淺談水下機(jī)器人（ROV）在深水海底電纜維修中的應(yīng)用

王濤（深圳海油工程水下技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518067）

淺談水下機(jī)器人（ROV）在深水海底電纜維修中的應(yīng)用

王濤（深圳海油工程水下技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518067）

新時(shí)期背景下，海洋石油開(kāi)發(fā)逐漸向著更深水域發(fā)展，所以，海底電纜、水下井口與海底石油輸送管線等多種水下設(shè)施維修工作量也隨之增加。下文將以水下機(jī)器人為切入點(diǎn)，對(duì)其在深海電纜維修中的實(shí)踐應(yīng)用展開(kāi)了相關(guān)性的研究與探討，將其經(jīng)濟(jì)性充分體現(xiàn)出來(lái)，這對(duì)于海洋石油工程項(xiàng)目開(kāi)展具有積極的影響。

水下機(jī)器人；深水；海底電纜；維修；應(yīng)用

下文將以某深水海底電纜維修項(xiàng)目為實(shí)例，對(duì)水下機(jī)器人的作業(yè)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)地介紹。其中，水下機(jī)器人設(shè)備參數(shù)是：ROV的型號(hào)是Quatum13（QUANTUM 13）,150HP，是作業(yè)型工程支持船（是工作級(jí)ROV）。而海洋石油工程709（海洋石油709）下同的海底電纜規(guī)格是ZS-YJQF41+OFC1-26 35-3×240+3×12B1。

1 深水海底電纜故障點(diǎn)的調(diào)查情況

該故障海底電纜的具體位置是惠州25-3和25-2平臺(tái)間，屬于三相35kV高壓電與3組12芯光纖復(fù)合電纜，總體的長(zhǎng)度是8900米，而實(shí)際的鋪設(shè)水深大概在105米左右。受電纜絕緣下降與光纖通信中斷兩個(gè)故障的影響，導(dǎo)致其暫停運(yùn)行。在對(duì)光時(shí)域反射儀利用的情況下，對(duì)光纖故障點(diǎn)的位置進(jìn)行測(cè)量，與惠州25-3平臺(tái)的距離在2000米左右的位置[1]。對(duì)水下機(jī)器人進(jìn)行使用，展開(kāi)近距離的調(diào)查，最終的結(jié)果是與惠州25-3平臺(tái)距離1200～1600米之間，海底電纜被向南部拖拽，進(jìn)而與原始的鋪設(shè)路徑相偏離，其中偏離最大的距離已經(jīng)達(dá)到了150米，如圖一所示。其中，該位置的海底電纜出現(xiàn)了打扭的狀態(tài)，以“8”字型呈現(xiàn)出來(lái)。

圖一海底電纜ROV故障點(diǎn)的調(diào)查圖

2 海底電纜維修方案與準(zhǔn)備工作

通過(guò)ROV水下調(diào)查所獲取的結(jié)果，對(duì)維修材料交貨的日期、施工的天氣變化等進(jìn)行充分地考慮，將維修方案劃分成兩種方案。第一，采用較早交貨期的海纜接頭盒維修；第二，若第一種方法失敗，需使用較晚交貨期備用海底電纜以及海纜接頭盒進(jìn)行維修。若第一種維修方法成功，則無(wú)需采用第二種方法。根據(jù)上述制定的方案，作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)在工程支持船海洋石油工程709之上安裝好ROV系統(tǒng)，同時(shí)還要安裝發(fā)電機(jī)，進(jìn)而為125噸絞車提供所需的動(dòng)力[2]。

3 故障深水海底電纜的打撈

在工程船達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)以后，需要開(kāi)展動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)的測(cè)試工作，同時(shí)在系統(tǒng)中輸入與油田相關(guān)的設(shè)施。隨后，工程船移動(dòng)到海底電纜發(fā)生故障位置的上方，在下部放置ROV，開(kāi)展預(yù)調(diào)查工作。

海纜的打撈主要安排船尾的A吊絞車與125噸大絞車完成。其中，ROV需攜帶特制的吊帶進(jìn)入到深水當(dāng)中，并飛行到故障位置，使用左邊機(jī)械臂液壓機(jī)械手將吊帶末端輔助桿抓住，并由電纜下方的海泥當(dāng)中穿越。

在海纜被拉出水面以后，利用大絞車將其拖至甲板，進(jìn)而安排工作人員將拖拉網(wǎng)套安裝其上，并與地錨相互連接，進(jìn)而摘除大絞車鋼絲繩，完成打撈工作。

4 深水海底電纜故障點(diǎn)的切除和續(xù)接作業(yè)

在完成海底電纜固定工作以后，工作人員應(yīng)當(dāng)積極搭設(shè)風(fēng)雨棚，安排海底電纜技術(shù)工作人員將海纜打扭附近的海纜切除掉，針對(duì)兩端海纜展開(kāi)三相絕緣測(cè)試和光纖衰減測(cè)試，以保證兩者的工作狀態(tài)理想，隨后展開(kāi)海纜續(xù)接工作[3]。需要注意的是，續(xù)接的過(guò)程不能夠中斷，實(shí)際的續(xù)接時(shí)間花費(fèi)了45個(gè)小時(shí)。

5 深水海底電纜故障修復(fù)后的測(cè)試和下放作業(yè)

在完成電纜接頭的制作以后，需要在平臺(tái)中針對(duì)海底電纜展開(kāi)測(cè)試，其中主要涉及到5kV三相對(duì)地與相間絕緣測(cè)試，另外還有78kV直流耐壓測(cè)試，最終的測(cè)試結(jié)果滿足要求。在此基礎(chǔ)上，可以展開(kāi)海纜下放的準(zhǔn)備工作。其中，需要在海纜中安裝鏈條，并將其當(dāng)做提拉點(diǎn)，通過(guò)ROV鉤將撐桿兩端索具與鏈條相互連接，積極開(kāi)展ROV的摘鉤工作[4]。但是，需要在中間使用繩子，將接頭盒提拉，這樣才能夠?qū)⒗K子割斷并將撐桿收回。隨后，甲板工作人員應(yīng)當(dāng)利用125噸大絞車與船尾A吊絞車，通過(guò)兩者的配合，實(shí)現(xiàn)海底電纜與接頭盒的入水操作。而在下放電纜的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)向前方移動(dòng)工程船，而ROV需要在水下時(shí)刻觀察，確保下放工作的順利開(kāi)展。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)上文水下機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用可以了解到，水下機(jī)器人適用于深水海底電纜的維修工作，并且可以替代潛水人員來(lái)完成工作。最重要的是，水下機(jī)器人的運(yùn)用，在作業(yè)的深度以及維修成本方面都具有極為突出的優(yōu)勢(shì)。目前階段，國(guó)內(nèi)海洋石油工程的開(kāi)發(fā)將目標(biāo)設(shè)定在深水區(qū)域，而隨著水下機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，使得ROV在海洋工程當(dāng)中的重要作用突顯出來(lái)。

[1]王丹.水下機(jī)器人在深水海底電纜維修中的應(yīng)用[J].科技資訊,2012(20):20-21.

[2]鄧元保.海底電纜水下檢測(cè)機(jī)器人仿真技術(shù)研究[D].大連海事大學(xué),2014.

[3]魏延輝,田海寶,杜振振等.微小型自主式水下機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào),2014(5):566-570,579.

[4]張宏偉,李金翠,王延輝等.自主水下機(jī)器人下潛困難問(wèn)題的數(shù)值仿真與試驗(yàn)研究[J].船舶力學(xué),2016,20(3):277-287.