной подготовки персонала буровой слишком высока. Хорошо понимая все риски, компания перешла к 3D-моделированию всех сложных монтажных проектов в среде под названием 3D Operator Training Simulator, а в дальнейшем приступили к отработке процессов в VR и внедрили обязательную программу Safety Training для инженерного персонала.
Программа Safety Training в ExxonMobil.
С помощью виртуальной реальности инженеры ExxonMobil моделируют подъемное оборудование еще до того, как оно прибудет на площадку. В реальном мире у крановщика будет только один шанс на монтаж сложного агрегата, но в VR он сможет бесконечно отрабатывать смещение нагрузки, различные конфигурации оснастки, изменение скорости ветра. Таким образом операторы и специалисты по техническому обслуживанию могут отрабатывать запуск, эксплуатацию и обслуживание дорого оборудования еще до того, как объект будет запущен.
| Мы нанимаем много людей, поэтому крайне важно быстро повышать квалификацию, в том числе и через виртуальную реальность. Мы обнаружили, что обучение VR экономит время, повышает надежность проекта и, в некоторых случаях, является более экономичным, чем традиционные методы обучения. |
Техническое обслуживание бурового оборудования с помощью дополненной реальности
Заказчик: Baker Hughes
Разработчик: VRMedia
Задача: дистанционная поддержка инженеров сопровождения на буровой, сокращение простоев во время технического обслуживания
Еще пару лет назад, чтобы установить тяговую турбину в магистральном нефтепроводе на НПЗ Джохор-Бару в Малайзии, инженеру компании Baker Hughes (“дочки” General Electric), как правило, приходилось собирать вещи и отправляться в командировку на почти две недели. Эта процедура достаточно редкая, чтобы обучать специалистов на местах, но и достаточно сложная и дорогостоящая, чтобы доверять ее неподготовленным монтажникам. Рабочая бригада пролетает 9000 миль с ближайшей технической базы до объекта, что уже стоит для компании 50 000 долларов, а сама процедура замены так и вовсе занимает 10 дней, за время которых движение нефти по трубе полностью останавливается. Суммарные потери для бизнеса во время всего процесса и вовсе исчисляются миллионами.
Как все это выглядит сейчас? Для замены турбины достаточно одного механика на месте, который наденет шлем с камерой, и несколько американских инженеров из города Помон, Калифорния, которые будут дистанционно управлять его действиями. Сам шлем, разработанный итальянской компанией VRMedia, называется Smart Helmet и представляет собой защитную каску с закрепленной камерой, дисплеем для наблюдения за глазами, модулем беспроводной связи и гарнитурой с поддержкой Bluetooth. Устройство достаточно простое и стоит значительно дешевле, чем большие разработки от Google и Microsoft.
С января 2017 года Smart Helmet используют работники турбомашинного завода во Флоренции при производстве сопел газовых турбин. А в 2019 году Baker Hughes приступила к использованию дополненной реальности на заводах в Катаре и Малайзии.
Демонстрация Smart Helmets от General Electric (компания, которая владеет Baker Hughes).
Технология делает возможным глобальное сотрудничество в реальном времени: оно соединяет специалистов на местах с коллегами по всему миру, позволяя запрашивать помощь и аналитические материалы, показывая видео, схемы или документы во время совместной работы. Это бывает полезным не только во время обслуживания турбин на НПЗ, но для технического сервиса на морских буровых платформах: инженер-конструктор находится в лаборатории на большой земле, а технический работник в шлеме на платформе в 135 км от берега — и этот тандем может решить десятки проблем, из-за которых раньше приходилось останавливать добычу и ждать, когда на буровую прилетит вертолет с ремонтной бригадой.
| Работа в смешанной реальности предлагает прекрасные возможности для максимизации производства и повышения безопасности операций при техническом обслуживании или обслуживании существующего завода и установленного турбомашинного оборудования, а также при оптимизации простоев.
Также в рамках подготовки к плановому техническому обслуживанию вся операция может быть смоделирована заранее, что помогает определить и устранить потенциальные узкие места, а также обучить персонал. Алессандро Брешиани, вице-президент Global Services Turbomachinery & Process Solutions, BHGE. |
Следующий шаг — использование Smart Helmet в паре с дронами. Это взаимодействие будет полезно для геологов-разведчиков, которые смогут получать самую разную информацию на головной дисплей прямиком с камеры дрона, а также для персонала обслуживания нефтепроводов, которые смогут «облететь» на квадрокоптерах километры труб и оценить их состояние дистанционно.
* * *
Мы разобрали наиболее характерные кейсы использования смешанной реальности в нефтегазовой промышленности. Сейчас применение сосредоточено в трех основных прикладных сферах: подготовка персонала, проектирование и техническое обслуживание на местах. Практически каждый крупный нефтегазовый холдинг, в том числе и в России, сегодня активно сотрудничает с поставщиками VR/AR-технологий. Сотрудничество это взаимовыгодное, ведь нефтегазовая отрасль — не только богатый клиент, но и мощный ресурс для крутых практик, которые можно использовать и в других отраслях производства.
Павел Овчинников