編者按

作為驅(qū)動機器人技術發(fā)展的重要能源，鋰電池被認為是未來油氣行業(yè)應用人型機器人的動力來源。近日，能源咨詢公司伍德麥肯茲公布全球鋰電市場報告，引起業(yè)界對油氣行業(yè)機器人技術應用與發(fā)展的關注。本期專題將介紹國際油氣公司目前運用機器人技術的案例，一窺油氣行業(yè)機器人技術的應用前景。

本版文字除署名外由本報記者 王鈺杰 提供

水下機器人：前景光明

據(jù)近海技術網(wǎng)近日報道， 鑒于氣候變化對深海環(huán)境的影響不斷加劇，海上平臺和管道狀態(tài)實時數(shù)據(jù)的重要性日益提升。因此，包括道達爾能源、Equinor（挪威國家石油公司）和殼牌在內(nèi)的油氣巨頭正在增加投資，在近?，F(xiàn)場部署機器人，這將推動全球機器人市場規(guī)模到2030年增長2180億美元。油氣行業(yè)使用的水下機器人主要有兩類，一類是ROV（遠程遙控機器人），可遙控并系在水面艦艇上；另一類是可預先編程、無需人工干預即可應對海底環(huán)境的AUV（自主水下機器人）。

水下機器人優(yōu)勢凸顯

截至2024年，全球海上平臺總數(shù)已達到1.2萬個，而近2800個平臺、1.85萬口井和8萬公里的海上管道計劃2030年前退役。水下環(huán)境會腐蝕這些逐漸老化的設施，氣候變化引起的海平面上升和洋流變化也會帶來額外危害。水下機器人的高效監(jiān)測能力為維護這些平臺提供了便利。

海底管道對油氣運輸至關重要，但給油氣工人帶來了巨大的安全挑戰(zhàn)。配備先進傳感器和人工智能導航的機器人系統(tǒng)可在水下環(huán)境連續(xù)運行，能提早發(fā)現(xiàn)腐蝕、泄漏或結構損壞等潛在問題，并幫助操作人員在問題擴大前主動解決問題，最大限度降低了潛水員的工作風險。機器人技術還大幅提高了安全標準，減少了與傳統(tǒng)維護流程相關的停機，在降低運營成本的同時優(yōu)化了生產(chǎn)率。此外，水下機器人還可以為海上基礎設施事故的善后處理提供幫助。2010年墨西哥灣深水地平線事故發(fā)生后，清理碎片、密封泄漏點和啟動防噴閥的工作就是由一批ROV來解決的。

油氣公司+技術供應商

近年來，隨著較淺水域的油氣田逐漸枯竭，油氣公司希望針對深水區(qū)加大勘探力度，紛紛與技術供應商展開合作，推動水下機器人多樣化。殼牌與遙控潛水器技術供應商Geo Oceans合作，運用ROV檢查浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置（FPSO）上的油罐，工人則留在岸上進行安全作業(yè)。道達爾能源與海洋工程公司Oceaneering去年已開始使用AUV檢查英國北海區(qū)域長達120公里的海底管道。

挪威科技大學研究人員與Equinor和挪威機器人開發(fā)公司Kongsberg Maritime AS去年合作開發(fā)了 Eelume水下機器人。Eelume水下機器人專為水下檢測和輕型維護而設計，可在水下環(huán)境持續(xù)工作無須頻繁返回水面。理論上來說，該機器人可在水下永久“生活”，實時響應維護需求。此外，挪威無人機公司Scoutdi開發(fā)的Scout 137無人機系統(tǒng)也是為檢查壓載水艙而設計的，可對密閉空間進行高效、細致的檢查，取代了存在安全風險的傳統(tǒng)人工檢查方式。

成本與復雜系統(tǒng)是最大挑戰(zhàn)

雖然取得了部分進步，但水下尖端機器人系統(tǒng)仍面臨挑戰(zhàn)。首先是成本問題。對于已在為高昂的海上作業(yè)成本而煩惱的油氣公司來說，水下機器人是額外投資。根據(jù)性能和特點，ROV和AUV的價格可高達幾百萬美元。挪威材料公司康斯伯格銷售副總裁里奇·帕特森表示，“海上基礎設施的維修費用往往高達幾百萬美元，但是財務成本是相對的，如果操作人員能用機器人防止事故發(fā)生，就能節(jié)省大量資金”。

美國休斯敦大學國際海底工程研究所教授亞倫·貝克爾也表示，“在水下油氣作業(yè)過程中，與機器人相連的水面艦艇是成本最高的部分，但隨著技術的進步，從地面基地對水下機器人進行控制已成為可能，而且隨著海上油氣作業(yè)活動的日益增加，投資是值得的”。

在成本問題的影響下，機器人的具體應用往往受到限制。美國技術公司Forum Energy Technologies（FET）系統(tǒng)支持經(jīng)理馬修·辛普森表示，需要謹慎使用ROV，并應對故障提前進行風險評估，是立即派遣ROV下海，還是等待合適的維護期，以避免潛在的停機時間和經(jīng)濟損失。

