編者按

作為驅(qū)動(dòng)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重要能源，鋰電池被認(rèn)為是未來油氣行業(yè)應(yīng)用人型機(jī)器人的動(dòng)力來源。近日，能源咨詢公司伍德麥肯茲公布全球鋰電市場(chǎng)報(bào)告，引起業(yè)界對(duì)油氣行業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的關(guān)注。本期專題將介紹國際油氣公司目前運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)的案例，一窺油氣行業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用前景。

本版文字除署名外由本報(bào)記者 王鈺杰 提供

水下機(jī)器人：前景光明

據(jù)近海技術(shù)網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道， 鑒于氣候變化對(duì)深海環(huán)境的影響不斷加劇，海上平臺(tái)和管道狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的重要性日益提升。因此，包括道達(dá)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(chǎng)部署機(jī)器人，這將推動(dòng)全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模到2030年增長2180億美元。油氣行業(yè)使用的水下機(jī)器人主要有兩類，一類是ROV（遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人），可遙控并系在水面艦艇上；另一類是可預(yù)先編程、無需人工干預(yù)即可應(yīng)對(duì)海底環(huán)境的AUV（自主水下機(jī)器人）。

水下機(jī)器人優(yōu)勢(shì)凸顯

截至2024年，全球海上平臺(tái)總數(shù)已達(dá)到1.2萬個(gè)，而近2800個(gè)平臺(tái)、1.85萬口井和8萬公里的海上管道計(jì)劃2030年前退役。水下環(huán)境會(huì)腐蝕這些逐漸老化的設(shè)施，氣候變化引起的海平面上升和洋流變化也會(huì)帶來額外危害。水下機(jī)器人的高效監(jiān)測(cè)能力為維護(hù)這些平臺(tái)提供了便利。

海底管道對(duì)油氣運(yùn)輸至關(guān)重要，但給油氣工人帶來了巨大的安全挑戰(zhàn)。配備先進(jìn)傳感器和人工智能導(dǎo)航的機(jī)器人系統(tǒng)可在水下環(huán)境連續(xù)運(yùn)行，能提早發(fā)現(xiàn)腐蝕、泄漏或結(jié)構(gòu)損壞等潛在問題，并幫助操作人員在問題擴(kuò)大前主動(dòng)解決問題，最大限度降低了潛水員的工作風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)器人技術(shù)還大幅提高了安全標(biāo)準(zhǔn)，減少了與傳統(tǒng)維護(hù)流程相關(guān)的停機(jī)，在降低運(yùn)營成本的同時(shí)優(yōu)化了生產(chǎn)率。此外，水下機(jī)器人還可以為海上基礎(chǔ)設(shè)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(diǎn)和啟動(dòng)防噴閥的工作就是由一批ROV來解決的。

油氣公司+技術(shù)供應(yīng)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(duì)深水區(qū)加大勘探力度，紛紛與技術(shù)供應(yīng)商展開合作，推動(dòng)水下機(jī)器人多樣化。殼牌與遙控潛水器技術(shù)供應(yīng)商Geo Oceans合作，運(yùn)用ROV檢查浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置（FPSO）上的油罐，工人則留在岸上進(jìn)行安全作業(yè)。道達(dá)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(dá)120公里的海底管道。

挪威科技大學(xué)研究人員與Equinor和挪威機(jī)器人開發(fā)公司Kongsberg Maritime AS去年合作開發(fā)了 Eelume水下機(jī)器人。Eelume水下機(jī)器人專為水下檢測(cè)和輕型維護(hù)而設(shè)計(jì)，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(jī)器人可在水下永久“生活”，實(shí)時(shí)響應(yīng)維護(hù)需求。此外，挪威無人機(jī)公司Scoutdi開發(fā)的Scout 137無人機(jī)系統(tǒng)也是為檢查壓載水艙而設(shè)計(jì)的，可對(duì)密閉空間進(jìn)行高效、細(xì)致的檢查，取代了存在安全風(fēng)險(xiǎn)的傳統(tǒng)人工檢查方式。

成本與復(fù)雜系統(tǒng)是最大挑戰(zhàn)

雖然取得了部分進(jìn)步，但水下尖端機(jī)器人系統(tǒng)仍面臨挑戰(zhàn)。首先是成本問題。對(duì)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(jī)器人是額外投資。根據(jù)性能和特點(diǎn)，ROV和AUV的價(jià)格可高達(dá)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(chǔ)設(shè)施的維修費(fèi)用往往高達(dá)幾百萬美元，但是財(cái)務(wù)成本是相對(duì)的，如果操作人員能用機(jī)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(xué)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(jī)器人相連的水面艦艇是成本最高的部分，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，從地面基地對(duì)水下機(jī)器人進(jìn)行控制已成為可能，而且隨著海上油氣作業(yè)活動(dòng)的日益增加，投資是值得的”。

