无人机维护石油和天然气管道的成本效益（英文）

无人机：确保 石油和天然气管道的成本效益维护 WHITEPAPERMARCH2022 封面：Artpilot，GettyImages-内部：GettyImages Contents 3执行摘要 4Introduction 51个管道的无人机用例 51.1Construction 61.2安全、操作和维护 61.3安全 71.4管理突发事件 71.5环境收益 71.6全球部署 82加速无人机的采用 82.1Policy 92.2利益相关者 102.3产品开发与共同创新 102.4技能开发和培训 103前进之路 11Conclusion 12贡献者 13尾注 免责声明 本文件由世界经济论坛发布，作为对项目、洞察领域或互动的贡献。本文所表达的调查结果，解释和结论是世界经济论坛促进和认可的合作进程的结果 ，但其结果不一定代表世界经济论坛的观点，也不一定代表其成员，合作伙伴或其他利益相关者的整体。 ©2022世界经济论坛。保留所有权利。本出版物的任何部分不得以任何形式或任何方式复制或传播，包括影印和记录，或通过任何信息存储和检索系统。 2022年3月 无人机：确保以具有成本效益的方式维护石油和天然气管道 执行摘要 石油和天然气管道在全球范围内运输碳氢化合物 。无人机或无人驾驶飞行器（UAV）， 可以帮助提高全球能源基础设施这些重要部分的工作寿命和运营效率。 管道是全球石油和天然气部门的血脉。它们是全球原油，天然气和其他石油产品安全且具有成本效益的运输的既定手段 。1确保可靠地使用这些能源生命线需要系统和持续的努力在两个主要方面：一是管道运营效率更高；二是效率更长 现有管道基础设施的使用寿命。无人机，作为第四次工业革命技术的一个子集，2准备在这一领域发挥转型作用 。这 该文件面向政府官员、管道运营商和无人机行业利益相关者 ，有三个主要目标: 概述无人机如何使传统的监测和管理能源基础设施这一重要部分的手段更安全、更经济、更高效。 在管道领域探索不同类型的无人机用途，不仅能带来更快的投资回报，还能刺激更大的功效。 提出一种沙箱方法，用于加速无人机在管道段的采用。 本文件将作为基于社区的方法的起点，以更广泛的管道运营商、政府机构和无人机服务提供商对无人机的了解。 Introduction 管道是全世界运输碳氢化合物和石油产品的最普遍的方法之一。32020年，全球石油和天然气干线（主要）管道的总长度为189万公里，4这几乎是地球和月球之间距离的五倍。北美 、亚洲和非洲预计将在未来几年引领全球管道扩张。5除国内管道外，一些跨境石油和天然气管道在世界不同地区运营。 随着世界努力达到大流行前的经济活动水平，长期增长和基础设施加速扩张的前景表明，全球能源消耗将增加。随着对非常规能源的日益关注，石油和天然气运输基础设施将需要提供高于正常水平的运营效率，同时延长使用寿命 这些当务之急为使用无人机支持此类举措开辟了重要的机会。 虽然管道的维护对全球经济增长至关重要，但自然灾害和其他外部因素等所带来的威胁无处不在。无人机可以作为应对这些挑战的关键机制，从而确保跨地区和世界各地的能源贸易顺畅 。 要了解无人机在管道领域的适用性范围，必须了解能源供应链 。考虑到全球能源储备不均衡，6他们的运输除了运输外，还主要涉及管道。7 跨国和跨境管道长距离运输原油、石油、天然气和其他相关产品。在进口原油的国家，管道将进口的原油运输到专用储存区 ，然后再运输到炼油厂，转化为成品。8After 加工，成品通过产品管道重新运输到指定的最终用户。9在天然气的情况下，液化气是 在专用工厂重新气化，并通过管道进一步运输。10在某些情况下，石油和天然气储量集中在近海地区，需要通过海底管道运输。11 1 管道的无人机用例 无人机可以在确保能源供应链不同阶段的管道安全运行方面发挥重要作用。在世界各地，专家们讨论了利用无人机技术来规划管道项目，进行路线调查并进行定期检查以确保安全和保障。