智能机器人：油气行业的“变形金刚”
作为驱动机器人技术发展的重要能源，锂电池被认为是未来油气行业应用人型机器人的动力来源。近日，能源咨询公司伍德麦肯兹公布全球锂电市场报告，引起业界对油气行业机器人技术应用与发展的关注。本期专题将介绍国际油气公司目前运用机器人技术的案例，一窥油气行业机器人技术的应用前景。
据近海技术网近日报道， 鉴于气候平均状态随时间的变化对深海环境的影响不断加剧，海上平台和管道状态实时数据的重要性日益提升。因此，包括道达尔能源、Equinor（挪威国家石油公司）和壳牌在内的油气巨头正在增加投资，在近海现场部署机器人，这将推动全球机器人市场规模到2030年增长2180亿美元。油气行业使用的水下机器人主要有两类，一类是ROV（远程遥控机器人），可遥控并系在水面舰艇上；另一类是可预先编程、无需人工干预即可应对海底环境的AUV（自主水下机器人）。
截至2024年，全球海上平台总数已达到1.2万个，而近2800个平台、1.85万口井和8万公里的海上管道计划2030年前退役。水下环境会腐蚀这些逐渐老化的设施，气候平均状态随时间的变化引起的海平面上升和洋流变化也会带来额外危害。水下机器人的高效监测能力为维护这一些平台提供了便利。
海底管道对油气运输至关重要，但给油气工人带来了巨大的安全挑战。配备先进传感器和人工智能导航的机器人系统可在水下环境连续运行，能提早发现腐蚀、泄漏或结构损坏等潜在问题，并帮助操作人员在问题扩大前主动处理问题，最大限度降低了潜水员的工作风险。机器人技术还大幅度提高了安全标准，减少了与传统维护流程相关的停机，在降低经营成本的同时优化了生产率。此外，水下机器人还可以为海上基础设施事故的善后处理提供帮助。2010年墨西哥湾深水地平线事故发生后，清理碎片、密封泄漏点和启动防喷阀的工作就是由一批ROV来解决的。
近年来，随着较浅水域的油气田逐渐枯竭，油气公司希望针对深水区加大勘探力度，纷纷与技术供应商展开合作，推动水下机器人多样化。壳牌与遥控潜水器技术供应商Geo Oceans合作，运用ROV检查浮式生产储油卸油装置（FPSO）上的油罐，工人则留在岸上进行安全作业。道达尔能源与海洋工程公司Oceaneering去年已开始使用AUV检查英国北海区域长达120公里的海底管道。
挪威科技大学研究人员与Equinor和挪威机器人开发公司Kongsberg Maritime AS去年合作开发了 Eelume水下机器人。Eelume水下机器人专为水下检测和轻型维护而设计，可在水下环境持续工作无须频繁返回水面。理论上来说，该机器人可在水下永久“生活”，实时响应维护需求。此外，挪威无人机公司Scoutdi开发的Scout 137无人机系统也是为检查压载水舱而设计的，可对密闭空间进行高效、细致的检查，取代了存在安全风险的传统人工检查方式。
虽然取得了部分进步，但水下尖端机器人系统仍面临挑战。首先是成本问题。对于已在为高昂的海上作业成本而烦恼的油气公司来说，水下机器人是额外投资。根据性能和特点，ROV和AUV的价格可高达几百万美元。挪威材料公司康斯伯格销售副总裁里奇·帕特森表示，“海上基础设施的维修费用往往高达几百万美元，但是财务成本是相对的，如果操作人员能用机器人防止事故发生，就能节省大量资金”。
美国休斯敦大学国际海底工程研究所教授亚伦·贝克尔也表示，“在水下油气作业过程中，与机器人相连的水面舰艇是成本最高的部分，但随技术的进步，从地面基地对水下机器人来控制已成为可能，而且随着海上油气作业活动的日益增加，投资是值得的”。
