水下无线通讯技术最新突破

近日，美国国际海洋石油技术展览会(OTC)在其官 公布了2020年度评出的聚焦新技术奖，该奖项旨在表彰那些创造了新技术和先进技术，并在未来几年推动海洋石油和天然气行业发展的公司。其中，英国水下科技公司WFS Technologies的两项创新技术Seatooth SmartClamp和水下云计算 络(Subsea Cloud Computing Network)获奖，成为少数同时获得两项OTC大奖的公司之一。同时，其本次获奖的水下创新技术引起业界关注。

首先，小编先带大家了解一下本次新技术奖励计划的五个关键评选标准：

1、新——该技术必须是在申请日期前两年之内商业化应用；

3、经过验证——必须通过全面应用或成功的案例来证明该技术；

4、广泛关注——该技术必须引起业界足够的兴趣和关注；

5、重大影响——该技术必须提供超越现有技术的显著优势。

从评选标准便可直观感受到该奖项的含金量不低，而且所评选出来的项目多少具备颠覆性潜质。

Seatooth SmartClamp

Seatooth SmartClamp是一款智能水下结构无线监测系统。该设备可测量应变、加速度、压力和温度，并使用边缘计算校准疲劳模型，提供传感器级的实时数据。该公司专有的水下无线通信技术将Seatooth SmartClamp数据通过空气-水边界传输到上层甲板接收器。

水下云计算 络

WFS技术的海底云计算 络架构是通过与SCM集成来创建海底Wi-Fi热点而实现的。拥有边缘计算和低功耗管理系统的Seatooth智能设备能够直接无线连接到 络，或者使用AUVs或ROVs来收集数据。

那么问题来了，水中无线通信真的能实现吗？利用的电波频率和产品数据传输速度如何？

20世纪70～80年代曾一度研究过水中通信。但当时的信 处理技术只能采用模拟技术，因此还没到能够实际应用的程度就终止了。从这些经历中，人们普遍认为“电波不能在水中传播”。但这种认识是错误的。水是相对导磁率约为1，相对介电常数约为80的高电介质。如果是MHz以下的较低频率电波，就能短距离传播。如果利用最新的数字通信技术，而且能选择合适的用途，则可以完全实现水中通信。与其说开发出了什么特别的技术，倒不如说我们的优势在于发现了其中商业潜力。

利用的电波频率因设备和用途而异。比如，WFS公司的“Seatooth”(型 ：S5510)利用100k～200kHz的频率，在水中能以100kbps的速度最大通信10m的距离。如果提高频率的话，从技术上来说速度最大可达1Mbps，WFS公司认为将来能够提高至10Mbps左右。Seatooth这个名字是因为该技术与通信距离约为10m、数据传输速度约为几百k～1Mbps的蓝牙相似而命名的。

具体用途方面，Seatooth可用于比如在船上或冰车上远程操作无人小型潜艇，与潜艇间通信或者大型潜舰对接时的通信等。

除了水之外，土壤也能传播电波，因此还可用于埋入地下的下水管雨量传感器等。

此外，通信所需的传感器的耗电量方面，5～10MW即可进行一次水中通信。这样的话，即使每天进行4次100kbps的通信，电池也能使用1年左右。如果与铺设线缆所需的工夫和成本相比，更换传感器或电池相对容易。

此前，应该是利用声波在水中传播信息的。使用电波有什么好处吗？

声波如果在离岸较近的地方会反射到岸上，会有很多杂音。即使不是这样也还是会有很多噪音，数据传输速度无法提高。很难实现像电波一样的1Mbps速度。但声波的优点是传播距离较远。因此，电波虽然速度快，但只适合用于短距离水中通信，而声波虽然速度慢但适合长距离水中通信，二者为互补关系。但水陆间通信方面，在水面上声波大部分会反射到岸上，因此不适合水陆通信，所以只能利用电波。

据了解，OTC本次共评选出最具颠覆性的新技术18项，让我们一起去看看另外16项都是什么吧~

【Advisian digital】CAROL数字机器人

CAROL?是Worley公司的催化剂卸载机器人，适用于海洋、液化天然气、天然气工厂和炼油船。CAROL有效地取代了在催化剂抽真空操作期间容器内部配备人员的要求。操作工人的安全性提高了10倍，且效率至少提高了20%。

【BakerHughes】SureCONNECTTM

模块化的贝克休斯SureCONNECTTM井下智能湿式连接系统，可通过液压、电气或光纤线路，将上部完井元件与下部完井元件进行连接和重新连接。运营商可以实现实时、少干预的井眼监测和控制，从而使数据驱动的决策可以优化性能并主动降低风险。

