電纜探測技術(shù)在平臺(tái)周邊海底管道的研究

盧燕++潘婷

摘 要：某油田隸屬于勝利石油管理局，屬于我國最大的淺海油田之一，并于1993年正式進(jìn)行開發(fā)探測，時(shí)至今日，已經(jīng)建成了各種采油平臺(tái)70多座，各種海底管纜130多段，總長度達(dá)到了200 km。然而，隨著時(shí)間的延長，某些管纜已經(jīng)達(dá)到了最高的設(shè)計(jì)使用年限，再加上常年處在海洋的復(fù)雜環(huán)境中，使得抗力出現(xiàn)大幅度的衰減，經(jīng)常會(huì)發(fā)生油氣泄漏，甚至是電纜斷裂的問題，給國家經(jīng)濟(jì)造成了不小的損失，并對(duì)海洋環(huán)境造成影響。由此可見，對(duì)海底電纜進(jìn)行精準(zhǔn)的位置探測，來對(duì)海底的管纜進(jìn)行及時(shí)的維修就變得十分重要，也是非常緊急的。然而，在海底的管道與電纜存在一定技術(shù)上的問題，會(huì)給探測工作帶來一定的影響，這就造成了該油田并沒有形成一整套完善的管道資料與圖件，造成了很嚴(yán)重的生產(chǎn)困難以及安全隱患。

關(guān)鍵詞：電纜探測 平臺(tái) 海底管道

中圖分類號(hào)：P753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（c）-0058-02

近些年來，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了舉世矚目的輝煌成就，海洋石油的開采也取得了飛速的發(fā)展，石油產(chǎn)量不斷提高。該文所闡述的油田屬于勝利油田的主要油田之一，自從1993年開采至今，已經(jīng)建成各種采油平臺(tái)70余座，年產(chǎn)石油近200多萬噸，已經(jīng)形成了中心大平臺(tái)為主，周圍小平臺(tái)為輔，并可以使用海底的電纜與管線進(jìn)行連接的綜合性的開發(fā)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)海底輸油、海底輸氣以及注水、輸電、油水混輸?shù)榷囗?xiàng)功能。

1 研究的主要目的

海底管纜埋藏在海底，會(huì)受到各種海洋環(huán)境以及海洋活動(dòng)的影響，比如：海浪的沖擊、海水對(duì)管纜的腐蝕以及海洋生物的破壞，都會(huì)使得海底管纜的抗力減弱，如果問題嚴(yán)重就會(huì)造成油氣的泄漏，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及海洋環(huán)境的污染。這就能夠看出，對(duì)海底管纜進(jìn)行精確的探測的重要性。以前對(duì)海底的管纜進(jìn)行探測使用的主要的技術(shù)是側(cè)掃聲納技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以探測到管纜的位置，但是會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差，設(shè)備的能力也受到各種環(huán)境的限制，對(duì)某些管纜的探測也是力不從心。尤其是一些環(huán)境復(fù)雜的海底，比如說平臺(tái)周圍，分布著眾多的管纜、廢棄物，使得側(cè)掃聲納經(jīng)常會(huì)發(fā)生分辨不清什么是管纜什么是廢棄物的現(xiàn)象，對(duì)探測的結(jié)果造成一定的誤判，給維修工作帶來巨大的不利因素。正是因?yàn)檫@個(gè)問題的不好解決，國家海洋局聯(lián)合勝利油田，開展了對(duì)油田平臺(tái)周圍管纜的研究，主要是利用當(dāng)今世界上最先進(jìn)的探測設(shè)備以及技術(shù)方法來對(duì)身處復(fù)雜環(huán)境中的石油管纜進(jìn)行探測，并從中選取最有效的研究成果，來對(duì)我國的海洋石油平臺(tái)的海底管纜進(jìn)行精準(zhǔn)的探測。

2 研究的主要內(nèi)容

此次研究主要的地區(qū)選擇的是勝利油田某海洋平臺(tái)，主要考慮的也是這個(gè)平臺(tái)的海底管道與電纜比較多，環(huán)境比較復(fù)雜，研究的主要范圍包括鉆井平臺(tái)的方圓200 m，水的深度為10～12 m。對(duì)于此項(xiàng)研究的內(nèi)容主要包含以下幾個(gè)方面：第一是對(duì)探測技術(shù)的原理進(jìn)行研究，從而形成對(duì)探測技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化工作的一個(gè)理論性的支持；第二是對(duì)當(dāng)今世界上海底石油管纜諸多的探測技術(shù)進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的對(duì)比，并從中選取最適合中國海洋管纜探測的技術(shù)；第三是對(duì)平臺(tái)周圍管纜的走向、懸空以及埋藏的深度進(jìn)行探測，并使之與石油平臺(tái)形成新的鏈接關(guān)系，利用三維坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識(shí)；第四是對(duì)探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)探測結(jié)果、探測資料以及圖件的數(shù)字化的管理；第五是希望能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)的指導(dǎo)，明確的標(biāo)示平臺(tái)的插樁位置與錨點(diǎn)、管纜的實(shí)際距離，并在以后的船舶探測工作的時(shí)候提供幫助，保障生產(chǎn)的安全性。

