探索火星与开采石油之间会发生联系吗?至少在挪威机器人钻井系统公司(Robotic Drilling System)看来,答案是肯定的。这听起来有些不可思议,但美国国家航空航天局(NASA)的火星探测器确实给石油行业的自动化带来了全新灵感。
受“漫游者”火星探测器工作原理启发,挪威机器人钻井系统公司日前开发出了一套全自动的石油钻井平台,该平台能够通过卫星坐标定位作业地点,自动竖起14层高的钢铁加固物、自动开掘油井,然后在卫星的导航下移动到下一个工作地点……如果这种机器人在后续的推广中能够得到商业化应用,人类将从重复、危险而又耗时的油田作业中解放出来,石油行业的自动化也将不再遥远。
目前挪威机器人钻井系统公司已经与NASA签署了信息共享协议,按照协议,这家挪威公司将获得授权,进一步对“好奇”号火星探测器进行研究,以推动机器人在能源行业的应用。
石油行业的自动化是当下很多科学家努力的方向。目前正在领导一项石油钻井自动化项目研发的前壳牌高管埃里克·范·沃特认为,油气开采的自动化将成为一个充满希望的新兴产业。“大家很快就会看到这个行业的快速进步,这将是一次自动化技术的大爆发。”
除了专业的自动化技术公司,一些石油公司也已启动了相关研究,其中包括美国第三大独立石油公司阿帕奇(Apache)、美国最大油井设备生产商国民油井华高公司(NOV)、挪威国家石油公司等。“同汽车组装、巡航导弹系统等高度自动化的领域相比,钻井平台的自动化安装听起来有些超现实,但它确实在发生。”机器人钻井系统公司负责营销的副总裁桑德维克表示。
国民油井华高公司钻井解决方案部门主管里斯指出,直到最近,业界才开始关注机器人,之前的石油开采活动从未脱离人的参与。“很长时间以来,我们这个行业都有一种观念,即我们需要更多有经验的人,认为这是完成油气开采的唯一方式。”
但是2010年的BP墨西哥湾漏油事故改变了很多人的看法,11名工人的丧生促使石油公司开始思考更安全的工作方式。挪威国家石油公司曾预测,随着自动化技术的发展,海上石油开发所需的人力将至少减半,同时工作效率将至少提高25%。
作为这个领域的开拓者,挪威机器人钻井系统公司正在设计一系列取代普通工人的机器人。其中一款可固定的蓝色机器人已进入现场试验阶段,这种高10英尺、重1吨的机器人拥有一个可延展10英尺的机械手臂,此外还拥有15种不同尺寸的可拆卸机械手。
除此之外,这家公司还在继续研发可用于高精度复杂作业的机器人,其中与斯坦福大学合作开发的一种三指机器人,能够在精确传感设备的协助下,在不破坏蛋壳的前提下,平稳地拿起一颗鸡蛋。
NASA送到火星的探测器能够捕获周边环境数据,并通过自身的推理程序作出合理反应,很多公司正在以此为研发方向,设计制造更加智能、能够作出实时反应的机器人。
国民油井华高公司就曾与世界最大油服公司斯伦贝谢合作,研发出一种外部覆盖高速数据传输线的钻杆,它能够将井下数据准确而及时地回馈给位于地面的工人。而阿帕奇打算更近一步,让这种钻杆能够进行“思考”,直接对周边环境作出反应,而不是等待地面指挥中心发出指令,地面工作人员只是个“替补”。
阿帕奇钻探部主管布拉德认为,这将是油气行业自动化的标准工作模式。“类似于一架拥有自动驾驶仪的飞机,但是飞行员也会坐在飞机里,大多数时间飞机能够自行飞行,但在必要时能够换成人工驾驶。”
在陆上油气开采方面,自动化的突破也在不断上演,特别是在美国的页岩气行业,已经有人做出尝试。美国国际钻井制造公司日前开发出了一种远程遥控设备,这种大小与汽车蓄电池相当的控制器能够准确控制一个1800马力的引擎,在无需起重机的情况下竖起一座167英尺高的钻机。
只需要按动控制器上的几个按钮,钻机就能在四个巨大支架的支撑下缓缓升起。据美国国际钻井制造公司副总裁里维拉介绍,这套总价2000万美元的控制设备平均每分钟能够移动1英尺。“只是动动手指就能够举起那些上百万磅的大家伙,这种感觉很好。”