外文翻译译文-机器人技术和自动系统

机器人技术和自动系统机器人在近海石油和天然气工业中的应用第二部分回顾AmitShukla∗,HamadKarki石油学院,阿布扎比,阿拉伯联合酋长国亮点我们报告技术审查的机器人用于近海石油和天然气工业。现场调研、生产结构和检验等需要来自的遥控操作装置帮助。对于水下检验、焊接和操纵离岸地区至关重要。遥感,预防和清理漏油事件需要机器人监控。安全和生产率传送机器人是这个行业的未来。文章历史：网上2015年9月25日摘要随着城市化和工业化的世界日益增长的人口，石油和天然气需求也在不断增长。全球巨型油田的产量在不断下降,而这种情况正创造对寻找新的常规和非常规化石储备的需要。随着主要陆上和浅滩离岸的陡峭损耗，化石燃料的油田新搜索向深水和超深海上油田迈进。显然，新的资源位于极端的难以达到环境条件中。艰难的海上石油勘探、开发和生产对人类健康、安全与自然环境有着许多严峻挑战，因此,需要复杂的技术创新来支持日益增长的能源需求。在海上石油平台上爆发的最大深水地平线石油泄漏事故是个明显的例子，人类不能冒险让类似事件再次发生。因此,推进钻井系统的开发,更准确、智能的检查机制,快速响应不幸事故和有效的损害控制系统是使未来更安全所需要的。机器人成功地在太空和制造行业实现,是一个机器人实现援助的重要例子。在可预见的未来自动化是实现石油安全采集和安全生产的唯一选择。操控无人钻井和生产平台、远程操作车辆机械,智能水下机器人，水下焊接、焊接机器人等双脱壳船舶和水下机械手是机器人技术了的关键所在，在现代这种技术平稳地使近海钻井平台从浅水到深海。考虑产品的敏感性和环境中的苦难,大部分的这些技术属于半自治的范畴，人类操作员在整个操作过程中不断地提供认知援助以实现机器人的安全执行。本文总结了目前在海上石油和天然气设施中使用的关键机器人技术关键词：机器人；自动化；水下机械手；水下焊接；生产结构；无损检测；遥控操作装置；自主水下载具；无线传感器网络2015年爱思唯尔保留所有权1介绍为紧跟工业化的步伐，能源的需求量在不断增加，就需要新型化工燃料。为了满足现在的能源挑战，非常规能源的效率低下或是无关紧要的,因此我们目前能源需求的80%左右是由化石燃料其中50%--60%是来自石油和天然气[1,2]。交通运输行业消耗最多的化石燃料,因为能够代替能源燃料的电池、太阳能电池能量密度相比非常低。随着单一资源快速枯竭,在更多的极端条件下如深水,炎热的沙漠和北极区等发现了新油田石油产品[3]。随着陆上生产的减少、海上原油生产已从1940年的每天1百万桶石油当量到2009年的每天24百万桶石油当量[4]。随着供应的减少和要求的增加,现在石油和天然气公司也尝试新的非常规石油储备如重油、致密气、页岩气、煤层气等。现代经济对原油的成本、质量和数量高度敏感，因为它可以清楚反应原油价格下跌导致世界其他非石油商品价格下降[5-7]。这原油价格下跌是由于主要通过水力压裂法汽油产量的增加,主要发生在美国[7]。尽管水力压裂法会造成严重的地下水污染，,噪声污染,空气质量退化和未来地震等的潜在危险。但是相对的论点是水力压裂技术能够迅速得到发展并成熟应对上述挑战。总体本质是要求更高的能量不能被忽略,因此促进更好地管理现有资源和安全技术的探索未来困难的资源是成功的关键。大量报道表明墨西哥湾漏油事件[8]导致了无数的海洋物种的严重危机,许多公司员工失去了生命,当地渔民的生活被永久破坏和操作公司英国石油(BP)卷入了许多法律诉讼[9]。调查人员发现,有一个无视警告信号的循环模式,未能分享信息,普遍缺乏对其中涉及的风险[10]。这事故对石油和天然气工业是一个巨大的挫折，同时时人类已知历史上最大的环境危机而几十年来严重影响无数的物种。但这一不幸事件不仅在政府、学术界和环保人士也在对未来战略安全勘探和生产化石燃料的石油和天然气行业的主要参与者间引发了非常严重的争论[11]。深水钻井勘探钻井非常具有挑战性,因为钻孔工作是在冷,深而极高压环境之下。在深地平线石油泄漏的情况下,海底天然气的极限压力在刚建成的混泥土中心产生了一条裂缝。天然气通过缝隙进入气体钻井立管,然后进入工作区并点燃,导致11人死亡,17人受伤。工人们在努力激活钻井防喷器(防喷器)时试图关闭矿井但不幸失败了。这种安全机制被设计来在失败的情况下关闭中石油，但在最后一分钟的危机时刻并没有成功。在这次事故中大约2亿加仑的石油泄漏在深水区，这对海洋生命造成了可怕的污染[12]。将近290万公升海水化学分散剂被倒进被石油和天然气污染的海水中(13、14)。这起石油泄漏事件变得更加严重,因为泄漏发生在1511米深的深水区域，而且,没有现成的技术能够立即控制这样一个深地下水平的泄漏。先进的工业遥控车（ROV）从希林机器人、水下机器人（AUV）和UAV（无人机）被用来做海底调查和遥感地下潜油，为石油泄漏[13,15]污染做出精确分析。