其次，水下的操作環(huán)境導致很難對機器人實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)工，需要經(jīng)驗豐富的操作員和檢測工程師來監(jiān)控實時視頻。但是機器人系統(tǒng)涉及液壓、高壓電、電子、光纖和機械等多個專業(yè)領域，且程序十分復雜，操作員不僅需要對這些領域有一定的知識儲備，而且要對工廠的運行參數(shù)、編程和控制機器人所需的復雜任務步驟有所掌握，才能實現(xiàn)對機器人的遠程控制。這就使得相應培訓必不可少，進一步提高了成本，也一定程度上制約了技術的發(fā)展。

通過與機器人相關的應用程序?qū)ζ溥M行控制可大幅簡化流程并降低門檻，但應用程序增加了出現(xiàn)故障的可能，也會抑制機器人的響應速度。對于需要實時調(diào)整或動態(tài)決策的操作而言，這些限制降低了機器人方案的整體有效性。

隨著集成到軟件中的大模型（LLM，如DeepSeek）的出現(xiàn)，這些障礙可能會逐漸減少。通過將自然語言處理功能集成到機器人軟件中，任務編程可像下達口頭指令一樣直觀。這就弱化了操作員的角色，減少了對大量培訓的需求，也降低了整個行業(yè)部署機器人的門檻。通過簡單的語音命令為機器人下達任務將成為可能，機器人管理也更方便。此外，在機器人系統(tǒng)使用LLM可能提高整個系統(tǒng)的適應性，使機器人能在更少的人工監(jiān)督下適應更動態(tài)和復雜的環(huán)境，彌合尖端技術與實際可用性之間的差距，為安全、高效的未來工業(yè)奠定基礎。

油氣公司智能機器人應用案例

?Equinor

在北海油田部署水下機器人，搭載高精度地震傳感器，能精準捕捉海底地質(zhì)結構的細微變化，并對采集的數(shù)據(jù)進行實時分析與處理。與此同時，它具備自主導航能力，可在復雜的海底地形中靈活穿梭，能高效完成海底地形測繪和油氣資源探測任務。與傳統(tǒng)勘探方式相比效率提升40%，成本降低30%。

?斯倫貝謝

推出基于人工智能的鉆井機器人，通過內(nèi)置的地質(zhì)數(shù)據(jù)分析模型對鉆頭反饋的地質(zhì)數(shù)據(jù)進行實時分析，如巖石硬度、地層壓力等，進而自動調(diào)整鉆井速度、壓力、角度等參數(shù)，確保鉆頭始終以最佳狀態(tài)鉆進。斯倫貝謝2024年財報顯示，鉆井機器人的應用使其鉆井成本降低了15%，鉆井周期縮短了20%。

?bp

在墨西哥灣深水油田部署智能水下生產(chǎn)系統(tǒng)，利用機器人技術實現(xiàn)了油井的遠程控制和無人化操作。水下機器人能夠在高壓低溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，通過遠程通信技術將采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)桨渡系目刂浦行摹？刂浦行牡墓ぷ魅藛T根據(jù)數(shù)據(jù)對油井進行遠程控制，實現(xiàn)了24小時不間斷生產(chǎn)。在提高生產(chǎn)效率的同時，該系統(tǒng)還減少了對海洋環(huán)境的影響，降低了因人為操作失誤導致環(huán)境污染的風險。

?殼 牌

在液化天然氣（LNG）運輸船上運用智能機器人進行貨艙檢查和維護。LNG運輸船貨艙環(huán)境特殊，對安全性要求極高，傳統(tǒng)的人工檢查效率低下且面臨一定安全風險。相比之下，智能機器人能在極端低溫和高濕度的貨艙環(huán)境下工作，通過高精度的傳感器和攝像頭對貨艙內(nèi)部進行全面檢查，能及時發(fā)現(xiàn)貨艙壁腐蝕、管道泄漏，以及貨物存儲狀態(tài)異常等問題。這一應用有效保障了LNG 運輸船的安全和效率，減少了因貨艙問題導致的運輸延誤和安全事故。

?沙特阿美

在煉廠部署智能巡檢機器人，承擔設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的重要任務。煉廠設備眾多、運行環(huán)境復雜，傳統(tǒng)人工巡檢難以做到全面、及時，智能巡檢機器人能根據(jù)預設程序自主規(guī)劃巡檢路線，在煉廠內(nèi)穿梭自如。智能巡檢機器人搭載了多種先進傳感器，如紅外傳感器、振動傳感器、氣體傳感器等，能實時采集設備的溫度、振動、氣體泄漏等數(shù)據(jù)，并通過內(nèi)置數(shù)據(jù)分析算法進行分析。一旦發(fā)現(xiàn)設備存在潛在故障，機器人會及時預警，并提供詳細的故障診斷報告，幫助維修人員快速定位和解決問題，有效避免了非計劃停機，保障了煉廠的正常生產(chǎn)。