在成本问题的影响下，机器人的具体应用往往受到限制。美国技术公司Forum Energy Technologies（FET）系统支持经理马修·辛普森表示，需要谨慎使用ROV，并应对故障提前进行风险评估，是立即派遣ROV下海，还是等待合适的维护期，以避免潜在的停机时间和经济损失。
其次，水下的操作环境导致很难对机器人实现现场监工，需要经验比较丰富的操作员和检测工程师来监控实时视频。但是机器人系统涉及液压、高压电、电子、光纤和机械等多个专业领域，且程序十分复杂，操作员不仅需要对这些领域有一定的知识储备，而且要对工厂的运行参数、编程和控制机器人所需的复杂任务步骤有所掌握，才能实现对机器人的远程控制。这就使得相应培训必不可少，进一步提升了成本，也某些特定的程度上制约了技术的发展。
通过与机器人相关的应用程序对其进行控制可大幅简化流程并降低门槛，但应用程序增加了发生故障的可能，也会抑制机器人的响应速度。对需要实时调整或动态决策的操作而言，这些限制降低了机器人方案的整体有效性。
随着集成到软件中的大模型（LLM，如DeepSeek）的出现，这些障碍可能会慢慢地减少。通过将自然语言处理功能集成到机器人软件中，任务编程可像下达口头指令一样直观。这就弱化了操作员的角色，减少了对大量培训的需求，也降低了整个行业部署机器人的门槛。通过简单的语音命令为机器人下达任务将成为可能，机器人管理也更方便。此外，在机器人系统使用LLM可能提高总系统的适应性，使机器人能在更少的人工监督下适应更动态和复杂的环境，弥合尖端技术与实际可用性之间的差距，为安全、高效的未来工业奠定基础。
在北海油田部署水下机器人，搭载高精度地震传感器，能精准捕捉海底地质结构的细微变化，并对采集的数据来进行实时分析与处理。与此同时，它具备自主导航能力，可在复杂的海底地形中灵活穿梭，能高效完成海底地形测绘和油气资源探测任务。与传统勘探方式相比效率提升40%，成本降低30%。
推出基于AI的钻井机器人，通过内置的地质数据分析模型对钻头反馈的地质数据来进行实时分析，如岩石硬度、地层压力等，进而自动调整钻井速度、压力、角度等参数，确保钻头始终以最佳状态钻进。斯伦贝谢2024年财报显示，钻井机器人的应用使其钻井成本降低了15%，钻井周期缩短了20%。
在墨西哥湾深水油田部署智能水下生产系统，利用机器人技术实现了油井的远程控制和无人化操作。水下机器人能够在高压低温度的环境下稳定工作，通过远程通信技术将采集到的数据实时传输到岸上的控制中心。控制中心的工作人员依据数据对油井进行远程控制，实现了24小时不间断生产。在提高生产效率的同时，该系统还减少了对海洋环境的影响，降低了因人为操作失误导致环境污染的风险。
在液化天然气（LNG）运输船上运用智能机器人进行货舱检查和维护。LNG运输船货舱环境特殊，对安全性要求极高，传统的人工检查效率低下且面临一定安全风险。相比之下，智能机器人能在极端低温和高湿度的货舱环境下工作，通过高精度的传感器和摄像头对货舱内部做全面检查，能及时有效地发现货舱壁腐蚀、管道泄漏，以及货物存储状态异常等问题。这一应用有效保障了LNG 运输船的安全和效率，减少了因货舱问题导致的运输延误和安全事故。
在炼厂部署智能巡检机器人，承担设备状态监测和故障诊断的重要任务。炼厂设备众多、运行环境复杂，传统人工巡检难以做到全面、及时，智能巡检机器人能根据预设程序自主规划巡检路线，在炼厂内穿梭自如。智能巡检机器人搭载了多种先进传感器，如红外传感器、振动传感器、气体传感器等，能实时采集设备的温度、振动、气体泄漏等数据，并通过内置数据分析算法做多元化的分析。一经发现设备存在潜在故障，机器人会及时预警，并提供详细的故障诊断报告，帮助修东西的人快速定位和解决实际问题，有很大成效避免了非计划停机，保障了炼厂的正常生产。
