随着第三次工业革命信息技术产业的蓬勃发展,以及第四次工业革命智能化时代的到来,无人装备制造领域取得了长足进步。其中,无人机和无人驾驶汽车已逐步融入人们的日常生活,而在海洋油气勘探开发领域,无人作业装备同样正经历着快速的发展与演进。
(1)海洋无人驻守生产平台。海上无人平台是海上无人驻守生产平台的简称,是为海上油气资源开发提供一系列兼具成本效益和生产效率的解决方案。针对海上油气开发,海上无人平台具有比较明显的优势。
1993年,中国建造成第一座海上无人平台——渤海渤中34-4WP。渤中34-4WP平台不设应急柴油发电系统,只有来自有人平台的动力电缆;用有人平台上的压井泵,通过海底输油管道进行远距离压井作业;用造价相对很低的电动葫芦代替吊机;用泡沫系统代替常规的海水系统;用节省面积和钢材的三腿平台代替常规的四腿平台;采用计算机通信,通过有人平台的终端对平台进行监测和遥控。
1996年起,胜利油田作为中国最早开展海油陆采和滩浅海石油开发的油田之一,着手海上自动化测控系统的设计。随后10多年,胜利油田组织科研力量对从硬件配置到软件开发等多个环节进行集中攻关,终于成功研发了完全拥有自主知识产权的无人值守采油平台安全生产监控系统,实现了无人值守采油平台数据采集与监控(SCADA)技术在国内滩海油田大面积应用,基本实现了全部平台无人值守。
2019年,中国海油在番禺油田区块进行井口平台无人化改造,这是中国海油深圳地区的第一个海上无人平台。
全球无人平台几乎分布于世界上所有油气活跃海域,有近7000个平台中约23%(约1600座)的平台为无人值守平台。在全球范围内正在推进有人平台无人化改造。
(2)海洋无人船舶。无人船是无人水面航行器(UnmanSurfaceVehicle,简称USV)的简称。广义的无人船是指一种可执行某类指定任务,并基于任务目的进行功能、性能设计的水面机器人;狭义的无人船则是指具有一定机动能力的水面自主、半自主遥控搭载体。
国外在无人船技术成熟度方面领先国内,美国等发达国家高度重视自主型USV发展,持续大力投入。其中美国USV数量约占世界总数的50%,在反潜、反水雷、情报侦察、海洋环境调查等领域发挥了重要作用,并着手进行多种无人作业装备协同作业研究。
国内无人船领域起步晚,但技术进步明显。哈尔滨工程大学在科技部“863项目”支持下研发了“天行一号”无人船,复合动力推进,航速超过50节,具备自主完成地形地貌测绘、水文气象信息采集能力。中国第34次南极科考船首次使用海底探测无人船对罗斯海难言岛周边进行全覆盖水深地形测量,为新站建设时雪龙号锚地选址提供依据。
在多种无人装备技术成熟的基础上,航天、航空、水面、水下多领域合作,多种无人装备协同作业将变成现实。
(3)大型无人平台。无人船技术大多应用于小型船舶或轻型船舶,主要技术集中为船舶的自动化航行、数据传输、远程操控等,大型重载平台如半潜式钻井平台、钻井船等,还没能实现无人化,其原因:一是大型重载装备的操控难度更大,需要监控的数据更多,自动化更复杂;二是大型作业装备的作业操作也需要无人化操作系统,这又是另一套复杂的系统;三是大型重载装备的安全性能要求更高,一旦失控,会造成更大经济损失,所以精准性要求更高。
虽然大型重载装备的无人化仍然存在未解难题,相信不久的将来,无人值守半潜式钻井平台也会走进人们的视野。