?道達爾能源

在海上油氣平臺應用智能清洗機器人。在海水和海風的長期侵蝕下，海上油氣平臺和設備容易積累污垢和腐蝕物。智能清洗機器人能在高空和狹小空間靈活作業(yè)，通過高壓水槍、刷子等工具對平臺和設備進行清洗。此外，智能清洗機器人還配備了智能控制系統(tǒng)，能根據(jù)污垢分布情況自動調(diào)整清洗參數(shù)，在保障清洗效果的同時，最大限度降低了人工清洗的風險和成本。（趙 華）

仿生機器人：推動陸上作業(yè)自動化

據(jù)標普全球近日報道，在美國加利福尼亞州的雪佛龍El Segundo煉廠，一個名為Spot的機器狗每日都對管道、水泵和變壓器進行巡視，檢查所有設備是否正常工作。它是該煉廠眾多地面機器人中的一員，這類型的機器人正日益改變油氣公司從陸地、海上和空中監(jiān)控資產(chǎn)的方式。

近年來，油氣公司使用巡檢機器人的場景越來越廣泛。它們不僅能提升監(jiān)測效率，而且能降低工人在海上石油平臺等危險環(huán)境中工作的風險。數(shù)據(jù)分析公司Global Data的油氣分析師安森·費爾南德斯稱，“現(xiàn)在大量機器人被部署到油氣作業(yè)過程中，包括地面爬行器、四足機器人、空中無人機、自主水下航行器和遙控車等”。

Spot是最先進的地面機器人之一，它可以爬樓梯、跨過管道、穿過狹小空間，甚至可以側向移動。雪佛龍使用這些機器人進行每日例行檢查，它們可以收集更詳細、精確的數(shù)據(jù)，并為預測性維護提供數(shù)據(jù)。Spot還配備了熱像儀、聲波檢測儀、氣體探測器和遠程傳感器，可以讀取儀表、檢查油箱液位，并探測電氣設備的性能，然后對所有數(shù)據(jù)進行分析。

雪佛龍機器人工程師瑪麗葉·潘漢表示：“地面機器人提供的數(shù)據(jù)更細致、微觀，也減少了人工采集數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的錯誤或誤差。如今，我們可以從更小的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)設備狀態(tài)的微妙變化?！?/p>

雪佛龍開始使用機器人檢查儲油罐。過去檢查儲油罐需要將儲油罐內(nèi)的水抽干，然后派工人手動檢查罐底的完整性。現(xiàn)在，雪佛龍可以派攜帶實時攝像頭、先進傳感器的機器人，對儲油罐進行更精確的檢查。此外，儲油罐也不需要排水和排氣，節(jié)省了停工時間，也降低了工人面臨的風險。

雪佛龍并不是唯一嘗試使用動物型機器人的油氣公司。巴西國家石油公司已在浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置（FPSO）上使用動物型巡邏機器人進行類似的檢查。除了讀取儀器和檢查異常情況，巡邏機器人還使用高分辨率相機和激光成像技術繪制船舶基礎設施的圖像和三維點云。據(jù)制造該機器人的ANYbotics公司稱，巴西國油未來可利用這些數(shù)據(jù)為船只創(chuàng)建“數(shù)字雙胞胎”（指物理對象的虛擬復制，可幫助企業(yè)在虛擬環(huán)境中進行優(yōu)化和測試）。

殼牌則在德國部署了一整隊機器人“工人”，包括1個仿犬機器人、3個履帶式機器人和1架小型無人機。殼牌試圖完全利用機器人來管理萊茵煉廠，它們各有專長，履帶式機器人可在有爆炸危險的區(qū)域進行檢查，仿犬機器人可在樓梯和狹窄的區(qū)域進行讀數(shù)，無人機可在油罐區(qū)的屋頂和其他有爆炸危險的地方進行檢查。

機器人技術將持續(xù)推動油氣行業(yè)發(fā)展

本報訊 數(shù)據(jù)分析公司Global Data近日表示，為提高作業(yè)安全性和效率，油氣行業(yè)已成為機器人技術的重要使用者。配備先進技術的機器人正產(chǎn)生越來越多的積極成果，將持續(xù)推動油氣產(chǎn)業(yè)自動化、智能化。

Global Data油氣分析師拉文杜拉·普拉尼克表示：“事實證明，機器人在生產(chǎn)設施中執(zhí)行復雜任務時非常有價值，可以保護工人免受危險作業(yè)環(huán)境的影響，并降低代價高昂的停工的可能性。因此，Equinor、道達爾能源和殼牌等公司正在近?，F(xiàn)場部署機器人與人類并肩工作。”

與此同時，Global Data也表示，推廣機器人技術也有風險。機器人技術不是油氣公司的核心專業(yè)領域，擁有一支具備基本技能的員工隊伍仍是油氣公司需要克服的挑戰(zhàn)。此外，隨著技術部署的增加，數(shù)據(jù)安全風險也在上升。通過與技術專家的合作、定期的網(wǎng)絡安全意識培訓，油氣公司或許可以規(guī)避相關風險。

來源：中國石化新聞網(wǎng)?