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設(shè)備與工具
無(wú)人機(jī)網(wǎng)(www.hldxsj.cn)援引外媒消息，一家公司率先使用安裝在固定翼飛機(jī)上的基于激光雷達(dá)的傳感器來(lái)檢測(cè)地面石油和天然氣設(shè)施排放的甲烷，現(xiàn)在該公司已開(kāi)始使用無(wú)人機(jī)在海上鉆井平臺(tái)和其他偏遠(yuǎn)地區(qū)執(zhí)行同樣的任務(wù)。
總部位于蒙大拿州博茲曼的Bridger Photonics公司近期宣布擴(kuò)展其氣體測(cè)繪激光雷達(dá)（GML）系統(tǒng)，為海上作業(yè)區(qū)和復(fù)雜的工業(yè)設(shè)施提供甲烷追蹤服務(wù)。該公司將其專有的激光雷達(dá)傳感器設(shè)備的一個(gè)小型版本安裝在重型無(wú)人機(jī)上，能夠到達(dá)偏遠(yuǎn)地區(qū)，并從這些場(chǎng)地難以到達(dá)的角落獲取讀數(shù)。
“固定翼飛機(jī)在飛行類型和接近建筑物的距離方面受到很大限制，”布里杰首席科學(xué)家邁克·索普在接受采訪時(shí)表示?！?a href="http://www.hldxsj.cn/sell/search.php?keyword=%E7%9B%B4%E5%8D%87%E6%9C%BA" title="直升機(jī)" target="_blank">直升機(jī)稍微好一點(diǎn)，機(jī)動(dòng)性很好，但它仍然是一種非常大的飛機(jī)……無(wú)法近距離接近建筑物?！?/p>
對(duì)于布里杰來(lái)說(shuō)，使用無(wú)人機(jī)探測(cè)甲烷在某種程度上是公司重回早期階段的標(biāo)志。大約10年前，這家為工業(yè)界提供激光雷達(dá)技術(shù)解決方案近20年的公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)一種機(jī)載傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以探測(cè)和繪制甲烷排放圖，同時(shí)還能對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行地形測(cè)繪。
索普說(shuō)：“當(dāng)我們開(kāi)發(fā)天然氣測(cè)繪激光雷達(dá)時(shí)，我們有一個(gè)安裝在無(wú)人機(jī)上的原型，我們開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算，試圖覆蓋石油和天然氣生產(chǎn)和輸送基礎(chǔ)設(shè)施?！?/p>
“我們很快意識(shí)到，要覆蓋所有這些地面，我們需要一輛更好的飛行器。因此，我們從那時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)型，致力于打造能夠飛得更高、更快的載人飛機(jī)版本的傳感器?！?/p>
布里杰率先在美國(guó)推廣甲烷檢測(cè)技術(shù)，隨后將其推廣至整個(gè)油田，隨后走向國(guó)際?！拔覀兣c全球大多數(shù)大型油氣生產(chǎn)商合作，現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測(cè)覆蓋范圍存在差距，”索普說(shuō)。
該公司了解到，將載人飛機(jī)送往全球一些較為偏遠(yuǎn)的油氣產(chǎn)區(qū)非常困難。此外，布里杰發(fā)現(xiàn)，許多需要進(jìn)行甲烷探測(cè)調(diào)查的復(fù)雜設(shè)施不僅要求測(cè)量飛機(jī)能夠從俯視視角進(jìn)行測(cè)量，還要求能夠進(jìn)行側(cè)視和近距離掃描。
“這促使我們縮小傳感器組件的尺寸，并將其安裝在無(wú)人機(jī)上，以便填補(bǔ)有人駕駛飛機(jī)監(jiān)測(cè)的空白，”Thorpe說(shuō)道。此外，Bridger還升級(jí)了其面向企業(yè)提供的無(wú)人機(jī)傳感器組件，增加了第二種模式，稱為“Flux Curtain”，它無(wú)需掃描基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)查找甲烷泄漏源，而是觀察設(shè)施的下風(fēng)向，對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行排放測(cè)量。
