Les raisons pour lesquelles Shell utilise des drones pour l'inspection des raffineries de pétrole et de gaz

Le Shell Deer Park comprend une raffinerie et une usine chimique entièrement intégrées qui s’étendent sur 930 hectares (2 300 acres), à 32 kilomètres environ (20 miles) à l’est du centre-ville de Houston, au Texas. 

Les unités de distillation du pétrole brut, le craqueur catalytique, l’hydrotraiteur catalytique d’essence et l’hydrocraqueur sélectif du site fonctionnent 24 heures sur 24 et produisent de l’essence, du kérosène, du carburant diesel et toute une série d’autres hydrocarbures qui alimentent l’industrie américaine. 

Le site dispose de sa propre équipe de sécurité, d’une installation médicale et de casernes de pompiers, ainsi que d’une voie ferrée, de quais de navigation et de réseaux de pipelines pour relier ses produits au monde extérieur. Les cheminées et les torchères dominent l’horizon de Deer Park. 

Au premier abord, c’est un lieu de travail intimidant. En particulier pour les ingénieurs chargés de la maintenance de tous ces équipements industriels.

Depuis l’été 2016, l’équipe du Shell Deer Park utilise des drones pour réduire les escalades redoutables et dangereuses, améliorer la sécurité et réduire le coût des inspections par la même occasion.

Les inspections aériennes et la naissance d’un programme de drones

Le catalyseur, il y a quatre ans, était une rampe branlante au sommet d’une pile de 80 mètres. Une semaine auparavant seulement, l’équipe de sécurité avait eu droit à une démonstration de ce dont les drones sont capables, de la part d’un spécialiste UAV local.

Plutôt que d’installer une grue sur le site et d’envoyer une équipe de maintenance pour un examen plus approfondi, l’équipe de drone a été invitée à revenir pour aider en situation réelle.

Comme le rappelle John McClain, pilote de drone en chef du Shell Deer Park : « En quinze minutes, ils ont pu fournir une bonne vidéo de la rampe en question. L’ingénieur a pu regarder par-dessus leur épaule tout du long et effectuer l’inspection de cette façon. »

Le seul inconvénient a été le montant de la facture qui est arrivée le lendemain. Il était clair que la meilleure solution pour le futur serait de s’y prendre en interne.

Le principal objectif du programme de drones de Shell : exploiter la mobilité et la perspective offertes par les drones et éviter de mettre le personnel en danger à moins que cela ne soit absolument nécessaire.

Depuis 2016, les opérations de drones de Shell à Deer Park sont passées d’une équipe de deux hommes à une équipe pionnière dans la mise en place des procédures opérationnelles standard (POS) pour les UAV sur les sites de la société dans le monde entier. McClain supervise désormais sept pilotes qualifiés et une flotte d’appareils DJI, tout en travaillant en étroite collaboration avec les départements d’aviation de Shell et avec le responsable du thème de la robotique, Adam Serblowski, dans le but d’intégrer de nouveaux matériels et applications.

Comme c’est courant dans les lieux de travail industriels dynamiques adoptant la technologie de drone, les missions que l’équipe de McClain assume sont une combinaison d’inspections programmées et de réponses aux incidents. Les torchères et les réservoirs à toit flottant sont deux exemples d’infrastructures de Deer Park qui nécessitent des inspections régulières ; leur état et leur activité sont difficiles à évaluer depuis le sol.

Les fuites des systèmes à vapeur et autres situations anormales nécessitent un œil dans le ciel. Des procédures sont en place pour s’assurer que l’équipe de drones soit vite au courant lorsque ces dernières apparaissent.

« Nous recevons un appel téléphonique ou alors c’est mentionné lors de la réunion du matin sur le site », explique McCain. « J’écoute directement ce dont les ingénieurs ont besoin afin d’établir rapidement un plan de mission, évaluer les risques et faire décoller un drone dans les 20 à 30 minutes. »

Que la mission soit planifiée à l’avance ou non, la constante est que les ingénieurs de Shell sont toujours sur place pour guider le vol et évaluer les choses en temps réel. « Je veux que la personne qui sollicite l’inspection y participe », ajoute McClain.

Premières impressions sur la nouvelle M300 RTK

La M300 RTK et la charge utile multi-capteurs Zenmuse H20 ont établi de nouveaux standards de collaboration et de performances opérationnelles au Shell Deer Park.

La flotte sur site a évolué et est passée de modèles grand public DJI Phantom 4 et Inspire 1 en 2016, à des modèles Entreprise, dont la gamme Matrice 200. Pourtant, les défis environnementaux et opérationnels rencontrés par l’équipe de McClain signifient qu’il n’y a à ce jour pas de solution idéalement équilibrée pour la majorité des missions, jusqu’à ce jour.

Pour un certain nombre de raisons, le plus grand défi pour l’équipe de drones de Deer Park est sans doute la proximité.

L’inspection des structures et la navigation dans les systèmes de conduites de vapeur sont généralement un travail d’équilibriste. Les pilotes doivent s’approcher suffisamment pour avoir une vue dégagée tout en restant à une distance de sécurité, ce qui est essentiel pour les POS établies par l’équipe. Ces règles de proximité minimisent les interférences électriques et magnétiques et réduisent le risque que les systèmes de détection d’obstacles du drone perturbent la trajectoire de vol.

