Предотвращение аварий на месторождениях нефти в осложненных условиях с использованием VR-технологий - Цифровизация

Ключевые слова: разливы нефти, ликвидация аварий, цифровые технологии, симулирование аварийных ситуаций, нефтяные месторождения.

За последние десятилетия нефтяная отрасль столкнулась со множеством вызовов, связанных с безопасностью труда и предотвращением аварийных ситуаций на месторождениях. Нефтедобыча, как одна из ключевых отраслей экономики, требует особого внимания к вопросам безопасности, поскольку работа в сложных географических и климатических условиях может иметь негативные последствия как для персонала, так и для окружающей среды. В связи с этим актуальность разработки мероприятий по предотвращению аварийных ситуаций на нефтяных месторождениях становится все более очевидной. Внедрение современных технологий, таких как виртуальная реальность (VR), открывает новые горизонты для повышения уровня безопасности и эффективной работы на нефтегазовых промыслах.

Обеспечение безопасности на нефтяных месторождениях в современных условиях требует комплексного подхода, который учитывает специфику отрасли. Важность внедрения автоматизированных систем безопасности (SIS) подтверждается многочисленными исследованиями [1]. Эти системы способны автоматически контролировать, фиксировать и минимизировать риски, обеспечивая надежную защиту операций и окружающей среды.

Существуют серьезные проблемы, касающиеся условий работы на сложных месторождениях. Важно учитывать различные экологические аспекты, которые могут влиять на процесс добычи углеводородов. Для морских месторождений это становится особенно актуальным. Разработка рекомендаций по повышению безопасности должна учитывать инновационные подходы, основываться на успешных кейсах международной практики [2].

Необходимо подчеркнуть, что успешное внедрение новых технологий способно не только улучшить безопасность, но и оптимизировать производственные процессы. В связи с этим применение виртуальной реальности VR может быть одним из ключевых направлений в обучении работников, повышении их квалификации и подготовки к действиям в экстренных ситуациях. Виртуальная реальность позволяет моделировать различные сценарии, что помогает работникам лучше понимать возможные риски и способы их минимизации.

VR-технологии в обучении персонала

Разработка комплекса мероприятий по предотвращению аварий

VR-технологии позволяют создавать симуляции реальных рабочих условий, что дает возможность обучать персонал в безопасной среде, уменьшая риски при обучении и практических занятиях [7]. Это позволяет не только оптимизировать процесс обучения, но и улучшить понимание оперативных процедур, что в конечном итоге может привести к уменьшению числа аварий [4].

В 2023 году ущерб от аварий в нефтяной отрасли значительно возрос, составив более четырехсот миллионов рублей [8].

В рамках мероприятий по предотвращению аварий в первую очередь следует использовать автоматизированные системы управления рисками, которые могут интегрироваться с технологиями VR и искусственным интеллектом. Эти системы способны осуществлять постоянный мониторинг параметров безопасности и автоматически реагировать на изменения, которые могут привести к аварийным ситуациям [10]. Например, «АСУ ТП» (автоматизированная система управления технологическими процессами), разработанная в 2019–2020 годах, направлена на предотвращение сложных и аварийных ситуаций в процессе строительства скважин и сочетает в себе высокую степень автоматизации с возможностью оперативного вмешательства в случае возникновения непредвиденных обстоятельств [9]. Технические особенности работы системы «АСУ ТП» включают мониторинг параметров безопасности, автоматическое реагирование на изменения, интеграцию с другими системами и возможность оперативного вмешательства.

С использованием VR-технологий можно реализовать сценарии, моделирующие различные ситуации, в которых работники смогут отрабатывать навыки и вовремя реагировать на потенциальные угрозы [7].

Также необходимо постоянно обновлять учебные программы. Сценарии могут быть адаптированы под особенности конкретного месторождения, учитывая его уникальные риски и возможность возникновения чрезвычайных ситуаций.

Примеры успешного применения VR в нефтегазовой отрасли

Одним из распространенных примеров использования VR является создание инновационных тренажеров, которые обеспечивают обучение без рисков для сотрудников и позволяют им накапливать необходимый опыт.

