李廣月[1] 劉德生[2] 劉峻峰[1]

1中國石油化工股份有限公司油田事業(yè)部

2中國石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院

無(wú)人機技術(shù)是一項融合無(wú)人駕駛飛機、控制系統、控制鏈路及其它相關(guān)支持設備等多個(gè)專(zhuān)業(yè)的高新技術(shù)。據統計，2016年我國民用無(wú)人機市場(chǎng)總規模超過(guò)百億，2035年將達到460億元。民用無(wú)人機已應用于地質(zhì)地貌測繪、應急救災、高壓輸電線(xiàn)路巡查、環(huán)境監測、資源勘探、治安監控等多個(gè)方面。

中國石化油田板塊油氣集輸和長(cháng)輸管線(xiàn)約7萬(wàn)公里，跨度大、范圍廣，部分管線(xiàn)處于地形地貌復雜、自然環(huán)境惡劣、環(huán)境敏感區域，輸送介質(zhì)危險性大，加之打孔盜油、違章占壓等情況時(shí)有發(fā)生，給管道保護帶來(lái)了巨大挑戰。常規人工巡檢速度慢、成本高、效率低、受自然和地理條件制約大，無(wú)人機技術(shù)具有機動(dòng)靈活、使用便捷、維護簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，將在油氣領(lǐng)域得到越來(lái)越多的關(guān)注[1- 7]。

1 無(wú)人機技術(shù)應用現狀

近年來(lái)，中國石化油田板塊在勝利油田、普光氣田、塔河油田等油氣生產(chǎn)重點(diǎn)區域配套無(wú)人機，經(jīng)過(guò)選型論證、航線(xiàn)制定、試飛、測試、應用等階段，實(shí)現了無(wú)人機日常巡檢、隱患排查、應急指揮等功能（見(jiàn)圖1），提升了重點(diǎn)區域風(fēng)險監控水平，為下步工業(yè)化應用奠定了基礎。

圖1 無(wú)人機技術(shù)應用示意圖

勝利油田通過(guò)分析不同類(lèi)型無(wú)人機的優(yōu)缺點(diǎn)，選用垂直起降電池固定翼無(wú)人機承擔主要飛行任務(wù)，六旋翼無(wú)人機作為補償，性能參數見(jiàn)表1。其中，固定翼無(wú)人機承擔長(cháng)輸管道、海洋平臺的巡護任務(wù)，六旋翼無(wú)人機承擔日常巡護和異常情況目標跟蹤任務(wù)。截至目前，共實(shí)施32.7公里的輸油管線(xiàn)巡檢700余架次、采油管理區巡檢300余架次、海洋采油平臺巡檢10余架次，巡檢頻次由一日四巡增加為一日八巡，增加了巡護機動(dòng)性，減輕了員工勞動(dòng)強度，年節約綜合費用約47萬(wàn)元，圖2為海上油區及海洋平臺巡檢影像圖。

圖2 勝利油田的海上油區及海洋平臺巡檢影像圖

普光氣田作為國內最大的高酸氣田，平均H2S含量為15%，管線(xiàn)、站場(chǎng)一旦發(fā)生泄漏后果非常嚴重。2015年，購置了2臺工業(yè)級無(wú)人機，其機體和云臺采用專(zhuān)業(yè)碳纖維材料制造，空機質(zhì)量2650g，巡航速度12 m/s，續航時(shí)間40min，航線(xiàn)飛行距離30 km，遙控半徑3 km，抗風(fēng)能力12 m/s。經(jīng)過(guò)4輪指導飛行，確定了27條巡檢路線(xiàn)，涵蓋所有集氣站及閥室、管道、隧道、跨越。系統已正式上線(xiàn)運行，并成功進(jìn)行了多次自主飛行，完成巡檢視頻拍攝及高清影像拍攝，達到了無(wú)人巡檢的目的（見(jiàn)圖3）。

圖3 普光氣田無(wú)人機巡檢路線(xiàn)圖

西北油田根據油公司模式，探索開(kāi)展無(wú)人機區域巡線(xiàn)，以買(mǎi)服務(wù)為主，依托代運行隊伍進(jìn)行無(wú)人機采購與應用，共有無(wú)人機10余臺，每臺無(wú)人機每日巡線(xiàn)不少于20條管線(xiàn)，對油田安全平穩運行發(fā)揮了重要作用。重點(diǎn)應用于涉水管線(xiàn)和穿越胡楊林管線(xiàn)（見(jiàn)圖4），達到了隱患管線(xiàn)無(wú)人機巡檢全覆蓋，巡檢時(shí)間縮短30%，已發(fā)現10余處管線(xiàn)泄漏，單次泄漏面積下降62.9%，節約治污費3萬(wàn)元/次。同時(shí)，針對新疆特殊的社會(huì )環(huán)境，實(shí)現了安全動(dòng)態(tài)及時(shí)掌握，做到“早發(fā)現，早報告，早處置”，有效預防暴恐事件和人為破壞。