在成本問題的影響下，機(jī)器人的具體應(yīng)用往往受到限制。美國技術(shù)公司Forum Energy Technologies（FET）系統(tǒng)支持經(jīng)理馬修·辛普森表示，需要謹(jǐn)慎使用ROV，并應(yīng)對(duì)故障提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，是立即派遣ROV下海，還是等待合適的維護(hù)期，以避免潛在的停機(jī)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。

其次，水下的操作環(huán)境導(dǎo)致很難對(duì)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)工，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員和檢測(cè)工程師來監(jiān)控實(shí)時(shí)視頻。但是機(jī)器人系統(tǒng)涉及液壓、高壓電、電子、光纖和機(jī)械等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，且程序十分復(fù)雜，操作員不僅需要對(duì)這些領(lǐng)域有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，而且要對(duì)工廠的運(yùn)行參數(shù)、編程和控制機(jī)器人所需的復(fù)雜任務(wù)步驟有所掌握，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制。這就使得相應(yīng)培訓(xùn)必不可少，進(jìn)一步提高了成本，也一定程度上制約了技術(shù)的發(fā)展。

通過與機(jī)器人相關(guān)的應(yīng)用程序?qū)ζ溥M(jìn)行控制可大幅簡(jiǎn)化流程并降低門檻，但應(yīng)用程序增加了出現(xiàn)故障的可能，也會(huì)抑制機(jī)器人的響應(yīng)速度。對(duì)于需要實(shí)時(shí)調(diào)整或動(dòng)態(tài)決策的操作而言，這些限制降低了機(jī)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(huì)逐漸減少。通過將自然語言處理功能集成到機(jī)器人軟件中，任務(wù)編程可像下達(dá)口頭指令一樣直觀。這就弱化了操作員的角色，減少了對(duì)大量培訓(xùn)的需求，也降低了整個(gè)行業(yè)部署機(jī)器人的門檻。通過簡(jiǎn)單的語音命令為機(jī)器人下達(dá)任務(wù)將成為可能，機(jī)器人管理也更方便。此外，在機(jī)器人系統(tǒng)使用LLM可能提高整個(gè)系統(tǒng)的適應(yīng)性，使機(jī)器人能在更少的人工監(jiān)督下適應(yīng)更動(dòng)態(tài)和復(fù)雜的環(huán)境，彌合尖端技術(shù)與實(shí)際可用性之間的差距，為安全、高效的未來工業(yè)奠定基礎(chǔ)。

油氣公司智能機(jī)器人應(yīng)用案例

?Equinor

在北海油田部署水下機(jī)器人，搭載高精度地震傳感器，能精準(zhǔn)捕捉海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與處理。與此同時(shí)，它具備自主導(dǎo)航能力，可在復(fù)雜的海底地形中靈活穿梭，能高效完成海底地形測(cè)繪和油氣資源探測(cè)任務(wù)。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(jī)器人，通過內(nèi)置的地質(zhì)數(shù)據(jù)分析模型對(duì)鉆頭反饋的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，如巖石硬度、地層壓力等，進(jìn)而自動(dòng)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(jìn)。斯倫貝謝2024年財(cái)報(bào)顯示，鉆井機(jī)器人的應(yīng)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(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)了油井的遠(yuǎn)程控制和無人化操作。水下機(jī)器人能夠在高壓低溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，通過遠(yuǎn)程通信技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨渡系目刂浦行??？刂浦行牡墓ぷ魅藛T根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)油井進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了24小時(shí)不間斷生產(chǎn)。在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，該系統(tǒng)還減少了對(duì)海洋環(huán)境的影響，降低了因人為操作失誤導(dǎo)致環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

?殼 牌

在液化天然氣（LNG）運(yùn)輸船上運(yùn)用智能機(jī)器人進(jìn)行貨艙檢查和維護(hù)。LNG運(yùn)輸船貨艙環(huán)境特殊，對(duì)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(fēng)險(xiǎn)。相比之下，智能機(jī)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(duì)貨艙內(nèi)部進(jìn)行全面檢查，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)貨艙壁腐蝕、管道泄漏，以及貨物存儲(chǔ)狀態(tài)異常等問題。這一應(yīng)用有效保障了LNG 運(yùn)輸船的安全和效率，減少了因貨艙問題導(dǎo)致的運(yùn)輸延誤和安全事故。

?沙特阿美

在煉廠部署智能巡檢機(jī)器人，承擔(dān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的重要任務(wù)。煉廠設(shè)備眾多、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)人工巡檢難以做到全面、及時(shí)，智能巡檢機(jī)器人能根據(jù)預(yù)設(shè)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(jī)器人搭載了多種先進(jìn)傳感器，如紅外傳感器、振動(dòng)傳感器、氣體傳感器等，能實(shí)時(shí)采集設(shè)備的溫度、振動(dòng)、氣體泄漏等數(shù)據(jù)，并通過內(nèi)置數(shù)據(jù)分析算法進(jìn)行分析。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在潛在故障，機(jī)器人會(huì)及時(shí)預(yù)警，并提供詳細(xì)的故障診斷報(bào)告，幫助維修人員快速定位和解決問題，有效避免了非計(jì)劃停機(jī)，保障了煉廠的正常生產(chǎn)。