【BakerHughes】AptaraTM轻型紧凑采油树

AptaraTM轻型紧凑采油树可根据您的需求在整个油田生命周期中进行调整。与传统深水海底采油树相比，该采油树的占地面积大大减少，重量轻了50%，并有潜力将TOTEX(资本支出+运营支出)减少50%以上。

【Bosch Rexroth】高低压海底阀门执行器

Bosch Rexroth的新型海底阀门执行器在通过了压力室试验的TRL 4认证后，证明了该公司能够在有限的电力供应下提供高动力的能力。这样就可以使用可用的海底仪器接口标准(SIIS)在棕地油田中实现所有海底工厂。

【Dril-Quip Inc.】VXTeTM垂直海底采油树系统

Dril-Quip的进化型VXTeTM垂直海底采油树系统使您的工作更智能、更快、更安全，并永久降低成本。将非定向油管悬挂器安装到井口，可以在一次作业中完成钻井和完井，避免起下防喷器，使用传统耦合器的自对准VXTeTM安装在任何需要的方向。

【Halliburton】Xaminer?磁共振(XMRTM)

哈里伯顿公司提供全球首个用于电缆的35000psi超高压磁共振传感器——Xaminer?磁共振(XMRTM)服务。XMR服务是地层评价的“分辨率革命”。XMR服务非常关注深水、非常规和成熟资产的NMR电缆测井的未来。

【NOV】SWITTM-水下低硫酸盐和低盐度设备

SWITTM是世界上第一个全尺寸硫酸盐去除和低盐度设备，用于在海床上进行IOR和EOR的长期连续操作。通过采用独特的、专有的技术并结合此配置中的流程简化，该系统可以免费运行30个月以上。

【NOV】PowerBladeTM能量回收系统

PowerBladeTM能源回收系统根据运行情况接收、存储并提供再生能量，例如，它从起伏补偿中再生能量。此外，它还减少了发电机“感觉”到的功率峰值和可能出现的功率瓶颈，从而降低了燃料消耗，改善了环境并提高了设备性能。

【Schlumberger】NeoSteer钻头导向系统

斯伦贝谢NeoSteer钻头导向系统(ABSS)是首个将切削结构与导向系统相结合的定向钻井创新产品，能够高效地钻取狗腿更大的造斜段和更长更直的水平段。

【Schlumberger】Ora测试平台

斯伦贝谢Ora智能电缆地层测试平台集成了新的井下数字硬件和云原生软件。借助Ora，操作人员可以有效地评估储层——即使是在以前无法进入的条件下——而且所有的信息都是实时提供的，这样可以更快做出可靠决策。

【SIEMENS】AM MonitorTM

西门子AM MonitorTM使用机器学习算法公正评估3D打印组件打印过程中的重新编码，与其他监控技术不同，其速度和准确性是无法匹敌的。

【TechnipFMC】海底配电站

TechnipFMC公司的新海底配电站消除了上游扩建需求，从而降低了海底棕地项目的成本。该配电站包括水下变压器、水下变速驱动器，该驱动器采用经过现场验证的WEG VSD、动力传输脐带缆和连接器。总之，现场安装、井口作业和现场扩展都得到了简化。

【DarkVision】HADES-FTM

DarkVision公司的HADES-FTM技术使用了新一代高分辨率声像头，该头安装在一个铰接式遥控机器人手臂上。该工具可以提供任何井筒阻塞、井口、落鱼或连接的亚毫米测量、图像和三维重建。无论流体的清晰度，它都可以从任何方向实时发送到地面。

【Rocsole Ltd】LITI-液体储罐检查

Rocsole公司的LITI(液体储罐检查)技术和解决方案，用于提高原油操作储罐的性能。详细的乳剂层成像，可以与人工智能预测工具相结合，从而更高效地改善油质，以更低的成本获得更高收益。

【Rolloos】红区服务

钻台上的工人处在火警或被机器夹住的危险中。Rolloos的红区服务结合了先进的计算机视觉、人工智能、人机集成和经典变更管理，保障了工人安全，并优化了性能。

【UpwingEnergy】井下压缩系统(SCS)

Upwing公司的井下压缩系统(SCS)是唯一一种能够增加天然气产量和可采储量的人工举升工具，同时还能消除井筒垂直和水平段的液体负荷。SCS包括一个气体压缩机，它由一个气密性永磁电机驱动，并通过磁耦合与之连接。