CC BY
34
УДК 614.8:622.276.04
Особенности применения радиолокационных средств на морских нефтегазовых платформах
НА Голов1, А.И. Ермаков2*, В.Н. Скосырев1, В.А. Усачев1
1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Российская Федерация, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1
2 РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Российская Федерация, 119991, г. Москва,
Ленинский пр-т, д. 65 E-mail: [email protected]
*
Тезисы. Эксплуатация морских нефтегазовых сооружений (МНГС) традиционно связана с рисками природного и техногенного характера. Вместе с тем в современных условиях все большую опасность приобретают возможные террористические акты. Использование современных систем радиолокационного зондирования окружающего МНГС пространства дает возможность в масштабе реального времени получать информацию о потенциальной опасности и быстро реагировать на нее. Также технические радиолокационные системы обеспечивают мониторинг и оперативный контроль воздушного и водного пространства на предмет движения судов и летательных аппаратов в районе МНГС. Такие средства разработаны отечественной промышленностью и могут быть применены на объектах освоения шельфа.
Опыт использования морских платформ для установки радиолокационных средств, а также применения радиолокационных средств для решения проблем безопасной эксплуатации морских нефтегазовых сооружений (МНГС) имеет многолетнюю историю. Впервые морская платформа использована для размещения радиолокационных систем противовоздушной обороны США в рамках проекта «Техасские башни» (англ. Texas Towers, рис. 1), реализованного в 1950-1960-х гг. По мере развития военных технологий необходимость в техасских башнях отпала, однако накопленный при их эксплуатации опыт был с успехом использован при создании современной радиолокационной станции (РЛС) морского базирования SBX (англ. sea-based X-band radar).
РЛС SBX является элементом современной системы противоракетной обороны США и предназначена для обнаружения и сопровождения космических объектов, межконтинентальных баллистических ракет и боеголовок. Конструктивно РЛС SBX установлена на полупогружной нефтяной платформе CS-50 (первое название - Moss Sirius), построенной в 2001 г. и первоначально предназначенной для нефтедобычи на шельфе Северного моря. В настоящее время РЛС SBX базируется на территории специального причального комплекса о. Адак, входящего в состав Алеутской островной гряды (рис. 2).
Ключевые слова:
эксплуатация
морских
нефтегазовых
сооружений,
обеспечение
технической
и экологической
безопасности,
защита от рисков
террористической
и военной угрозы,
мониторинг
воздушного,
водного
и наземного
пространства,
оперативный
контроль
воздушного
движения,
радиолокационные
технологии,
радиолокационные
средства.
Рис. 1. Проект Texas Towers: а - вид РЛС противовоздушной обороны США; б - схема размещения РЛС
Рис. 2. Радиолокационная станция 8БХ на платформе С8-50
Рис. 3. Задачи информационного обеспечения и защиты объектов МНГС
Опыт размещения и эксплуатации радиолокационных средств военного и специального назначения на морских платформах в настоящее время используется поставщиками технологий двойного назначения практически во всех регионах размещения шельфовых месторождений нефти и газа.
По мере развития радиолокационных технологий обозначились направления их эффективного применения непосредственно для решения задач обеспечения безопасной эксплуатации морских нефтегазовых сооружений. К настоящему времени существует устоявшийся перечень задач, решаемых
радиолокационными средствами, и разработаны основные системотехнические и конструктивные решения по их рациональному размещению на конструктивных элементах платформ.
К основным задачам, решаемым РЛС в составе МНГС, относятся (рис. 3):
• мониторинг и контроль движения плавсредств и судов в районе размещения МНГС;
• контроль загрязнений морской поверхности выбросами углеводородов;
• обеспечение задач ближней навигации и безопасного причаливания плавсредств к МНГС;
• обеспечение задач контроля и прогноза метеорологической обстановки в регионе, включая штормовые и ураганные предупреждения;
• контроль морского волнения и ледовой обстановки;
• наблюдение за объектами потенциальных террористических рисков и угроз;
• оперативный контроль воздушного движения в районе МНГС и обеспечение задач навигации и посадки летательных аппаратов (вертолетов, дронов) на посадочные площадки МНГС.
Опыт применения РЛС на морских платформах Каспийского моря
Каспийский регион является важнейшим узлом сосредоточения месторождений углеводородов, евразийской системы газопроводов и транспортных коридоров. На рис. 4 представлена комплексная военно-энергетическая карта региона [1].