在海上油气平台应用智能清洗机器人。在海水和海风的长期侵蚀下，海上油气平台和设备容易积累污垢和腐蚀物。智能清洗机器人能在高空和狭窄拥挤的空间灵活作业，通过高压水枪、刷子等工具对平台和设备做清洗。此外，智能清洗机器人还配备了智能控制管理系统，能根据污垢分布情况自动调整清洗参数，在保障清理洗涤效果的同时，最大限度降低了人工清洗的风险和成本。（赵 华）
据标普全球近日报道，在美国加利福尼亚州的雪佛龙El Segundo炼厂，一个名为Spot的机器狗每日都对管道、水泵与变压器进行巡视，检查所有设备是不是正常工作。它是该炼厂众多地面机器人中的一员，这类型的机器人正日益改变油气公司从陆地、海上和空中监控资产的方式。
近年来，油气公司使用巡检机器人的场景愈来愈普遍。它们不仅能提升监测效率，而且能降低工人在海上石油平台等危险环境中工作的风险。数据分析公司Global Data的油气分析师安森·费尔南德斯称，“现在大量机器人被部署到油气作业过程中，包括地面爬行器、四足机器人、空中无人机、自主水下航行器和遥控车等”。
Spot是最先进的地面机器人之一，它可以爬楼梯、跨过管道、穿过狭窄拥挤的空间，还可以侧向移动。雪佛龙使用这一些机器人进行每日例行检查，它们能收集更详细、精确的数据，并为预测性维护提供数据。Spot还配备了热像仪、声波检测仪、气体探测器和远程传感器，可以读取仪表、检查油箱液位，并探测电气设备的性能，然后对所有数据来进行分析。
雪佛龙机器人工程师玛丽叶·潘汉表示：“地面机器人提供的数据更细致、微观，也减少了人工采集数据也许会出现的错误或误差。如今，我们大家可以从更小的数据中发现设备状态的微妙变化。”
雪佛龙开始使用机器人检查储油罐。过去检查储油罐需要将储油罐内的水抽干，然后派工人手动检查罐底的完整性。现在，雪佛龙可以派携带实时摄像头、先进传感器的机器人，对储油罐进行更精确的检查。此外，储油罐也不需要排水和排气，节省了停工时间，也降低了工人面临的风险。
雪佛龙并不是唯一尝试使用动物型机器人的油气公司。巴西国家石油公司已在浮式生产储油卸油装置（FPSO）上使用动物型巡逻机器人进行类似的检查。除了读取仪器和检查不正常的情况，巡逻机器人还使用高分辨率相机和激光成像技术绘制船舶基础设施的图像和三维点云。据制造该机器人的ANYbotics公司称，巴西国油未来可利用这一些数据为船只创建“数字双胞胎”（指物理对象的虚拟复制，可帮企业在虚拟环境中来优化和测试）。
壳牌则在德国部署了一整队机器人“工人”，包括1个仿犬机器人、3个履带式机器人和1架小型无人机。壳牌试图完全利用机器人来管理莱茵炼厂，它们各有专长，履带式机器人可在有爆炸危险的区域进行全方位检查，仿犬机器人可在楼梯和狭窄的区域进行读数，无人机可在油罐区的屋顶和其他有爆炸危险的地方进行检查。
本报讯 数据分析公司Global Data近日表示，为提高作业安全性和效率，油气行业已成为机器人技术的重要使用者。配备先进的技术的机器人正产生慢慢的变多的积极成果，将持续推动油气产业自动化、智能化。
Global Data油气分析师拉文杜拉·普拉尼克表示：“事实上，机器人在生产设施中执行复杂任务时非常有价值，可保护工人免受危险作业环境的影响，并降低代价高昂的停工的可能性。因此，Equinor、道达尔能源和壳牌等公司正在近海现场部署机器人与人类并肩工作。”
与此同时，Global Data也表示，推广机器人技术也有风险。机器人技术不是油气公司的核心专业领域，拥有一支具备基本技能的员工队伍仍是油气公司需要克服的挑战。此外，随技术部署的增加，数据安全风险也在上升。通过与技术专家的合作、定期的网络安全意识培训，油气公司或许可以规避相关风险。
