海上油田智能巡检机器人的研发与应用

海上油田智能巡检机器人的研发与应用

叶盛世

西安安森智能仪器股份有限公司   陕西.西安  710000

摘要：目前，海上智能油田建设进一步开展，通过大数据、物联网以及人工智能等技术的应用，有助于进一步提高海上智能油田的生产效率以及管理效率，有助于降低各项成本，并提高效益。本文对海上油田智能巡检机器人的研发进行分析，以供参考。

关键词：海上油田；智能机器人；设备巡检

引言

海上智能油田是在数字油田的基础上，以智能科学和物联网技术为基础而构建的新一代数字化信息系统。通过海上智能油田的建设，有助于海上油田的增产以及管理成本的降低，并且以更为环保、更为高效的方式提高油气的生产量，实现海上油田生产过程中各个环节的数字化、智能化以及科学化。海上油田已经开始应用大数据、物联网以及人工智能等技术。

1人工智能概述

人工智能自诞生以来已逐渐应用于多个领域，如教育、工业、军事等，其在海上油田生产管理领域中也发挥出重要价值。随着智能油田建设如火如荼地开展，在大数据、人工智能等技术的支持下，海上油田操控中心具备生产运行指挥、船舶调度、管网管理、安全监控等多项功能，大大促进了海上安全生产、运营效率的提升，也成为传统海上油气生产转型的必要手段。

2海上油田数字化建设

为加快海上油田业务领域信息化建设水平，智能油田项目不断深入开展。近年来，各大油田智能油田建设力度的不断加强，开展智能油田建设已经成为石油公司的重要战略举措。为此，国内外各大石油公司纷纷步入智能油田建设的浪潮，加大了科技投入的力度，布局数字化转型。基于现代信息技术，对油田现有系统进行优化，构建勘探、开发、生产、钻完井等一体化、自动化系统，提升油田生产效率。为全面提升油田信息化管理水平，为油田生产提供有力的信息保障，强化人工智能在海上安全管理中的应用显得尤为重要。从国外的发展来看，20世纪80年代的油田自动控制可以看作是智能油田建设的雏形。2014年国际油价大幅下降，为有效提升石油公司经营效益，国外石油公司开始注重数字化转型，其中尤其以荷兰壳牌、英国BP石油公司等最为显著。其中壳牌石油公司基于智能油田计划，开展生产监测智能化建设，助力油田的生产经营效率的提升。与国外相比，我国油田数字化建设起步较晚，其中长庆油田实施的“油田数字化管理”理念可以看作是我国油田数字化建设的开端。作为我国海上油田开发的龙头，中国海油于2014年开始布局数字化建设，截止2020年先后完成11座平台的无人化建设。

3智能巡检机器人的功能应用

3.1智能巡检机器人地图搭建

智能巡检机器人通过激光和即时定位功能与地图构建算法完成对全局环境地图的构建及定位，在地图构建中添加机器人充电点、初始点、路程转向点位，启动后需在调控界面中手动加载对应的地图，加载完成后可校验机器人地图点位精度，机器人通过激光融合导航。如果机器人偏离指定点位，可通过修改横纵距离的方式精确点位；当机器人无法回到指定位置时，可通过手/自切换按钮操作机器人，将其切换至手动模式，并采用人力推动的方法将智能机器人移动至指定位置。

3.2海上生产安全监控系统

为了监控海上生产平台与周围海域的情况，在出现突发事件时能够及时处理，该系统创建了生产安全自动化监控系统，引入雷达技术、GPS技术，使海域所属平台、船舶的生产动态一览无余，随时发现和处理各类情况，功能如下。（1）生产自动化监控。借助遥控、遥感等技术，对油井远程操作参数进行采集，掌握周围平台油水井生产运行状态、干温干压波动情况等，实现油井实时监控目标，为海上生产提供全方位、自动化监控。（2）海上电力线路监控。原油生产动力源于电路，电路位于海面下方，与陆地相比施工和检修难度较大。该系统能够随时掌握线路与设备的运行状态，增加信息采集频率，使海上生产动力得到保障。海上无人值守平台具有视频监控功能，生产者可通过平台各角落安装的摄像头，动态掌握平台设备运行情况、人员出入情况等，提高监控画面分辨率、传输速度，使平台管理效率得以提升。（3）海底管线安全监控。海底管线位于海面下方，悬浮在海洋中，在海流长期影响下容易出现位移偏移，甚至断裂，还面临着盗油分子偷油威胁，使海上生产安全管理难度增加，海域污染问题加剧。该系统可对海底管线运行状态实时监控，动态掌握管线生产现状，及时发现断裂、被盗等情况，为海上油田安全生产提供保障。

4智能机器人的优化研究方向

4.1蓄电池的维护

智能巡检机器人每巡检一个周期一般会消耗大约50%的电量，为避免机器人电池过量放电而影响电池使用寿命，通过设置调度中心的自动充电功能，在智能巡检机器人电量低于30%时，自动中断任务，并返回充电点位进行充电。智能巡检机器人使用锂电池，关机的情况下电池会缓慢放电。在长时间不使用的情况下，需要每个月补充一次电量，以保障智能巡检机器人能够顺利启动运行。

4.2集约化机器人设计方向

海上油田开采平台的设备较少，主开关间空间的建造设计属于密集型，通常较小，智能巡检机器人本体尺寸略大，再加上配备落地式充电机，在较窄的巡检路线中易与主开关间内配电柜及其他设备距离过近，而且当原本既定的巡检线路存在转弯或返回初始点位时，智能巡检机器人需要足够的空间完成转向动作，这无疑增大了智能巡检机器人误碰设备的风险。

4.3智能炼厂、智慧物流和智慧场站建设

在海上智能油田的中下游，可以进一步利用人工智能等技术推动智能炼厂、智慧物流等建设。通过使用智能技术，实现智能炼厂、智慧物流的精细化运营，有效降低各类生产成本，降低能耗，以达到减碳目标。在生产过程中，通过采集生产数据并进行智能化分析，有助于提高炼油的效率，提高炼厂的经济效益。在生产管理中，通过人工智能模型，实现生产与资源的智能调度，最大限度地提高生产效率，并且通过对生产过程进行智能化的监控来降低生产成本，提高生产效率。可将大数据以及人工智能等技术应用于客户的精准营销，利用数据精准分析客户的需求，提高营销的效率，控制营销成本。在自动巡检等方面，可以进一步利用无人机智能巡检技术，提高巡检的覆盖度，并且通过综合智能数据分析，形成新的巡检模式，提高巡检效率。一般而言，人工巡检的精细化程度和作业效率低，无法发现细小滴漏隐患，也不能在海上进行全天作业，已经无法满足当前行业高速发展所带来的巡检需求。此外，人工巡检需要一线作业人员长期驻扎海上作业地区，人员身心健康及安全也存在风险。因此，油气生产和运输行业急需实现从人工巡检模式向智能运维模式的数字化转型，以解决各类油气生产、运输设施故障频发和巡检人员遇险的问题。

结束语

基于海上无人井口平台工作的繁琐性，结合我国海上平台智能化发展的必然趋势，智能巡检机器人的研发解决了因无人平台过多而无法同时巡检的问题，极大地节省了值班船舶来往无人平台的路程费用，在减轻平台相关人员工作强度的同时也提高了工作效率和无人平台现场设备设施管理的标准化。

参考文献

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