Следует отметить, что для решения крайне ответственной задачи причаливания судов к морским платформам ни одна из известных РЛС не пригодна. Для этого используются специфические комплексы датчиков в составе специальной лазерной системы и маломощных доплеровских радаров непрерывного излучения. Датчиковая аппаратура размещается частично на морской платформе, частично -на судне и в совокупности обеспечивает решение задач локального точного измерения дистанции, позиционирования судна и точного азимутального маневрирования в процессе причаливания. Разнесение элементов системы между судном и платформой следует признать крайне неудачным, поскольку оно резко ограничивает функциональные возможности комплекса, являющегося в то же время структурно избыточным и, следовательно, дорогим в производстве и эксплуатации. Практически весь
0слгч]грлд
Военные базы: ^ ВВС ф ВМС .^.ф Россия ^ф Азербайджан ^ф Туркмения ^ф Иран Ф Казахстан
Трубопроводы: —— действующие >»« проектируемые и строящиеся
ШИ зонь|
замороженных конфликтов в регионе
Рис. 4. Военно-энергетическая карта Каспийского региона (по данным www.kommersant.ru)
комплекс указанных задач вполне может быть решен средствами единственной сверхкоротко-импульсной РЛС [2].
На каспийских месторождениях активно работает ряд крупнейших мировых нефтяных компаний - Chevron, Exxon Mobil (США); British Petroleum, British Gas (Великобритания); Shell (Великобритания / Нидерланды); Total (Франция); Eni (Италия); CNPC (Китай) и др. Российские интересы на Каспии представлены компаниями «Лукойл», «Итера». Помимо этого, на каспийских месторождениях действует масса операторов проектов, таких как Petronas, Dragon Oil, Buried Hill, RWE Dea AG и Eni. Сложнейшая геополитическая ситуация в регионе во многом обусловлена жестким вмешательством США, реализуемым через энергично развиваемую программу «Каспийский страж» (англ. The Caspian Guard Initiative), в сферу действия которой вовлечены Азербайджан, Туркмения и Казахстан. В рамках указанной программы происходит активное насыщение объектов добычи и инфраструктуры региона современным оборудованием двойного назначения, в том числе и радиолокационными средствами для морских нефтегазовых сооружений и портовой инфраструктуры. В частности, для защиты морских нефтегазовых сооружений Азербайджана через посредника - компанию VisSim - закуплены 11 комплектов РЛС. Комплекты состоят из антенных систем, размещаемых на платформах, мачтовых РЛС, приемо-передающих модулей, а также волоконно-оптических кабельных линий, связывающих РЛС в единую сеть, включаемую в сети связи военно-морских сил и противовоздушной обороны Азербайджана. Есть основания полагать, что подобная инициатива в скором времени будет реализовываться в Казахстане и Туркменистане, особенно после несогласованной с РФ передачи казахстанских портов Актау и Курык американским военным для транспортировки грузов в Афганистан. При реализации этого маршрута, не имеющего экономической и логистической целесообразности, Каспий по факту окажется «перерезанным», и маршрут американских военных грузов будет непосредственно примыкать к территориальным водам и транспортным артериям РФ, представляя существенную угрозу для объектов и инфраструктуры российского морского нефтегазового комплекса (МНГК) на Каспии. Таким образом, двойной характер радиолокационных технологий, используемых для защиты морских
нефтегазовых сооружений, позволит в данном случае применять их в качестве сугубо военной инфраструктуры под эгидой инициативы «Каспийский страж» для продвижения глобальных интересов США в непосредственной близости от границ РФ. Радиолокационное оснащение отечественных объектов МНГК на Каспии значительно уступает по характеристикам и не интегрировано в контуры информационного обеспечения и защиты особо важных промышленных и инфраструктурных объектов РФ.
Вопросы совершенствования мер защиты и охраны объектов МНГК на шельфе РФ традиционно сводились к обеспечению технической и экологической безопасности. Вопросы защиты от рисков, связанных с террористическими и военными угрозами, упорно рассматриваются по остаточному принципу. Во многом это связано с расположением объектов МНГК в исключительной экономической зоне РФ, где, как по умолчанию предполагается, они находятся под непосредственной охраной и защитой государственных силовых структур. Однако «штурм» провокаторами Greenpeace платформы «Приразломная» в 2013 г., а также приведенные выше данные об оснащении азербайджанских объектов МНГК современной техникой определяют совершенно другой взгляд на указанную проблему. В условиях постоянного обострения геополитической обстановки в мире и роста интенсивности локальных конфликтов объекты МНГК неизбежно должны быть включены в общие контуры защиты и охраны инфраструктуры РФ и оснащены современными информационными средствами контроля воздушной и надводной обстановки, в том числе современными специализированными РЛС.
