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智能解决方案如何解决业内甲烷泄漏问题

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基于地面与无人机的新技术使用机器学习来实时监测油气田中的甲烷泄漏。

编辑 | 大安

全球正在开展一场对抗全球变暖的运动,呼吁减少碳排放,甲烷管控已成为油气行业的主要关注点之一。大量公司已承诺将实现净零排放,并正在积极寻求减少温室气体排放的数字化解决方案。根据法国电力公司与埃森哲公司2019年发布的一份报告,在油气业务中部署数字工具与系统,可帮助企业加快了解与防范甲烷泄漏的进程。报告还指出,资产自动化管理、预测维护、工业物联网等创新技术,有助于避免每年因泄漏、排放、燃烧甲烷而造成的340亿美元损失。

通过更好地了解泄漏发生的地点与程度,基于无人机的监控程序已成为减少排放的强大解决方案。全球数据公司的一份报告称,无人机已成为甲烷监测作业的重要组成部分,在过去几年中,无人机取代了油气行业的常规检查方法,因为它们在提高作业效率方面越来越有用。报告还称,无人机制造商正与油气公司合作,定制开发出配备了数据收集技术的无人机平台,以获取实时信息。

数字化解决方案

2019年1月,贝克休斯发布了一个名为Lumen的数字集成平台,该平台旨在监控油气作业中的甲烷排放量。Lumen拥有多种检测甲烷泄漏的技术,这些技术能够将数据从传感器实时传输到基于云计算的软件仪表板上,以获取实时结果。

贝克休斯的风险投资公司Avitas的首席执行官Jason Roe告诉编者:“Lumen的口号是让看不见的东西变得可见,这也正是Lumen所做的。”该平台拥有两种连接模式:用于地面太阳能无线传感器网络的Lumen Terrain,以及用于空中监测的Lumen Sky,以确保尽可能高效、准确地监测甲烷排放。

Roe解释说:“Lumen Sky让我们有能力为客户提供灵活的解决方案,我们可为客户提供非常详细的区域测量。Lumen Terrain是一个地面系统,我们在地面上安装了点传感器,创建出智能数字网格,以实现传感器与基站之间的通信,从而可提供风向等基本信息。”

该公司声称,一旦发现泄漏,Lumen将使用专有算法与机器学习来提供甲烷浓度数据、泄漏位置、泄漏速率,并可以实时访问这些信息,使作业者能够做出快速、可靠的决策,以减少时间、成本与环境破坏。

Avitas也正在为Lumen Sky开发新功能。正如Roe所解释的,除了通过使用计算机视觉与人工智能解决方案来获取记录与图像外,新功能还将提供自动检测与量化功能,从而可自动使用光学气体成像相机进行传统无人机检查的手动工作。

Roe在解释开发Lumen的背后动机时表示,如果不找到一种检查、监视或测量甲烷排放严重程度的方法,就很难解决这个问题。他援引的数据显示,油气行业40%的碳足迹都来自排放、燃烧与逸散性排放,这是能源公司在行业动态变化中亟需解决的问题。Roe说,能源行业的社会经营许可正面临公众、监管与环境审查的挑战,这表明该行业需要积极控制碳排放。

作业范围

Avitas将摄像机、传感器与空中或地面自动传感器集成在一起,可为工业基础设施提供自动化的远程监控检查。它的监测平台提供了可重复的视觉检测,再辅以先进的计算机视觉分析,可深入了解作业情况。

该公司的核心竞争力包括数据分析、人工智能、计算机视觉与机器学习的应用。

Roe表示:“我们是一家智能检查与监控解决方案提供商。我们通常专注于资产的完整性,以及对资产的检查与监控。我们使用多种方法来实现这一点,这就是‘智能’的用武之地。”

除了检查服务,Avitas公司的智能解决方案还可将大型历史数据集与高级分析和深度学习模型融合在一起,从而可进行预测性分析与基于风险的决策。存储这些模型,以实时处理检查数据,并重新训练深度学习模型,以快速适应新的用例。

Roe解释说,作为贝克休斯的风险投资公司,Avitas享有多项好处,例如可利用贝克休斯的资源,同时还能够保持其独立身份与创业精神,并有机会自主成长与经营。

他说:“得益于完全属于贝克休斯,我们能够利用贝克休斯现有的基础设施、销售队伍以及行业专家。”

自动检查

传统测量方法可能是主观的、不准确的且效率低下的,使公司面临危险、伤害以及代价高昂的泄漏风险。Roe强调自动检查程序将为作业者带来的三个明显且直接的好处。

这是一种更安全的作业方式。通常情况下,井场执行资产检查期间,在进入难以触及的检查位置时,若事先不知道是否存在排放物,可能会对人的生命造成危险。

Roe说:“使用无人机还可以缩短通勤时间,这意味着它可减少路上卡车的数量,因为你可用更少的人覆盖更大的面积。”

自动检查降低了成本,提高了效率。Roe解释说,与人工检查相比,使用软件分析进行无人机检查的效率要高出三到五倍。

使用数字工具进行检查可带来环境效益。

他最后表示:“提高检查流程的效率,可让作业者将更多宝贵时间用于解决问题,而不是试图找出问题。这和道路上卡车的减少都可以立即带来环境效益。”

目前项目

Avitas主要在美国开展空中巡检业务,但该公司计划利用贝克休斯的全球市场,进行本地与国际扩张。公司已经为Permian、Eagle Ford、Denver-Julesburg盆地的多家客户提供了检查服务。以其中某个客户为例,Avitas很好地执行了井场检查,展示了该技术能够有效地进行测量与分析,并可在第二天早晨自动生成报告,这些报告将在员工会议上进行审查,以概述每日计划。正如Roe所指出的那样,这些报告强调了可能影响安全、生产或环境的各种问题。

在Prudhoe湾,Avitas使用了庞大的数据库,该数据库包含作业者的历史作业、检查、环境数据,并应用了机器学习算法与基于物理的模型,对其管网绝缘下的壁厚损失与腐蚀等进行预测。Avitas的软件还提供了详细的分析,例如高风险与低风险区域,以及特定时间发生问题的确定性百分比。作业者能够使用这些分析,来完善其检查程序并解决他们所关注的问题。

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