?道達(dá)爾能源

在海上油氣平臺(tái)應(yīng)用智能清洗機(jī)器人。在海水和海風(fēng)的長期侵蝕下，海上油氣平臺(tái)和設(shè)備容易積累污垢和腐蝕物。智能清洗機(jī)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(duì)平臺(tái)和設(shè)備進(jìn)行清洗。此外，智能清洗機(jī)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(dòng)調(diào)整清洗參數(shù)，在保障清洗效果的同時(shí)，最大限度降低了人工清洗的風(fēng)險(xiǎn)和成本。（趙 華）

仿生機(jī)器人：推動(dòng)陸上作業(yè)自動(dòng)化

據(jù)標(biāo)普全球近日?qǐng)?bào)道，在美國加利福尼亞州的雪佛龍El Segundo煉廠，一個(gè)名為Spot的機(jī)器狗每日都對(duì)管道、水泵和變壓器進(jìn)行巡視，檢查所有設(shè)備是否正常工作。它是該煉廠眾多地面機(jī)器人中的一員，這類型的機(jī)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(jī)器人的場(chǎng)景越來越廣泛。它們不僅能提升監(jiān)測(cè)效率，而且能降低工人在海上石油平臺(tái)等危險(xiǎn)環(huán)境中工作的風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)據(jù)分析公司Global Data的油氣分析師安森·費(fèi)爾南德斯稱，“現(xiàn)在大量機(jī)器人被部署到油氣作業(yè)過程中，包括地面爬行器、四足機(jī)器人、空中無人機(jī)、自主水下航行器和遙控車等”。

Spot是最先進(jìn)的地面機(jī)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(cè)向移動(dòng)。雪佛龍使用這些機(jī)器人進(jìn)行每日例行檢查，它們可以收集更詳細(xì)、精確的數(shù)據(jù)，并為預(yù)測(cè)性維護(hù)提供數(shù)據(jù)。Spot還配備了熱像儀、聲波檢測(cè)儀、氣體探測(cè)器和遠(yuǎn)程傳感器，可以讀取儀表、檢查油箱液位，并探測(cè)電氣設(shè)備的性能，然后對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

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

雪佛龍開始使用機(jī)器人檢查儲(chǔ)油罐。過去檢查儲(chǔ)油罐需要將儲(chǔ)油罐內(nèi)的水抽干，然后派工人手動(dòng)檢查罐底的完整性?，F(xiàn)在，雪佛龍可以派攜帶實(shí)時(shí)攝像頭、先進(jìn)傳感器的機(jī)器人，對(duì)儲(chǔ)油罐進(jìn)行更精確的檢查。此外，儲(chǔ)油罐也不需要排水和排氣，節(jié)省了停工時(shí)間，也降低了工人面臨的風(fēng)險(xiǎn)。

雪佛龍并不是唯一嘗試使用動(dòng)物型機(jī)器人的油氣公司。巴西國家石油公司已在浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置（FPSO）上使用動(dòng)物型巡邏機(jī)器人進(jìn)行類似的檢查。除了讀取儀器和檢查異常情況，巡邏機(jī)器人還使用高分辨率相機(jī)和激光成像技術(shù)繪制船舶基礎(chǔ)設(shè)施的圖像和三維點(diǎn)云。據(jù)制造該機(jī)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(duì)象的虛擬復(fù)制，可幫助企業(yè)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行優(yōu)化和測(cè)試）。

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

機(jī)器人技術(shù)將持續(xù)推動(dòng)油氣行業(yè)發(fā)展

本報(bào)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(jī)器人技術(shù)的重要使用者。配備先進(jìn)技術(shù)的機(jī)器人正產(chǎn)生越來越多的積極成果，將持續(xù)推動(dòng)油氣產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、智能化。

Global Data油氣分析師拉文杜拉·普拉尼克表示：“事實(shí)證明，機(jī)器人在生產(chǎn)設(shè)施中執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時(shí)非常有價(jià)值，可以保護(hù)工人免受危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境的影響，并降低代價(jià)高昂的停工的可能性。因此，Equinor、道達(dá)爾能源和殼牌等公司正在近?，F(xiàn)場(chǎng)部署機(jī)器人與人類并肩工作?！?/p>

與此同時(shí)，Global Data也表示，推廣機(jī)器人技術(shù)也有風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)器人技術(shù)不是油氣公司的核心專業(yè)領(lǐng)域，擁有一支具備基本技能的員工隊(duì)伍仍是油氣公司需要克服的挑戰(zhàn)。此外，隨著技術(shù)部署的增加，數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)也在上升。通過與技術(shù)專家的合作、定期的網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)培訓(xùn)，油氣公司或許可以規(guī)避相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

來源：中國石化新聞網(wǎng)?