在他们的内部报告本身BP了伤害和巨大的努力参与整体清洗操作说明''2010最高程度的一瞥，救灾工作涉及约48000人的动员，约6500艘，约2500英里的部署协调（1350万英尺）的繁荣包含或吸收油。截至2014年12月底,英国石油已经花费了超过140亿美元和人员投入7000万多名人员小时响应和清理活动。2014年4月美国海岸警卫队结束剩余的活跃在“深水地平线”地区清理行动(16、17)。继欧洲的几个可怕石油泄漏危机后,欧洲委员会已经资助几个研究项目，主要研究智能机器人技术以创新石油泄漏管理(18、19)。从那之后,大多数大型陆上油田产量下降,总体供应的原油从陆上储备现在趋于平稳(4,21),现在所需的推力与供应链的飙升需求来自离岸产品。目前几乎世界上30%的石油产量是来自开发海上油田和深水储量也贡献了9%左右,如图1所示(4,20)。自2002年以来,现在由于饱和浅水油井连近海石油产量也在下降。石油储量发现深度d≤400mfrom海平面称为浅水,400<d≤1500米时成为深水,1500<dm时称为下层深海。目前境外生产总数的近80%来自于浅水石油储备。第一个海上钻井可以追溯到1869年,海上钻井装置设计的第一个专利是T.F.罗兰，但首个商业开发油田从1896年加州海岸开始。这些早期的海上油田非常浅，距离海平面只有几英尺深。深水生产从1990年开始成为商业上可施行的生产，其产量为1.5Mboe/d,现在产量扩大到三倍。本着同样的精神寻找新的石油储量,从2005年起石油公司也开始探索深海地区的海洋水。境外生产对世界经济至关重要的作用，但总体离岸生产也显示从2002年开始平约23Moeb/d,主要是由于收缩浅水储备和近期无法找到新的大离岸外汇储备。同时在像深处和冰冻的北极区极端环境条件处发现了许多新近海油气田。敏感的产品加上严酷的工作环境对目前的安全管理体系造成了严酷挑战,因此,连续的石油和天然气设施检查和维护是至关重要的。虽然从深水区域中提取石油和天然气是一个令人印象深刻的工程壮举,但同样也需要足够的技术,以防止事故发生,确保人类和海洋生活的安全。而通过先进技术采集的石油和天然气的需求量使得油田采集的经济可行性变的更加困难，但为了防止事故的发生，技术成本似乎变得已经很难承担，深水地平线漏油案已经证明了这一点。人类的局限性及其在极端环境中的操作能力是糟糕的,因此,机器人援助在这种情况下将会非常有价值[22]。在这种人机合作模型中,大多数的认知能力决定将来自人类操作员而访问关键对象,数据收集、检查、处理和反馈则来自机器人装置配备合适的传感器。因此,可以说,石油和天然气设施的整体自动化可以进一步划分为许多具体的子问题，例如人机界面等(1、8、第23-25),数据信号传输(每股26到29),资源分配和任务调度[30-33],[34-36]导航技术,移动机器人的定位（37-41）,在水下环境的本地化的水下机器人（42-51),检验技术(52-58)和遥操作[59]等。快速增长的石油和天然气工业面临的挑战,如较低的回收率,探索非传统的储备,在极端环境条件下的操作,以及最后的整体商业模式盈利能力将提高自动化水平高提上议程[61]。成功处理上述挑战，需要最好使用来自从其他行业解决方案的已经可用的机器人解决方案,这种方案混合了新的激进的创新，特别是在石油和天然气行业，如智能钻井平台，智能检查和操作技术和生产自动化操作。有几个正在进行的项目已经表明了在这个方向上的进展，例如一个挪威的公司命名的机器人钻井系统，已经签署了一项联合研究计划与美国航空航天局开发的智能钻井技术（11）。艾波比集团还开发了一个基于遥操作跟踪从一个单一的平台，是一个集成所有生产设备关键参数的远程监控系统。他分布在植物的不同部位上。考虑到产品的敏感性和他们的生产环境，目前大多数被建议或者使用的的机器人技术在不久的将来仍在业务助理的过程中进行检查、操作、维修(IMR)和救援任务。基于这样的遥操作技术已经在各个领域产生令人振奋的结果，如海上石油和天然气的勘探22,63–[65]，[66，68]–太空探索、军事[69]，[水]下70,71勘探，医疗应用[72,73]，娱乐[74]，和[75,76危险环境。2.海上机器人技术四分之三的地球表面覆盖着水，海洋占主要部分，这储藏这大量的石油，也被称为海上油田。首先在海上石油和天然气的商业勘探开始在墨西哥湾成功安装--浅海水域的路易斯安那[79]。然后，随着在陆上和浅海油田上使用改进的技术和消耗的化石燃料资源，石油和天然气的搜索已经从浅水（小于1000英尺深的水从海平面）到深水（超过1000英尺）[80]。浅水中最初的油气勘探系统是由陆上设施同一种设备组成的。这些设备的区别在于密封的容器中绝缘性不同。从手工操作的油田的浅水区的远程操作到深水油田的操作主要有两个主要的障碍，一是推进技术支持和二是整个项目的经济可行性。但随着石油产品价格的增加，目前机器人技术的改善在这一历史性的转变成为可能。现在有两种主要的动机来实现石油和天然气领