無人機(jī)在塔河油田生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用探究

*通訊作者：李金仁，1986年4月，男，漢族，吉林長春人，現(xiàn)任中國石油化工股份有限公司西北油田分公司主管，中級工程師，本科。研究方向：石油勘探開發(fā)。

摘? ? 要：無人機(jī)技術(shù)油田建設(shè)包括鉆前道路建設(shè)、場站選址、管線踏勘等等方面，很大的提高了生產(chǎn)作業(yè)效率，減少人員成本，挖潛增效明顯，在油田日常生產(chǎn)中應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛;包括油田管線巡線、電力線巡線、應(yīng)急搶險救災(zāi)、洪水水情踏勘等，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用對油田生產(chǎn)、建設(shè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);井位踏勘;石油管道;電力巡檢;搶險救災(zāi);數(shù)字油田

一、無人機(jī)的工作原理介紹（大疆無人機(jī)）

（一）大疆無人機(jī)航拍系統(tǒng)組成

1. 遙控器

遙控器包括方向手柄、拉升手柄、拍照與拍攝按鈕、啟動按鈕、外接USB接口，圖1無人機(jī)遙控器說明書）。

2. 機(jī)體

機(jī)體包括機(jī)身、螺旋槳、電池、數(shù)碼相機(jī)、啟動按鈕等，圖2（無人機(jī)機(jī)體說明書）。

3. 數(shù)碼相機(jī)的工作原理

攝像機(jī)把拍到的圖像轉(zhuǎn)換成電信號，圖傳模塊把這個電信號轉(zhuǎn)換成無線電喜歡，遙控器上的接收機(jī)接收這個無線電信號并轉(zhuǎn)換成電信號，通過手機(jī)解碼這個電信號，就可以看到圖像了[1]。

（二）飛行航線的規(guī)劃設(shè)計

大疆無人機(jī)PHANTOM4備用電池3塊，每塊電池飛行時間28分鐘，根據(jù)飛行高度不同、天氣等自然環(huán)境因素的影響，飛行時間會有一定的縮短，所以在飛行前根據(jù)飛行區(qū)域面積、航拍照片分辨率等指標(biāo)設(shè)定科學(xué)的飛行高度非常重要。大疆無人機(jī)PHANTOM4最大飛行高度500米，天氣條件良好的情況下，最大水平飛行速度20米/秒（運動模式），最大上升速度6米/秒;實地野外飛行驗證，當(dāng)該無人機(jī)飛行最大高度，同時以最大速度飛行，可以飛行約6公里公里，拍攝寬度約1.2公里、拍攝長度約1.2公里，飛行區(qū)域確定后，可以合理規(guī)劃飛行線路。

二、無人機(jī)航拍技術(shù)在油田建設(shè)中應(yīng)用

（一）鉆前井位踏勘

井位踏勘分為常規(guī)井位踏勘、特殊井位踏勘。常規(guī)井位踏勘情況，在井口位置滿足井場擺設(shè)的條件下，道路的優(yōu)化設(shè)計對自然環(huán)境的影響尤為重要;例如，塔河油田主體區(qū)塊井位踏勘，塔河主體區(qū)塊地形復(fù)雜，自然植被及林地茂密，國家基本農(nóng)田密集，對于井位部署帶來一定難度;在井口位置無法滿足井場擺設(shè)的條件下，該井需要進(jìn)行移位工作，這是需要現(xiàn)場踏勘技術(shù)人員徒步到井口周圍尋找滿足井場擺設(shè)的位置[2]。

（二）使用無人機(jī)進(jìn)行井位踏勘的優(yōu)勢

1. 使用無人機(jī)可以對井口方圓2.0公里范圍地形地貌進(jìn)行航拍，減少人員徒步踏勘、減少踏勘時間、提高井位踏勘工作效率。

2. 井位需要移位的情況下，可以使用無人機(jī)對周圍2.0公里范圍的地形進(jìn)行觀察，尋找合適的位置，現(xiàn)場技術(shù)人員可以根據(jù)查找的位置進(jìn)行井口位置的移位工作;使用無人機(jī)進(jìn)行移位工作，可以減少人員徒步踏勘、減少踏勘時間、提高井位移位工作效率。

三、石油管道的勘察設(shè)計與巡檢

（一）石油管線勘察設(shè)計

在勘察設(shè)計階段，可以用無人機(jī)進(jìn)行管道選線、評估應(yīng)用、BIM 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集等。傳統(tǒng)的管道線路選擇采取手工在紙質(zhì)地圖作業(yè)并結(jié)合現(xiàn)場踏勘的方式，這種方式不僅浪費人力物力，且數(shù)據(jù)來源單一、時效性差、數(shù)據(jù)處理工作量大，已不能適應(yīng)當(dāng)前快速建設(shè)管道的需要。在選線過程中使用無人機(jī)，可以全面快速地了解地區(qū)的地形地貌、植被、水文等信息，從而為管道選線提供依據(jù)。

