墨西哥湾漏油事件突显了对深海机器人日益增长的依赖

遥控潜水器在阻止原油泄漏方面取得了成功和失败,石油工业可能需要依赖完全自主的车辆


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在过去的两周里,每天有近20万加仑的原油喷涌到墨西哥湾,阻止其泄漏的工作需要大量的协调,其中包括英国石油公司、美国海岸警卫队和当地渔民。但考虑到受损的马孔多油井的深度——海平面以下1524米——使用海底机器人是切断石油泄漏的唯一方法。

具体来说,这些机器人是遥控潜航器(ROV),它们在阻止4月份“深水地平线”钻井平台爆炸后产生的三个泄漏点方面发挥着重要作用。这次爆炸导致11名工人死亡,钻井平台沉没,管道受损。(爆炸原因仍然未知。)

ROV是钻井公司使用的一种通用工作工具,“就像皮卡一样,将工具运送到钻井地点,专门进行物体的物理操作,”斯克里普斯海洋研究所地球物理与行星物理研究所的开发工程师格伦·笹川说。大多数钻井平台开始钻探的深度都超过了人类潜水员的极限,因此这些公司使用价值数百万美元的ROV(功率范围从10到300马力)进行检查、维护和干预。

在水面船只遥控机器人的帮助下,工作人员周二晚上封堵了一个泄漏点。据《纽约时报》周三报道,ROV在海底的一根泄漏钻杆末端安装了一个特殊设计的阀门。据Offshore-mag.com周三报道,管道末端被切断后,重达半吨以上的阀门被放置在海底。ROV将阀门固定在断裂的钻杆上,然后关闭阀门,切断了管道的泄漏。

ROV在封堵井口的泄漏方面不太成功——特别是通过激活防喷器。马孔多油井的防喷器是一个12米高的钢结构,包含多个阀门,旨在在紧急情况下堵塞油井。钻井平台的船员在平台沉没之前无法从平台上启动防喷器。机器人无法到达所有阀门将其关闭,而潜水器能够关闭的阀门正在泄漏。

正在进行的第三项工作包括将一个四层楼高、100吨的混凝土和钢铁密封箱放置在海床上,覆盖最大的泄漏点,85%的石油从那里泄漏。工作人员周四开始将该装置降到海底,但可能要到周日或周一才能完全投入运行。

美联社周五报道,工作人员正在ROV的帮助下定位该箱子,ROV在主要漏油点周围放置浮标作为标记,以帮助在下降时对齐箱子。水下机器人还在箱子将要放置的地点清理管道碎片和其他杂物。一旦到位,将把一根钢管连接到水面的油轮上,并连接到箱子的顶部以转移石油。如果该箱子能够容纳较大的泄漏,则可能会使用正在建造的第二个箱子来阻止防喷器处较小的泄漏。

随着钻井水深的增加,工程师们设计了防喷器、海底阀门装置和其他设备,以便由ROV操作,蒙特利湾水族馆研究所蒙特利加速研究系统(位于加利福尼亚州莫斯兰丁)的技术支持和运营经理克雷格·道说道。“该设计使得ROV可以使用专门制造的工具或使用ROV机械臂来操作和安装阀门和其他设备,”他解释说。

然而,随着钻井平台进入更深的水域,工程师将越来越依赖能够自主运行的潜水器,位于马萨诸塞州伍兹霍尔的伍兹霍尔海洋研究所应用海洋物理和工程研究专家安迪·鲍恩说。人类将更多地充当这些自主水下航行器(AUV)工作的监督者,而不是直接控制潜水器上的推进器、机械臂和其他设备。

鲍恩说,操作员可以通过多种不同的方式与AUV进行通信,包括用于长距离的低频声学和用于中距离的高频编码声学。“机器人必须足够智能,才能在这些不同的通信模式之间优雅地切换,每种模式都需要不同程度的自主性,”他补充说。

鲍恩设想了一个操作员将一个或多个自主航行器放置在海底长时间工作的时候。这将导致问题出现时更快的响应时间,因为AUV会在船上的人到达现场之前根据其预编程采取行动,他说。“如果(曾经有)一辆在海底提供干预能力的车辆,它很可能在‘深水地平线’事件的发展中发挥一些有意义的作用,”他补充说。

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