多波束测深技术在海底管道悬空裸露检测中的应用研究

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1、58石油It,程建设多波束测深技术在海底管道悬空裸露～佥测弗构磨蔫磅究崔双民，张传隆，王瑜，金长林，李敬恩(中国石油冀东油田公司，河北唐山063200)摘要：介绍了一种海底管道悬空裸露检测的新方法，即多波束测深技术，该技术可精确获得海底管道悬空裸露的长度和高度．直接反映海底管道的三维空间状态．从而确定海管水下运行状态和水下治理的准确工程量．为下一步安全运行管理和隐患治理提供科学依据同时．还能精确测出海管后挖沟的深度及海管在沟底中的空间位置．为后挖沟施工效果评价与施工方案调整提供依据文章具体介绍了多波束测深系统的组成、工作原理以及海管悬空裸

2、露和后挖沟效果的检测方法多波束测深技术为海底管道的检测工作提供了一条更快捷、直观、精确的新方法关键词：海底管道；悬空裸露；测量；多波束测深doi：10．39694．issn．1001-2206．2012．05．016O引言管悬空的测量精度严重受到影响．水下治理]二程量随着我国海洋石油开采规模的扩大．海底油气无法准确计算管道建设逐渐进入高峰，中海油、中石油、中石化本项研究主要将多波束测深技术．配合声速剖等大公司仅在渤海湾的海底管道已达数百千米海面仪、潮位仪及高精度GPS定位系统．应用到海底底管道是投资高、风险大的海洋石油工程．它对海管道悬空

3、裸露的海上检测以及海管后挖沟的检测．上油气田的生产起着至关重要的作用海底管道所获得了精确的测量数据．为海管在海底的运行状况处的海洋环境极为复杂，受到风浪、洋流、风暴潮及后期治理提供依据等自然因素作用，普遍存在裸露、悬空等安全隐本文将以冀东南堡油田某海底管道悬空裸露的患海底管道长期悬空裸露．遭受风浪、海流冲击检测为例，具体介绍条带多波束测深系统的组成、极易产生疲劳断裂：同时，由于近海工程施工、捕工作原理和海管悬空裸露、后挖沟效果的检测方法鱼作业和船舶抛锚等人为因素的破坏．海底管道破1条带多波束测深系统的组成损事故也时有发生海底油气管道一旦出

4、现泄漏。多波束系统基本上由三部分组成第一部分是将导致海上油气田停产．污染海洋环境．造成生态多波束主系统．主要包括换能器阵列、收发机和处灾害．不仅抢修费用高昂．甚至引起海洋石油平台理单元等；第二部分为辅助系统，包括定位系统、爆炸．给企业和国家带来巨大的经济损失。所以，运动传感器、GPS罗经和声速剖面仪：第三部分是对海底管道状态的科学检测是当务之急．也是海洋后处理系统．包括数据采集系统和数据后处理软石油安全运行工作的重中之重件、数据存储设备。目前海底管道裸露悬空隐患检测的常规方法是2条带多波束测深系统的工作原理应用侧扫系统、浅地层剖面仪结合G

5、PS定位系统。主要是通过声波发射与接收换能器阵进行声波但受测线密度的影响(由于行船原因一般测线密度广角度定向发射、接收，通过各种传感器对各个波为20[r1)，得出的检测结果不连续，不能直观显示束测点的空间位置归算．从而获取与航向垂直的条在屏幕上：海管悬空高度需高水平潜水员通过经验带式高密度水深数据判断．由于渤海湾产油区水下能见度几乎为零。海多波束测深系统的换能器(探头)由接收阵和第38卷第5期崔双民等：多波束测深技术存海底管道悬空裸露检测中的应用研究59发射阵组成．工作过程中发射阵发射一个沿航迹方的声速：卫星定位系统和GPS罗经用来导航和

6、定向上角度很窄(1o)、垂直于航迹方向上角度很宽位：潮位仪用来记录每天的潮差．归算到统一的高f最大160~)的声学脉冲信号，如图1所示。接收程基准面上．消除潮差影响：三维姿态仪记录船只阵内置多个水听器基元．每个基元朝向不同的方的位置姿态(横摇、纵摇、升沉情况)。向。并限定各自的接收角度：沿航迹方向角度较大多波束系统的工作流程主要包括数据采集和数(15。)，垂直于航向角度很小(0．5。)，见图2。据后处理两大部分在数据采集阶段．由于多波束系统是一个包含众多辅助传感器的复杂系统．所以它的数据采集流发射程比较复杂与规范首先要连接仪器．在此阶段．

7、主要连接换能器的探头、甲板处理单元、GPS系统、罗经与计算机此时，安放在码头附近的潮位仪处于启动状态，记录实时的潮位信息。然后开始调试各个仪器．通过超级终端软件．可以查看各个、、15。仪器之间是否连接正常并显示正确的数据。如果没图1发射阵发射声学脉冲信号有数据．则检查各个数据线是否连接正确，接线头是否连接牢固当各个仪器设备连接无误后，最后启动软件．记录采集的多波束数据在数据后处理阶段．我们主要采用的是CARISHIPS软件。3．2实例利用条带多波束测深系统．我们对冀东油田x号岛至Y号岛之间的海底管道进行了检测与研究．图2接受阵接受反射回来

8、的声学脉冲信号主要是为了探测其空间位置状况，获得其裸露、悬发射波束与接收波束项目垂直交叉。形成256空的长度和高度用后处理软件．我们可以近距离个0．5。×1。的波束．这些波束密集地排列在垂直地