（二）石油管道的日常巡檢

在油田的日常生產(chǎn)中，管道巡檢基本上都是依靠人力及車輛沿管線建設(shè)道路進(jìn)行巡查。隨著油田的不斷發(fā)展，石油管道的數(shù)量逐年增多，給管道巡檢工作帶來巨大壓力，耗費了大量人力、物力，然而巡檢效率低、成本大。使用無人機(jī)進(jìn)行巡檢，可以使用可見光和紅外雙光吊艙，可以白天黑夜巡查，可以對一定區(qū)域范圍內(nèi)的目標(biāo)全天候監(jiān)控;塔河聯(lián)合油田治安消防中心開展無人機(jī)水域環(huán)保檢查及管線巡查，實現(xiàn)管線安全“早發(fā)現(xiàn)、早處理”的目的。

（三）電力巡檢

1. 無人機(jī)電力巡檢介紹

無人機(jī)巡檢系統(tǒng)指利用無人機(jī)搭載可見光、紅外等檢測設(shè)備，完成架空輸電線路巡檢任務(wù)的作業(yè)系統(tǒng)。在電力行業(yè)，無人機(jī)主要被應(yīng)用于架空輸電線路巡檢，為此國家電網(wǎng)發(fā)布了Q/GDW11383-2015《架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)配置導(dǎo)則》、南方電網(wǎng)發(fā)布了《架空輸電線路機(jī)巡光電吊艙技術(shù)規(guī)范（試行）》、中電聯(lián)發(fā)布了DL/T1482-2015《架空輸電線路無人機(jī)巡檢作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》，對無人機(jī)巡檢系統(tǒng)及光電吊艙進(jìn)行規(guī)范。

2017年7月，塔河油田供電管理中心首次應(yīng)用無人機(jī)對塔河油田電網(wǎng)進(jìn)行巡檢試飛成功。

2. 無人機(jī)電力巡檢的優(yōu)勢

（1）無人機(jī)巡檢作業(yè)，靈活性強(qiáng)、工作效率高。尤其在遇到電網(wǎng)緊急故障和在異常氣候條件下，無人機(jī)電力巡檢彌補(bǔ)了線路維護(hù)人員不具備有利的交通優(yōu)勢、利用普通儀器或肉眼來巡查設(shè)施準(zhǔn)確性低、效率低等缺點。

（2）無人機(jī)巡線比人工巡線效率高出40倍。采用無人機(jī)進(jìn)行常規(guī)輸電線路巡查，可降低勞動強(qiáng)度，并且大大降低了成本，提高了電力維護(hù)和檢修的速度和效率，使許多工作能在完全帶電的環(huán)境下迅速完成，確保了用電安全。

（3）無人機(jī)具有巡線速度快、應(yīng)急反應(yīng)迅速、及時發(fā)現(xiàn)缺陷等優(yōu)勢。它彌補(bǔ)了人工作業(yè)時視覺的盲區(qū)，以全視角360度巡線，能夠及時提供準(zhǔn)確信息，避免造成事故或重大財產(chǎn)損失[3]。

（4）無人機(jī)巡檢可以克服人工巡檢時的路面障礙和異常氣候等困難，確保巡檢工作順利完成，可以在完全帶電的情況下進(jìn)行巡檢，保證用電安全，且將巡檢效率提高了40倍，幾大電網(wǎng)公司的需求量非常巨大，隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷完善，無人機(jī)巡檢將不斷替代人工巡檢。

四、抗洪搶險救災(zāi)、抗洪搶險應(yīng)急救援

美麗的塔里木河橫穿塔河油田主體區(qū)塊，貫穿東西。每年到了7月份，塔里木河源頭冰山開始融化，冰川之水不斷地涌進(jìn)塔里木河。油田特種工程管理中心路橋管理部承擔(dān)著塔河油田抗洪救災(zāi)的重要任務(wù)，通過近幾年防洪工程的建設(shè)，塔河洪水對油田生產(chǎn)的影響不斷減小。2017年由于庫車縣境內(nèi)的渭干河的洪水流向巴依孜湖，對巴依孜湖區(qū)域內(nèi)的拓普區(qū)塊、塔河10、塔河12區(qū)的生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響，造成井場道路沖斷、井場被淹、給井場巡檢及日常生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。

為及時搶通沖斷道路，及時掌握洪水流向、洪水影響范圍，路橋管理部使用大疆無人機(jī)對洪水流向、洪水影響區(qū)域進(jìn)行實時觀察，抗洪搶險人員可以根據(jù)實時影像資料，制定防洪、泄洪計劃，提高抗洪救災(zāi)的效率。

五、結(jié)束語

總而言之，生態(tài)、高效、便捷的現(xiàn)必定是我國農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展方向，所以，我們應(yīng)該加大無人機(jī)智能化技術(shù)，促進(jìn)無人機(jī)技術(shù)在領(lǐng)域中的應(yīng)用。無人機(jī)未來機(jī)型也將不斷變化，為了生產(chǎn)，朝向載重量大、飛行時間長、機(jī)械化程度高的方向發(fā)展，無人機(jī)的應(yīng)用也將更加智能化和精準(zhǔn)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢尊巖.低空無人機(jī)遙感在油田測量中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究.《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）自然科學(xué)》， 2021，04（02）.45-48.

[2]盧中彩.無人機(jī)系統(tǒng)在油氣管道巡檢中的應(yīng)用研究.《中國科技期刊數(shù)據(jù)庫科研》， 2017，11（08）.82-86.

[3]馬方，岳妍瑛，盧敏.無人機(jī)防御技術(shù)在油氣田重點目標(biāo)的應(yīng)用研究[J].中國管理信息化， 2020（20）.154-157.