Образовательные решения, основанные на VR, обеспечивают высокий уровень реалистичности благодаря возможности моделирования различных аварийных ситуаций. С их помощью можно лучше подготовить персонал к оперативным действиям в условиях стресса, что, согласно исследованиям, способствует более быстрому реагированию на внезапные изменения в рабочей среде [3]. Многие компании, такие как ПАО «ЛУКОЙЛ», уже применяют такие тренажеры для подготовки работников к экстренным ситуациям, что существенно снижает количество аварий на производстве. Применяются виртуальные симуляторы, аналогичные тем, что используются другими компаниями. Например, VR-программы для обучения на опасных производственных объектах, таких как нефтяные вышки, нефтеперерабатывающие заводы или нефтебазы. В частности, «Газпром нефть» использует VR для подготовки персонала партнерских и дистрибьюторских компаний, создавая цифровые модели производственных объектов. Таким образом, ПАО «ЛУКОЙЛ», вероятно, применяет программы типа «VR-тренажер для аварийного реагирования» или «Виртуальный симулятор для операций на нефтяной вышке».

В дополнение к обучению VR активно используется для оптимизации проектирования и моделирования новых устройств и систем. Виртуальные платформы позволяют создавать реалистичные модели, на которых можно проверять различные конструкции, избегая при этом значительных затрат на физическое моделирование. Например, такие процессы, как проектирование высокотехнологичных скважин или текущих резервуаров, значительно упрощаются и ускоряются [7]. Использование VR и дополненной реальности (AR) в промышленном проектировании может сократить время проектирования на 30–50 % и уменьшить время на согласование и строительство объектов на 7–30 %. Эти данные основаны на внедрении платформ, таких как MASTER SCADA, которая используется для визуализации промышленных и судостроительных заводов. В нефтегазовой отрасли подобные технологии апробированы на объектах, таких как нефтеперерабатывающие заводы, нефтяные вышки и трубопроводы.

Это также помогает улучшить качество проектных работ, сводя к минимуму риски ошибок, которые могут произойти при традиционных методах.

Безопасность на морских платформах – это еще одно ключевое направление применения VR. Операции в сложных природных условиях, таких как ледовые айсберги или подводные течения, требуют высокой степени подготовки и осведомленности. Использование виртуальной реальности здесь позволяет смоделировать реальные сценарии взаимодействия работников в сложных условиях, избегая при этом потенциальных угроз жизни и здоровью [8]. Такой подход не только повышает уровень безопасности, но и создает более доверительную атмосферу работы, где сотрудники чувствуют себя более уверенно.

Исследования подчеркивают важность формирования профессиональных компетенций у работников, включая знание лучших практик и использование новых технологий для предотвращения аварий. Практика показывает, что VR позволяет развивать эти навыки быстрее и эффективнее [10].

Внедрение VR-технологий направлено на снижение операционных рисков, особенно в экстренных ситуациях, связанных с локализацией и устранением аварий.

• Tyson Foods. Использование VR-тренировок позволило снизить производственные травмы на 20% по сравнению с предыдущим годом.

• «Газпром нефть». Компания планирует применять VR для 80 % новых объектов и перевести две трети производственного оборудования на обслуживание с использованием AR, что снизит сложность технических работ и минимизирует риски ошибок из-за человеческого фактора.

Виртуальные тренажеры помогают командам отработать действия в различных сценариях, заранее продумать и усовершенствовать стратегии, а также минимизировать затраты на устранение последствий аварий [4, 15].

Авторы считают необходимым обратить внимание на исследования, которые ставят акцент на важности формирования профессиональных компетенций у работников, что включает в себя знание лучших практик и использование новых технологий для предотвращения аварий. Как показывает практика, применение VR позволяет развивать эти знания гораздо быстрее и эффективнее [10].

Внедрение VR-технологий также направлено на снижение операционных рисков, связанных с локализацией и устранением аварийных ситуаций. Приведите цифры, и примеры из деятельности компаний. Виртуальные тренажеры помогают командам отработать действия при различных сценариях, заранее продумать и усовершенствовать свои стратегии. Использование VR-технологий позволяет рассчитывать и минимизировать затраты на устранение последствий аварий [4]. Примеры

Таким образом, VR становится не просто инструментом обучения, но и важной составляющей всей системы управления безопасностью в нефтегазовой отрасли. Возрастающая потребность в высококвалифицированном персонале и эффективных технологиях ведет к расширению применения VR, что, в свою очередь, открывает новые горизонты для отрасли в целом. Применение виртуальной реальности в обучении, обеспечении безопасности и оптимизации процессов демонстрирует свои преимущества и значимость для устойчивого развития этой сферы [7].

Оценка эффективности внедрения VR-технологий

Внедрение VR-технологий открывает новые горизонты для повышения безопасности и эффективности производственных процессов, для мониторинга состояния объектов в режиме реального времени, что позволяет создавать точные визуализации состояния трубопроводов и оборудования и способствует более быстрой диагностике потенциальных проблем [3].

