陶俊亦 钱浩东 雍鹏 骆新颖

针对油气勘探行业中出现的井喷失控、环境污染等高危应急事件，利用无人机技术对事发现场的全局图像及相关数据进行实时采集、传输，通过作业现場快速布点检测和察看，实现作业现场风险点、异常点的智能识别分析与预警，从而快速确定污染范围，安全高效的开展应急检测及处置工作。

一、引言

无人机技术目前已广泛应用于航空测绘、影视拍摄、农业植保、电力巡视、消防、军工等领域，但在石油行业勘探领域的应用较少。油气勘探行业属于高危行业，发生井喷失控、环境污染等应急事件后，主要靠人工在地面踏勘判断事故现场情况和对周边硫化氢等有毒有害气体进行监测，作业风险高、灵活性机动性差、信息滞后严重，影响事故处置效率。本文利用无人机技术用于油气输气管线巡检，对事发现场的全局图像及相关数据进行实时采集、传输，实现快速布点检测、察看污染状况和污染带，快速确定污染范围，以达到减少人员工作量、降低作业风险、提升工作效率的目的，从而安全高效的开展应急检测及处置工作，保证油气生产作业安全、高效进行。

二、工业无人机在勘探领域的应用现状

目前，我国的油气管道总里程已近15万公里，为国民经济和居民的日常生活提供着重要的能源。为了保证能源传输的安全，必须对它们进行定期巡查。对于石油管线的巡检项目，尤其是长距离输油输气管道、区域性油气田断块系统而言，这些项目经常要求“短平快”，测量周期短、任务重、质量高，区域内地形、地貌复杂多变，常常穿越无人区如沙漠戈壁、森林、高山等，有时人员和测量仪器无法到达。

传统的石油管线巡检工作主要是通过安检员的定期巡查和上级督查部门的不定期抽查两种方式，都是采用人工接触方式，其劳动强度大、作业程序复杂、资源配置臃肿繁多、工效低、周期较长，往往无法按时保质保量完成测量任务。近几年，中国石油为中俄原油管道租用了载人直升机进行巡护，虽然提高了管道巡护应变能力，但此方式存在安全问题和空域申请问题，受到天气、空管、高成本等多方面影响，每天过顶的时间固定，无法实现应急观测。

无人机低空摄影测量相对于载人机成本较为廉价，实施便利、运输维护、作业成本较低；它不仅可以完成长输管道、油气田领域内可行性研究、初设、施工图各阶段测量工作，还可以开展管道监测与维护工作；可以省去耗时耗力的人工测量，航测成图速度快，信息反馈及时，提高工作效率。

三、应急抢险、灾害普查场景下的无人机工作模式

针对石油勘探开发中井筒作业现场发生的突发事件的特殊性和不确定性，特别是发生井喷失控这种灾难性事件，影响面广、危害性大，对安全、环境、资源的破坏性强。在处理过程中要快速调集区域最近资源形成快速响应机制，并及时掌握事件变化的趋势、研制应对方案。为了解决以上问题，开发了一套基于无人机的应急抢险模式，利用无人机、物联网等技术手段，实现了应急现场态势感知和综合调度，提升企业的应急管理水平，也为管理人员及时掌握现场实际情况、应急指挥提供了决策依据。

（一）钻井现场布局

钻井现场发生应急抢险突发事件后，需要对①井口②节流管汇③放喷管汇④压井管汇⑤点火池⑥远程控制台⑦钻台⑧紧急集合点⑨井场全景情况进行实时图像回传，供后台管理人员掌握现场整体态势同时掌握关键位置的实际情况。

（二）无人机在应急抢险场景下的应用

无人机在井场发生三级井控风险，井喷失控前将现场重点点位视频信息传回至公司车载应急通信系统，辅助指挥人员在后台实现对现场关键点位的监控，掌握现场实际情况，对应急指挥决策提供依据。

1.井场整体实际正射图

无人机地形测量是指以普通数码相机为影像传感器（可见光为主），以低空飞行器（无人机为主）为载体，通过手动或自动曝光方式获取被测物体高重叠度、高分辨率序列影像，通过专业的数据处理软件（SVS近低空摄影测量软件、Pix4Dmapper软件、Mapmatrix软件），输出以DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、为主的影像产品。

井场建设完毕后，对井场进行二维建模，生成井场整体实际正射图作为备份（图2），在发生应急抢险情况时调出有利于对井场整体布局情况进行快速了解。

2.井场关键节点图片、视频回传

利用多旋翼无人机任意高度悬停的特性，结合钻完井井场摆放布局的具体情况，开展模拟应急抢险情况下的钻完井现场关键节点的图片回传。利用摄像头可变焦性能获取关键区域视频并实时回传至数据库，为决策部署提供关键信息。

（三）无人机在灾害普查场景下的应用

利用无人机技术获取井场、管网部署区域正射信息，开展井场周边自然灾害普查，形成井场周边环境灾害成像（图3），摸清自然灾害风险隐患底数，查明重点地区抗灾能力，客观认识石油领域自然灾害综合风险水平，为企业和地方各级人民政府有效开展自然灾害防治工作、切实保障经济社会可持续发展提供灾害风险信息和科学决策依据。

通过倾斜摄像头获取井场周边三维影像，数据更加立体全面，使灾害判断更加准确。通过无人机+信息化技术，探索一条应急抢险模式下的无人机工作模式，在自然灾害普查方面提供测绘精度级别的正射信息，推动工业无人机成为石油行业的基础工具。

四、结束语

无人机技术的应用研究在近几年获得了不错的成果，在许多带有危险性或者工作量巨大的野外工作中，应用现代科技产物已经成为一种趋势，也是数字化、智能化时代的发展趋势。相比其他行业，油气勘探行业属于高危行业，无人机技术在油气行业的运用还处于起步阶段，该项技术对于油气行业是一项持久而意义重大的创新，将无人机技术与当前日新月异的高新技术相结合，来减轻人工野外巡检的工作量和工作风险，提高巡检效率，是目前无人机在石油行业的发展方向，并且前景广阔。

作者单位：中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院C6084D8E-4726-4A24-A912-68DF98A9884C