Возможности развития технологии
Вопросам информационного оснащения и построения средств защиты и охраны объектов МНГК посвящено значительное число публикаций. Наиболее активным заказчиком работ выступали подразделения компании «Лукойл», в частности «Лукойл-Калининградморнефть».
Однако существующая нормативно-правовая база, в том числе НД № 2-020201-0121 от 2018 г., детально регламентирующий состав
НД № 2-020201-012. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ. Актуализированное издание. - СПб: Российский морской регистр судоходства, 2018. - 480 с.
оборудования плавучих буровых установок (ПБУ) и морских стационарных платформ (МСП), крайне консервативна в части состава радио- и навигационного оборудования. Предусмотрено оснащение ПБУ/МСП единственной навигационной РЛС без какой-либо конкретизации требуемых характеристик. Подобный подход позволяет проектировщику ПБУ/МСП достаточно вольно оперировать составом РЛС, имеющимся в перечне Российского морского регистра судоходства.
Анализ показывает, что приведенный в НД № 2-020201-012 перечень оборудования недостаточен для решения подавляющей части представленных выше современных задач информационного обеспечения объектов МНГК (например, задач точного маневрирования и причаливания, автоматизированной посадки на вертолетную площадку в условиях ухудшенной видимости и т.п.). Использование современных радиолокационных технологий позволит существенно расширить возможности отечественных информационных систем для объектов МНГК.
Характерной особенностью объектов и инфраструктуры МНГК РФ является их размещение в регионах, остропроблемных как по своим природно-климатическим особенностям (арктический и дальневосточный шельфы), так и с точки зрения геополитических, военных и террористических рисков и угроз (балтийский, черноморский и каспийский шельфы). В связи с этим круг задач информационного обеспечения, защиты и охраны объектов отечественного МНГК значительно шире в сравнении с аналогичными иностранными объектами, а условия функционирования российского МНГК в процессе эксплуатации значительно сложнее.
Анализ реальных точностных характеристик портовых и судовых средств навигации в Арктике с учетом нестабильности функционирования системы ГЛОНАСС в северных широтах показал, что с ростом трафика газовозов и танкеров неизбежно встают задачи внедрения новых, более точных и быстродействующих средств прецизионной навигации и электронной картографии реального времени. Такие средства целесообразно строить на основе комплексных навигационных датчиков нового поколения, специализированных РЛС обзора надводной и воздушной обстановки, снабженных технологией широкополосных и сверхкороткоимпульсных сигналов, а также
высокостабильных локальных систем и сетей точновременной синхронизации.
В отечественной отрасли радиолокационной техники накоплен колоссальный опыт создания многофункциональных систем, устойчиво работающих в предельно сложных природно-климатических условиях. Именно такие системы могли бы стать основой комплексных систем информационного обеспечения объектов МНГК, сопрягаемых с информационными контурами и средствами обороны РФ, и обеспечить как минимум:
• круглосуточный мониторинг воздушного, надводного и наземного пространства;
• безопасные проводку судов, полеты вертолетов;
• посадку вертолетов на морские буровые платформы;
• причаливание судов к буровым платформам и причалам терминалов;
• контроль и диспетчеризацию движения судов в портах и зоне ответственности терминалов;
• высокоточную оперативную оценку ледовой обстановки и метеопрогноз в зоне ответственности радара;
• охрану морских буровых платформ и территорий береговых терминалов;
• информационное обеспечение средств защиты от потенциальных террористических угроз.
Решение указанных задач требует от РЛС ряда новых возможностей, таких как:
• высокая разрешающая способность по дальности (1...2 м, т.е. примерно в 10 раз выше современных РЛС);
• малая слепая зона (1.5 м);
• уверенное обнаружение малоразмерных целей вблизи объектов со значительной поверхностью рассеяния и на фоне отражений от подстилающей поверхности;
• возможность наблюдения малоподвижных морских объектов и воздушных объектов с хаотической траекторией движения (малоразмерные беспилотные летательные аппараты);
• способность распознавать и классифицировать типы объектов;
• высокая детализация радиолокационной карты и ее хорошее совпадение с топографическими и морскими картами;
• возможность определения ориентации судов и плавсредств;
• хорошая электромагнитная совместимость.