AR/VR-технологии также оптимизируют бизнес-процессы и повышают безопасность разработки месторождений. Моделирование различных сценариев в виртуальной среде является экономически целесообразным и позволяет избежать реальных угроз [8]. Это повышает доверие к системе управления безопасностью и способствует разработке эффективных стратегий управления производственными рисками. Например, Газпром нефть разработала VR-тренажеры для обучения персонала работе с оборудованием на месторождениях и тренировки для предупреждения и ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов (противофонтанная служба). Эти симуляторы позволяют отрабатывать процедуры безопасности, такие как эвакуация при авариях, что снижает вероятность ошибок и повышает безопасность труда. Кроме того, VR используется для проектирования инфраструктуры, что ускоряет принятие решений и оптимизирует бизнес-процессы с повышением точности и скорости для Организации.

Разработка комплекса мероприятий по предотвращению аварий

Организационные аспекты внедрения VR

Внедрение технологий виртуальной реальности VR в нефтегазовой отрасли открывает новые горизонты не только для повышения безопасности, но и для оптимизации производственных процессов. Организационные аспекты этой интеграции требуют тщательного анализа и разработки системного подхода.

Первым шагом является обучение и подготовка персонала. Это позволяет создавать инновационные платформы для дистанционного обучения. Виртуальные лаборатории и учебные классы могут эффективно использоваться для создания интерактивной среды обучения, способствующей более глубокому усвоению знаний. Также следует отметить, что VR позволяет симулировать взаимодействие с реальными системами, что придает обучению практическую направленность и делает его более захватывающим для учащихся [3].

Снижение затрат на традиционные тренинги и курсы, а также возможность многократного использования одних и тех же учебных модулей делает проектирование учебных программ относительно выгодным с финансовой точки зрения. Необходимость в минимальных материальных затратах на реальное оборудование, которое может быть дорогим и сложным в обслуживании, также играет значительную роль в обосновании внедрения VR [7].

Ключевым аспектом успешного внедрения VR-технологий является информационная поддержка и обратная связь от работников. Их опыт помогает оптимизировать учебные курсы, сделать их более реальными и адаптированными к специфике работы на конкретном месторождении.

Но следует учитывать и потенциальные ограничения возможностей этой технологии, а именно, необходимость в современных устройствах и программном обеспечении, а также психологические аспекты, связанные с привыканием сотрудников к использованию VR, требуют внимательного подхода. Возможно, понадобится последовательное внедрение VR в обучающие программы, чтобы не вызвать у персонала излишнего стресса, связанного с переходом на новые форматы обучения. При этом качество обучения должно оставаться на высоком уровне, независимо от используемых технологий [9].

Рис. 1 Использование VR-технологий в обучении и управлении проектами на нефтяных месторождениях

Влияние современных технологий на будущее нефтегазовой отрасли

Быстро развиваясь, VR-технологии способны существенно изменить подходы к обучению персонала, моделированию аварийных ситуаций и анализу рисков. Внедрение VR в процессы обучения позволяет проводит тренировки в безопасной среде, не подвергая работников реальной опасности. Например, сотрудники могут отрабатывать действия в случае различных аварийных ситуаций, таких как утечки или взрывы. Интерактивные обучающие программы помогают сотрудникам лучше подготовиться к экстренным ситуациям, что напрямую сказывается на их безопасности и снижении вероятности ЧП на производстве. Обучение с помощью VR-технологий формирует у работников более четкие представления о действиях в непредсказуемых ситуациях, тем самым уменьшая вероятность ошибок в реальных условиях. Применение VR также позволяет проводить симуляции работы оборудования и процессов, что применяется для оптимизации операционных процессов и улучшает стратегии управления рисками. Использование виртуальных моделей месторождений позволяет проводить анализ различных параметров без необходимости физического вмешательства в производство.

Сложные условия работы в нефтегазовой отрасли, включая высокие температуры, давление и наличие токсичных веществ, ставят перед компаниями новые вызовы. Апробирование VR-систем позволяет детализировать потенциальные опасности и прорабатывать сценарии. Эффективные меры по обучению сотрудников, реализуемые при помощи VR, могут значительно повысить общий уровень безопасности на предприятии, что, в свою очередь, снижает вероятность аварий и повышает производительность.

Заключение

Внедрение технологий виртуальной реальности в нефтяную отрасль представляет собой важный шаг к повышению безопасности и эффективности работы на месторождениях, особенно в условиях, когда традиционные методы обучения и управления рисками могут оказаться недостаточно эффективными. В ходе исследования были рассмотрены существующие меры по безопасности на нефтяных месторождениях, что позволило выявить их недостатки и области, требующие улучшения. Анализ показал, что многие из традиционных подходов к обучению и подготовке персонала не всегда способны адекватно подготовить работников к реальным условиям, с которыми они могут столкнуться в процессе эксплуатации месторождений.