La M300 et la charge utile H20 offrent trois solutions à ce défi particulier. La première est le télémètre laser du H20, d’une précision jusqu’à 1 200 m.

La seconde est l’appareil photo à zoom 20 MP du H20 avec un zoom optique 23x. Ce nouvel atout permet à l’équipe d’obtenir une vue rapprochée à distance, sans sacrifier la qualité de l’image. 

« Le plus gros avantage de la M300 que je soutiendrai tant qu’il existera, c’est le H20 », déclare McClain.

« En utilisant le zoom numérique intégral, vous obtenez toujours une image claire et nette de ce que vous essayez de visualiser. Vous obtenez tous les détails que vous souhaitez observer. » 

La troisième solution aux problèmes de proximité de l’équipe est le nouveau système d’évitement omnidirectionnel des obstacles de la M300. Ses nouveaux capteurs visuels et de temps de vol (Time-of-Flight) garantissent une tranquillité d’esprit dans les environnements les plus difficiles. 

McClain utilise l’inspection des supports de tuyaux comme exemple. « Le drone est capable de s’autocorriger et voler entre les objets avant de redescendre à l’altitude à laquelle il est censé voler. Nous n’avons plus à nous soucier du fait que le drone s’arrête simplement après avoir détecté un obstacle, en mettant le pilote dans une situation délicate. » 

Des détails qui se combinent pour former une solution globale

Après d’innombrables heures aux commandes de la gamme M200 de DJI, certains des aspects préférés de McClain en ce qui concerne la nouvelle plateforme sont les petits ajustements qui feront une grande différence dans les opérations quotidiennes et le bon fonctionnement du programme de drones de Deer Park.

Le temps de vol prolongé de la M300, qui peut rester en l’air pendant 45 minutes chaque fois lorsqu’il vole avec le H20, est idéal pour les missions exigeantes. Mais, pour McClain et son équipe, le fait de pouvoir rapidement remplacer à chaud les batteries TB60 sans perturber la mission est tout aussi précieux. Cela élimine également le risque de mises à jour inattendues et peu pratiques des firmwares.

Un autre ajout bienvenu est le nouveau système de gestion de la santé des drones DJI, qui simplifie la maintenance de la flotte et permet de suivre les données de vol de chaque appareil dans le temps. Cela signifie que l’équipe Shell à Deer Park peut mieux comprendre les performances de sa flotte et prendre des décisions fondées sur des données concernant l’entretien.

Des inspections plus intelligentes en conditions difficiles

Tant pour les inspections régulières que pour les interventions d’urgence, la capacité à répéter les missions avec précision est inestimable. L’erreur humaine et même des changements mineurs dans les conditions de vol peuvent conduire à des résultats incohérents.

Le nouvel outil AI Spot-Check de la M300 RTK a été conçu pour résoudre ce problème. En combinant des algorithmes d’apprentissage automatique visuel avec la précision au centimètre près du système cinématique en temps réel (Real-Time Kinematic, RTK) intégré, les équipes peuvent automatiser les inspections de routine, sachant que les bons points de données seront recueillis, encore et toujours.

McClain pense que cette fonction est utile dans toutes sortes de scénarios. « À la suite d’un ouragan, il y a plusieurs années, nous avons eu une importante fuite de vapeur. La seule façon pour les ingénieurs de se tenir au courant de cette fuite était d’utiliser le drone et de prendre une photo toutes les trente minutes. Nous avons utilisé le GPS et essayé de conserver la même inclinaison verticale et les mêmes angles de caméra, manuellement.

Maintenant, grâce à l’AI Spot-Check, nous pourrons prendre les photos du premier coup, appuyer sur un bouton et faire revenir le drone pour recueillir les mêmes données de manière indépendante et précise. »

Ayant déjà réduit le temps et les coûts nécessaires pour effectuer les inspections manuelles, le dernier outil d’IA de DJI semble être en mesure de supprimer les éléments manuels de ce processus.

Avec l’inspection hebdomadaire de 47 réservoirs à toit flottant, il suffit de régler l’angle souhaité pour chaque réservoir.

Le dernier élément abordé par McClain est une autre petite, mais significative, itération. La M300 RTK a un indice de protection IP (Ingress Protection) de 45, ce qui signifie qu’il peut fonctionner en toute sécurité sous une pluie légère ou moyenne.

« L’amélioration de l’indice de protection nous aide lors d’intervention en situations d’urgence, ajoute McClain. Le fait de savoir que nous pouvons évaluer un incident dans la plupart des conditions météorologiques nous rassure. Lors de notre dernier événement météorologique grave, l’ouragan Harvey, nous avons dû attendre que la pluie et le vent s’arrêtent presque complètement avant de pouvoir commencer à voler. Nous n’aurons pas le même problème la prochaine fois. »

L’avenir des drones dans l’inspection industrielle

Tous les signes indiquent que les drones sont de plus en plus répandus sur des sites comme le Shell Deer Park. Les avantages en matière de sécurité et de coût sont clairs et convaincants. Et la qualité des données recueillies devient plus convaincante encore avec le lancement de plateformes comme la M300.

Ce n’est qu’une question de temps avant que ces robots volants ne travaillent de manière plus indépendante, au-delà de la portée de vue (beyond visual line of sight, BVLOS) et sans besoin de supervision directe.