海洋工程裝備向智能化發展
海工裝備智能化是指利用傳感器、通信、物聯網、互聯網等技術手段,自動感知和獲得海工裝備自身、海洋環境、井口條件、油氣質量等方面的信息和數據,并基于計算機技術、自動控制技術和大數據處理和分析技術,在海洋油氣勘探、生產、管理、維護保養等方面實現智能化運行,以使海洋油氣開發更加安全、更加環保、更加經濟和更加可靠,具有實時監測、分析成像,以及智能管控的特征。
(一)、實時監測
實時監測是指在不影響設備正常運行的前提下,實時獲得海工裝備和相關設備的運行情況、健康狀態,以及周圍環境條件和油氣情況的實時變化數據。實時監測的數據獲得是后續自動分析和智能管控的基礎。
不同類型的監測系統已成為海上油氣開發中不可缺少的裝備,對海洋環境監測系統、水下作業監控系統、海洋平臺水處理系統、水下作業潛器、水下設施應急維修設備等水下作業安全及環境監測裝備技術提出了更迫切的需求,也是目前和未來一段時間的技術熱點。2016年OTC的新技術發明獎就授予了多項監測技術相關產品:包括BAKER HUGHES公司的Integrity eXplorer ™水泥評估服務,運用電磁—聲換能器的傳感器技術實時測量水泥強度;HALLIBURTON公司的BaraLogix™鉆井液體檢測器,在鉆井過程中該設備能夠提供實時鉆井液數據,為鉆井過程中決策的制定提供有效數據支持。此外,今年以來,斯倫貝謝公司推出了新的井下流體流量實時監測工具——ACTive Q,該工具一次下鉆即可實現對井下流體注入進行實時監測和評估;Pulse Structural Monitoring公司推出了第三代水下設備監測系統--INTEGRIpod NXT系統,該系統能夠監測和記錄水下設備(防噴器組、井口裝置、控制系統和錨繩等)的三維加速度、二維角速度和一維傾角等參數,能夠幫助作業人員即時決策。
(二)、分析成像
分析成像是將海洋油氣開發中實時監測、采集的數據向可讀、可視性知識轉化的前提,主要目的是建立統一、緊湊和語義的數據表示,從而為后續的海工裝備智能管控奠定基礎。
分析成像在海洋油氣開發活動中運用廣闊,尤其是井底成像技術以及大數據分析技術。2015年OTC的新技術發明獎就曾授予了Schlumberger公司開發的GeoSphere油藏隨鉆映射服務,該服務能夠顯示井筒之外100多英尺(30米)的地質儲層和油水界面;以及Schlumberger公司開發的Quanta Geo油藏地質服務,能夠在油基泥漿下提供非常詳細的成像技術。此外,今年以來有多個地震數據分析軟件發布:Cegal公司發布了Blueback地震數據管理軟件,該軟件可以對一系列的地球科學應用產生的地震數據進行全生命周期的管理;Nervana System公司將人工智能技術引入到油氣行業用于地震數據分析,利用人工神經網絡根據地震研究數據發現油氣資源。
(三)、智能管控
智能管控是指可根據海洋油氣開發情況對海工裝備和相關設備進行遠程實時控制,如遠程開關閥門、熄火、斷電安全處理、調整鉆井進程、實時規劃航線等。
不同設備的智能管控系統已經成為了海工裝備上不可缺少的一部分,不僅是自動駕駛、遠程控制等提高工作效率的必要手段,也是提高作業安全的重要途徑之一。2016年OTC的新技術發明獎就授予了Oceaneering公司的遙控駕駛及自動化控制技術(RPACT),該技術可以通過衛星或無線網絡連接,建立對ROV的控制;以及OES公司的DOPP墜物管理程序,該程序能夠有效支持和提高墜物防治方案的傳播和落實,為井場的墜物防治管理提供全新的思路和手段。
總結:隨著現代科學技術的發展,特別是互聯網技術、大數據分析技術、人工智能技術、模糊數學理論以及人神經網絡技術的發展,工業產品正從“數控一代”向“智能一代”躍進,在海洋工程裝備領域亦是如此。大數據時代背景下,海洋油氣開發的智能化已經成為當今海工裝備制造與海洋油氣開發領域發展的必然趨勢。