Ни одна из зарубежных РЛС, представленных в перечне Российского морского регистра судоходства, не обладает требуемыми качествами. Необходимо, по мнению авторов, инициировать работы по созданию специальной трехкоординатной многофункциональной РЛС в морском исполнении для размещения на объектах МНГК и перспективных морских судах.
Основу для создания данной РЛС должны составить отечественные заделы в области сверхкороткоимпульсной и сверхширокополосной радиолокации.
***
Зарубежные объекты МНГК, в отличие от отечественных, оснащаются значительным количеством РЛС, используемых в качестве всепогодных информационных средств комплексного информационного обеспечения.
Современные РЛС на объектах МНГК включаются в локальные и общегосударственные контуры информационного обеспечения и защиты особо важных промышленных и инфраструктурных объектов. В Каспийском регионе
эта тенденция активно распространяется на сопредельные постсоветские государства.
На отечественных объектах МНГК РЛС используются в качестве второстепенных средств, при этом применяются преимущественно морально устаревшие зарубежные образцы навигационных РЛС. В целом радиолокационные средства оснащения ПБУ/МСП, внесенные в перечень Российского морского регистра судоходства, не поддерживают решения современных задач информационного обеспечения, защиты и охраны объектов МНГК.
Отечественные радиолокационные технологии сверхкороткоимпульсной и сверхширокополосной радиолокации обладают существенными техническими преимуществами перед используемыми зарубежными аналогами.
Передовые отечественные радиолокационные технологии в сочетании с новым поколением средств высокоточного навигационного и частотно-временного обеспечения способны решить принципиально новые современные задачи информационного обеспечения, защиты и охраны МНГК в сложных условиях эксплуатации.
Список литературы
1. Герасимов О. Каспийская петля / 2. Скосырев В.Н. Модульная информационная
О. Герасимов // Новый оборонный заказ. система обеспечения функционирования
Стратегии. - 2016. - № 04 (41). - С. 60-65. транспортных средств нефтегазового
комплекса / В.Н. Скосырев, В.А. Усачёв, А.И. Ермаков и др. // Нефть, газ и бизнес. -2017. - № 2. - С. 40-43.
Special aspects of radars application at offshore oil-gas platforms
N.A. Golov1, A.I Yermakov2*, V.N. Skosyrev1, V.A. Usachev1
1 Bauman Moscow State Technical University, Bld. 1, Est. 5, 2nd Baumanskaya street, Moscow, 105005, Russian Federation
2 Gubkin Russian State University of Oil and Gas (national research university), Bld. 65, Leninskiy prospect, Moscow, 119991, Russian Federation
* E-mail: [email protected]
Abstract. Traditionally operation of offshore oil-gas structures (OOGS) relates with environmental and man-made risks. With that in current context the possible terroristic acts loom larger and larger. State-of-art radar sensing of OOGSs' environment supports real-time collecting of information about potential hazards and enables prompt reaction to such hazards. Besides, technical radar systems provide monitoring and on-line inspection of aerial, water and terrestrial dimensions for traffic of aircrafts and sea vessels nearby an OOGS. There are such domestic-built radar means, and they can be applied for offshore reclaiming facilities.
Keywords: operation of oil-gas offshore structures, provision of technical and environmental security, risk coverage of terroristic and military threats, monitoring of aerial, water and terrestrial dimensions, on-line inspection of air traffic, radar technologies, radar aids.
References
1. GERASIMOV, O. Caspian loop [Kaspiyskaya petlya]. Novyy oboronnyy zakaz. Strategii [online]. 2016, no. 04(41), pp. 60-65. Available from: http://dfnc.ru/c108-novosti-2-1/kaspijskaya-petlya/ (Russ.).
2. SKOSYREV, V.N., V.A. USACHEV, A.I. YERMAKOV et al. Modular information system security operation of vehicles with oil and gas sector [Modulnaya informatsionnaya sistema obespecheniya funktsionirovaniya transportnykh sredstv neftegazovogo kompleksa]. Neft, Gaz iBisnes. 2017, no. 2, pp. 40-43. ISSN 2218-4929. (Russ.).