12 结合先进的软件，无人机可以基于管道上的高分辨率图像、视频和相关地理空间数据提供卓越的分析和见解。这可以帮助项目规划者、执行机构和管道运营商做出更明智的决定。通常,通过使用车辆或直升机步行部署人力资源来执行执行管道勘测的任务。13这些任务涉及相当大的人力和开支。 然而，随着无人机技术和相关视觉智能工具的发展，这些任务可以更有效地执行 相对较低的成本。14在某些情况下，行业数据表明，无人机可以将能源基础设施的检查成本削减近50％。15 从节约成本和资源的角度出发，生成准确的数据16并确保人员的安全和保障，17Thecasefordeploymentdronesisstrong.Astheregulationregulationregulationworldwideeasisincomingyears,moreandmoredronecompaniesareexpectedtoshowinterestinparticipateprojectsandoperations. 无人机可以在一系列管道活动中以多种方式使用，包括项目规划和设计，施工和运营。18 下一节将研究最具影响力的用例，在这些用例中，无人机不仅可以证明投资是合理的，而且还可以提供其他方式难以实现的收益。 1.1 Construction 1.进度监测：新的跨国或国际管道的建设涉及大量投资 ，是一项长距离活动。通常，涉及多个利益相关者，包括管道基础设施资产的贷方和投资者。无人机可用于捕获高质量的图像和视频片段，以规划管道路线并增强对潜在投资者的投资。一旦施工开始，无人机可以定期拍摄类似的镜头，以生成有关施工活动进展的视觉数据，以供投资者简报。19 2.实时远程说明:安装有高分辨率摄像头和扬声器的无人机可以协助项目经理对实际工作进度进行远程实时监控 20并向现场主管传达具体指示21根据他们在数千公里外的 视觉评估。 3.材料运输：物流无人机提供了起重和运输设备和材料的独特主张，以帮助建筑活动22在充满挑战的地形中。它们还可以用于在极端天气事件和其他突发事件中向工人提供应急物资。23 4.库存管理：无人机可以执行现场库存管理24使用射频标签和阅读器的建筑材料和设备，特别是当材料和设备散布在广阔的地形上并且必须经常移动时。 5.更安全的爆破作业：安装有高分辨率光学和热像仪的无人机可以协助施工25和安全管理人员通过确保爆炸效果半径内没有人安全地进行爆破作业。26此外，无人机可以通过向未意识到生命风险的入侵者宣布风险来帮助人们从爆炸现场附近的区域清除人员。 1.2 安全、操作和维护 1.检测泄漏和溢出：管道的气体泄漏和漏油会对邻近地区的环境，财产和人类生命造成损害。27及时遏制此类泄漏和泄漏可以防止财务损失和对管道运营商的声誉损害。使用专门的传感器，无人机可以检测此类气体泄漏和漏油28和程度 此外，无人机还可以发送现场直播，以帮助灾难管理当局进行遏制行动。 2.安全审核：无人机可用于对管道基础设施进行全面检查和安全审核29协助进行管道故障调查，遵守个人防护设备规范等。 3.预防性检查：安装有专用摄像机和有效载荷的无人机可用于进行定期检查活动30比如检查管道的结构完整性31以及压缩机站的状况，以防止维护问题和损坏。32 Figure1 美国联邦航空管理局批准的首次商业陆地飞行任务 无人机系统 数据中心 固定翼无人机 （体重6公斤，耐力2小时） 射频链 路 广域网 远程操作中 心 地面控制 站 阿拉斯加BPPrudhoe湾油田 2014年6月 来源：BP（https://www.bp.com/en/global/corporate/news-and-insights/reimagining-energy /drones-provide-bp-eyes-in-the-skies.html），AeroVironment（https://www.avinc.com/） 。 1.3 安全 1.