Использование виртуальной реальности позволяет создать иммерсивные обучающие среды, в которых сотрудники могут безопасно отрабатывать навыки и реагировать на аварийные ситуации без риска для жизни и здоровья. Влияние современных технологий на будущее нефтегазовой отрасли невозможно переоценить. С учетом глобальных тенденций к цифровизации и автоматизации процессов VR-технологии могут стать неотъемлемой частью стратегий компаний, направленных на повышение безопасности, эффективности и устойчивости. Перспективы дальнейших исследований в этой области открывают новые горизонты для разработки инновационных решений, которые могут значительно улучшить условия труда и снизить риски, связанные с эксплуатацией нефтяных месторождений.

Внедрение VR-технологий в нефтяной отрасли необходимо для повышения уровня безопасности и оптимизации процессов. Это требует комплексного подхода, включающего как технические, так и организационные меры, что позволит создать более безопасную и эффективную рабочую среду для всех участников процесса. В дальнейшем продолжение исследований в этой области может привести к новым открытиям и улучшениям, которые будут способствовать развитию нефтегазовой отрасли в условиях современного мира.

Литература

1. Кравцов А.С. Подходы к обеспечению безопасности на нефтегазовых предприятиях / А.С. Кравцов, В.А. Седельникова, К.А. Чижов, А.Э. Князева, И.В. Волков // Московский экономический журнал. 2021. № 9. (11.12.2024).

2. Абдрахимов Ю.Р. Повышение безопасности опасных производственных объектов Нефтегазодобывающих производств/ Ю.Р. Абдрахимов, Н.Р. Габделхакова // Вестник науки. 2020. № 5 (26). (11.12.2024).

3. Дитковская Л.А. Меры по улучшению состояния промышленной безопасности предприятий нефтяной отрасли / Л.А. Дитковская // Вестник науки. 2024. № 9 (78). (14.03.2025).

4. Вагайцев С.Н. Международный опыт обеспечения промышленной безопасности опасных производственных объектов месторождений нефти и газа / С.Н. Вагайцев, И.С. Сивоконь // Территория Нефтегаз. 2014. № 11. (26.01.2025).

5. Матвиенко Н.Г. Особенности обеспечения безопасности подземной разработки нефтегазоносных месторождений твердых полезных ископаемых / Н.Г. Матвиенко, Б.М. Зимаков, Б.М. Ерыгин, Н.П. Крамсков, Н.С. Свердлова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2000. № 2. (14.03.2025).

6. Крылов Д.Е. Виртуальная реальность в нефтегазовой отрасли/ Д.Е. Крылов // Вестник науки и творчества. 2024. № 1(92). (14.03.2025).

7. Вейс Ю.В. Влияние VR-технологий на эффективность производства в нефтегазовом комплексе / Ю.В. Вейс, Г.Д. Алфимов // Экономика и бизнес: теория и практика. 2023. № 5-1 (99). (19.12.2024).

8. Кузьмин К.И. Роль виртуальной реальности в оптимизации производственных процессов и обеспечении безопасности персонала на примере нефтегазовой отрасли / К.И. Кузьмин // Прогрессивная экономика. 2023. № 6. (25.12.2024).

9. Вежновец В.К. Тренажеростроение с использованием технологий виртуальной реальности в нефтегазовом комплексе / В.К. Вежновец // Вестник магистратуры. 2019. № 7-2 (94). (14.03.2025).

10. Богаткина Ю.Г., Сарданашвили О.Н., Насекин К.К. Технико- экономическая оценка эффективности инновационных цифровых технологий предупреждения осложнений и аварий при строительстве нефтяных и газовых скважин на примере Мусюршорского месторождения / Ю.Г. Богаткина, О.Н. Сарданашвили, К.К. Насекин // Актуальные проблемы нефти и газа. 2020. № 4 (31). (11.12.2024).

13. Снигирь Д.Н. Внедрение искусственного интеллекта и vr в систему мониторинга НДС на магистральных трубопроводах / Д.Н. Снигирь // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2024. № 12-3 (99). (13.03.2025).

14. Мани Момени Энергия Персидского залива: экологическое состояние акватории в контексте обеспечения пресной водой и производства электроэнергии [Текст] / Мани Момени // Neftegaz.RU. – 2024. – № 1. – С. 94–101.