圖4 塔河油田無(wú)人機巡檢圖

2  認識與體會(huì )

（1） 無(wú)人機巡檢相比傳統人工巡檢具有諸多優(yōu)點(diǎn)。一是無(wú)人機具有速度快、機動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可降低員工勞動(dòng)強度、提高工作效率；二是無(wú)人機適合人員或車(chē)輛無(wú)法及時(shí)到達的特殊地區巡檢，可獲取彩色影像、監控視頻及熱紅外影像等多種數據，能進(jìn)行管道沿線(xiàn)的定期普查和重點(diǎn)區域詳查；三是可解決惡劣條件下（極端高空作業(yè)場(chǎng)所、地質(zhì)災害場(chǎng)所、泄漏危險場(chǎng)所）員工的安全問(wèn)題。

（2） 無(wú)人機在油氣領(lǐng)域應用尚處于起步階段。據調研，國內外油公司均在進(jìn)行無(wú)人機應用的嘗試，但大都處在試飛、測試、探索階段，還沒(méi)有真正實(shí)現工業(yè)化應用。中國石化油田板塊開(kāi)展了無(wú)人機的初步應用，程度較淺，管道、油區巡檢尚沒(méi)有成熟可靠的技術(shù)方案。

（3） 無(wú)人機的有效應用應按需配置、人機配合。針對各自需要，優(yōu)選配置相應的無(wú)人機類(lèi)型，例如管道巡檢選用固定翼無(wú)人機，日常巡檢、應急搶險選用多旋翼無(wú)人機�，F階段無(wú)人機尚不能完全替代人工，需建立無(wú)人機巡檢與地面巡檢人員的配合機制，發(fā)現問(wèn)題能及時(shí)指導巡檢人員到位處理，發(fā)現可疑人員和車(chē)輛能持續跟蹤。

（4） 無(wú)人機在油氣領(lǐng)域應用仍面臨一定挑戰。一是無(wú)人機的安全性和穩定性有待加強，包括無(wú)人機續航能力，高海拔、復雜地形、雨雪天、大風(fēng)、低溫等特殊條件下的安全工作能力，及感知和機動(dòng)規避能力等；二是無(wú)人機的經(jīng)濟性仍需提高，目前一套無(wú)人機動(dòng)輒幾十萬(wàn)、上百萬(wàn)，在一定程度上制約了應用程度；三是無(wú)人機應用的合法合規問(wèn)題，國際上未形成民用無(wú)人機管理的通用標準規范，我國制定了臨時(shí)民用無(wú)人機管理規定，還在不斷優(yōu)化和修正，從產(chǎn)品質(zhì)量認證、市場(chǎng)準入，到駕駛員培訓、飛行資質(zhì)認證、空域管制等都需完善、規范。

3  展望

（1） 近年來(lái)，國家和企業(yè)層面都高度重視信息化工作，將無(wú)人機技術(shù)與信息化、工業(yè)化進(jìn)行高度結合，是油田企業(yè)提升生產(chǎn)管理效率的重要途徑。中國石化油田板塊按照集團公司的要求，正在開(kāi)展智能化管線(xiàn)管理系統、勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)協(xié)同平臺和油氣生產(chǎn)信息化建設，把無(wú)人機獲取的數據、影像、視頻導入到管道完整性、運營(yíng)管理、風(fēng)險管控、應急救援等模塊，必將進(jìn)一步提升可視化、數字化、自動(dòng)化、智能化水平，實(shí)現提高生產(chǎn)效率、轉變生產(chǎn)管理方式的目的。

（2） 無(wú)人機多功能集成是未來(lái)的發(fā)展方向。隨著(zhù)無(wú)人機技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)更為重視無(wú)人機實(shí)現的使用效能，平臺、載荷、測控、傳輸、后期處理等技術(shù)的集成度會(huì )逐步提高，向深度融合方向發(fā)展，針對不同航程、不同空域、不同載荷的個(gè)性化需求，實(shí)現多種載荷、多種任務(wù)的集成化、系列化。

（3） 無(wú)人機服務(wù)將趨于完善。包括兩個(gè)層次：一是產(chǎn)品售后服務(wù)，包括無(wú)人機維護保養、人員培訓、配套軟硬件升級等方面；二是無(wú)人機廠(chǎng)家或具有無(wú)人機服務(wù)資質(zhì)的公司與油田企業(yè)簽訂服務(wù)合同，提供無(wú)人機技術(shù)、無(wú)人機維護、無(wú)人機駕駛、空域申請、數據處理等整套解決方案。

參考文獻：

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作者：李廣月，中國石油化工股份有限公司油田勘探開(kāi)發(fā)事業(yè)部地面工程與設備管理處處長(cháng)。

《管道保護》2017年第3期（總第34期）