索普說(shuō)，在海上環(huán)境中，石油鉆井平臺(tái)通常距離最近的機(jī)場(chǎng)有數(shù)英里，無(wú)人機(jī)是進(jìn)行甲烷排放調(diào)查的理想工具。
在無(wú)人機(jī)駕駛員和機(jī)組人員踏上鉆井平臺(tái)之前，他們會(huì)在公司辦公室開(kāi)會(huì)，利用鉆井平臺(tái)的模型制定無(wú)人機(jī)的飛行計(jì)劃。由于飛行限制限制了電池的運(yùn)輸，無(wú)人機(jī)和傳感器套件通常用船運(yùn)送到鉆井平臺(tái)。
登上鉆井平臺(tái)后，工作人員部署了一架無(wú)人機(jī)掃描鉆井平臺(tái)周圍，并識(shí)別排放點(diǎn)?！叭缓?，我們派出第二種設(shè)備，也就是‘通量幕’，順風(fēng)飛行，對(duì)整個(gè)設(shè)施進(jìn)行排放測(cè)量，”索普說(shuō)。
他表示，公司采用這兩種模式的原因之一是為了遵守聯(lián)合國(guó)旨在減少全球甲烷排放的框架——OGMP 2.0。采用這兩種模式還能讓公司區(qū)分源頭排放和場(chǎng)地排放。
同時(shí)部署這兩種模式需要兩架無(wú)人機(jī)相互協(xié)調(diào)飛行，這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。
“我們?cè)谘b有傳感器的無(wú)人機(jī)上安裝了萬(wàn)向節(jié)系統(tǒng)，以便將我們的光束鎖定在另一架裝有反射器的無(wú)人機(jī)上，”索普說(shuō)?！斑@樣做的好處是，兩架無(wú)人機(jī)可以確定我們要探測(cè)甲烷氣體的順風(fēng)面邊界?！?/p>
由于操作員會(huì)持續(xù)測(cè)量無(wú)人機(jī)之間的整個(gè)路徑，他們可以命令無(wú)人機(jī)進(jìn)行非?？焖俚膮f(xié)調(diào)垂直飛行，并在數(shù)十秒內(nèi)掃過(guò)被監(jiān)測(cè)設(shè)施的整個(gè)順風(fēng)面?！叭缓?，我們可以反復(fù)測(cè)量，通過(guò)對(duì)將氣體污染物從污染源輸送到順風(fēng)面過(guò)程中發(fā)生的大氣波動(dòng)進(jìn)行平均，快速得出正確答案，”他說(shuō)。
同時(shí)，機(jī)載風(fēng)速計(jì)可以幫助操作員計(jì)算飛行過(guò)程中每個(gè)點(diǎn)的風(fēng)速。
“如果將這些甲烷濃度測(cè)量值與氣體在飛機(jī)內(nèi)的流動(dòng)速度結(jié)合起來(lái)，就能輕松計(jì)算出甲烷的排放率。我們認(rèn)為，這比之前采用點(diǎn)式傳感器的技術(shù)有了相當(dāng)大的進(jìn)步?！彼髌照f(shuō)道。
要了解海上鉆井平臺(tái)的甲烷排放量，使用以前的標(biāo)準(zhǔn)甲烷檢測(cè)方法，操作員可能需要長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)才能完成一次順風(fēng)方向的測(cè)量。“幾分鐘內(nèi)，我們就能進(jìn)行多次測(cè)量，所以這是能力上的一次飛躍，”他說(shuō)。
此外，由于無(wú)人機(jī)的有效載荷較小，可以對(duì)液化天然氣終端或海上鉆井平臺(tái)進(jìn)行近距離掃描，從而為客戶提供更高分辨率的數(shù)據(jù)。Thorpe 表示，該公司最近已為一家未披露名稱的石油公司在一座海上鉆井平臺(tái)上部署了這套新系統(tǒng)，并在一些復(fù)雜的陸上生產(chǎn)設(shè)施上進(jìn)行了一些試運(yùn)行測(cè)試。
布里杰預(yù)計(jì)，由于石油生產(chǎn)國(guó)對(duì)更好地檢測(cè)和追蹤甲烷排放的需求日益增長(zhǎng)，其基于無(wú)人機(jī)的傳感器系統(tǒng)將擁有強(qiáng)勁的市場(chǎng)。
“目前，全球甲烷監(jiān)測(cè)市場(chǎng)規(guī)模巨大。因此，我們的首要任務(wù)就是解決這個(gè)問(wèn)題。”索普說(shuō)道。
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