风险评估：管道经常通过敏感区域。克服漏洞33在这些领域，定期进行风险评估至关重要。34无人机 使用特殊的传感器可以帮助安全管理人员在这些领域进行调查。35 2.替代徒步巡逻：常规无人机飞行可以替代常规形式的监视，例如徒步巡逻。36这可以避免巡逻人员不必要的安全风险，例如蛇咬伤，滑倒和摔倒以及不安全的夜间巡逻。 3.事件管理：在全球范围内，管道维护一直是一项具有挑战性的任务。37当预计或已经发生任何事件时，安全管理人员可以快速部署无人机以实时跟踪入侵者，并将其准确位置传达给执法部门。38 1.4 管理突发事件 1.协助灾害管理：无人机可以帮助当局进行损失评估，并提供基本设备和紧急医疗用品。39他们还可以帮助急救人员在管道的受影响地区更全面的态势感知。40灾难发生后，无人机可以协助公司人员进行维修。 2.灭火：配备特殊软管的无人机可以在发生火灾时喷洒灭火泡沫。41 3.电信连接：电信公司正在进行试验，在管道建设或突发事件期间，在通信基础设施有限的地区使用无人机提供短期无线互联网连接。42 4.保险索赔验证：保险公司可以利用无人机技术在解决保险索赔时验证损坏。43 1.5 环境收益 1.能源供应链的下游部分，其中管道是重要的 部分，负责甲烷的排放。44安装有专用传感器和摄像头的无人机45可以协助管道运营商进行环境监测和应对与排放相关的挑战。46 2.通过取代传统的步行巡逻，车辆和空中监视方法，无人机可以减少运营商的碳足迹。 1.6 全球部署 在全球各地，无人机公司已被捆绑在一起进行管道检查和监视。例如，美国的一些实体已获得联邦航空管理局的逐案许可，可以在视线以外（BVLOS）模式下执行与管道监视有关的任务。47 据报道，欧洲一家领先的能源实体已开始使用无人机对其管道基础设施进行监视。48 有趣的是，印度的管道部门已经在实现无人机技术的潜力方面显示出先见之明。例如，印度天然气管理局于2016年下了订单，在其两条天然气管道上进行基于无人机的空中监视试点项目。49最近，据报道，印度石油公司正在对干线输油管道的一段进行无人机监测。50 2 加速无人机的采用 2.1Policy 无人机：确保具有成本效益的石油和天然气维护管道 8 在全球范围内，各国政府在创建有利的政策框架以最大限度地发挥无人机的潜力方面正在取得迅速进展。例如，印度已经对无人机法规进行了重大改革，从2021年8月通知新的无人机规则开始，以确保更多地采用该技术。几乎整个国家，不包括敏感地点（红色区域）和机场周围的城市区域（黄色区域 ），已经开放了用于商业使用的无人机（绿色区域），高度可达400英尺。51在简化的规则下，大多数落在绿色区域的越野陆上干线管道开始更快地采用无人机。 传统的、劳动密集型的管道调查方式正在产生日益减少的利润，即使最终用户期望获得优异的结果。52在管道方面，无人机具有独特的优势，可以在有限的人工干预下执行这些任务，使用创新工具以较低的成本生成准确的数据，确定道路上的痛点，并为施工方和运营商提供最佳决策。53 为了评估和优先考虑石油和天然气管道领域的各种无人机用例，每个地区或国家都可以与所有利益相关者合作建立监管沙箱。这将有助于监管机构获得关键知识以准备 合适的飞行标准和操作程序，而管道运营商和无人机服务提供商可以测试无人机在不同条件下满足管道段需求的稳健性 。部门特定实验 在不同利益相关者和国籍的参与下，将导致更彻底和跨学科，以帮助制定更明智的法规。这也将使创新者能够在流程设计，产品价值链，产品开发和关键行业期望方面获得见解。 同时，沙箱方法将使利益相关者能够预测和计划潜在的风险或弊端，例如隐私考虑，由于故障或黑客入侵而引起的安全问题以及流氓无人机的安全威胁。监管机构，制造商和服务 提供商有一系列选择来解决这些问题，包括实时跟踪无人机;飞行员的培训和认证;用户注册;和监控无人机飞行。 在从拟议的试验中获得经验并进行行业咨询后，监管机构可以考虑将无人机部署强制用于管道 印度