3 對(duì)海底管道電纜進(jìn)行探測技術(shù)與方法的研究

對(duì)海底管纜進(jìn)行探測的技術(shù)方法是有多種的，但是研究的主要路線大部分還是這種：首先使用平臺(tái)的位置進(jìn)行測量，然后利用聲納對(duì)平臺(tái)附近暴露的管道與電纜進(jìn)行探測；而對(duì)于深埋的海底管纜則使用極淺層剖面追蹤儀進(jìn)行探測，最終形成平臺(tái)周邊的管道與電纜位置的影像圖。

3.1 平臺(tái)位置測量

不論是海底的電纜還是石油管道，所服務(wù)的對(duì)象都是一個(gè)，就是海上采油平臺(tái)，管纜的作用就是對(duì)平臺(tái)進(jìn)行連接，從而形成一個(gè)采輸?shù)南到y(tǒng)。采油平臺(tái)就是這些海底管纜的源頭以及重點(diǎn)，因此在對(duì)海底管纜進(jìn)行探測的時(shí)候首先就是需要確定采油平臺(tái)的大小以及位置。對(duì)采油平臺(tái)的測量可以使用RTK GPS，對(duì)采油平臺(tái)的立管樁、棧橋、火炬樁的各個(gè)角點(diǎn)以及高程進(jìn)行測量，根據(jù)結(jié)果繪制位置圖，并在圖上對(duì)海底管纜的位置以及數(shù)量進(jìn)行明確的標(biāo)注，這也是為海底管纜的探測進(jìn)行一個(gè)準(zhǔn)備工作。

3.2 海底管道與電纜的探測

海底的管道與電纜根據(jù)暴露的位置主要分為兩種，一種是暴露在海底的管纜，一種是埋藏在海底的管纜。

3.2.1 對(duì)暴露在海底的管纜進(jìn)行探測

前文介紹過，對(duì)暴露在海底的管纜進(jìn)行探測可以說還用旁側(cè)聲納，這種設(shè)備可以對(duì)海底的地貌進(jìn)行探測，也能夠?qū)铱栈蛘弑┞对诤５椎墓芾|進(jìn)行探測。國內(nèi)外的一些實(shí)驗(yàn)對(duì)此也早已有了明證，旁側(cè)聲納對(duì)暴露在海底的管纜進(jìn)行探測是最有效的辦法之一，旁側(cè)聲納可以將探測結(jié)果形成一個(gè)線狀圖形，并將探測到的海底的管纜與采油平臺(tái)的位置圖進(jìn)行連接，從而構(gòu)成了對(duì)海底管纜追蹤探測的一個(gè)基礎(chǔ)。

在對(duì)暴露在海底的管纜進(jìn)行探測的時(shí)候，要保證拖魚拖曳于船舷，保證拖魚在GPS的下方，探測的時(shí)候可以使用高頻與低頻進(jìn)行探測，為了保證精度，除了GPS的精度得到保證之外，還需要特別注意的是，進(jìn)行探測的時(shí)候必須在海況比較好的情況下，如果海況惡劣，海流以及渾濁的海水會(huì)造成圖像的清晰度降低；其次是保證拖魚在水中的姿態(tài)與航行的方向一致；第三需要注意的是對(duì)菜單要設(shè)置高度計(jì)，并對(duì)拖魚的工作狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的修正；第四是聲納的單側(cè)掃描的寬度要保證在50 m之內(nèi)，對(duì)于同一條管纜的認(rèn)定之時(shí)要進(jìn)行多個(gè)防線、多個(gè)記錄的比較，力求位置的精確。

3.2.2 對(duì)埋藏在海底的管纜進(jìn)行探測

這項(xiàng)工作是對(duì)海底光纜進(jìn)行探測項(xiàng)目中最困難的工作之一。對(duì)這項(xiàng)工作的實(shí)施，通常使用的是Tinsley探測系統(tǒng)，這是專門研制的對(duì)海底管纜進(jìn)行探測的儀器。這項(xiàng)儀器主要由兩部分組成，一是水下探頭，二是顯示系統(tǒng)。其中水下探頭有兩種，一是三傳感器探頭，二是單傳感器探頭。三傳感器探頭由兩個(gè)垂向分布的水平傳感器與一個(gè)垂直傳感器組成，這種探頭可以對(duì)海底管纜的平面位置以及深埋進(jìn)行探測，單傳感器探頭則只能對(duì)平面位置進(jìn)行探測。

對(duì)海底管纜的探測最主要的一項(xiàng)是對(duì)水下三維位置的探測，這項(xiàng)工作必須通過潛水員來攜帶三傳感器的探頭進(jìn)行探測。潛水員在工作的時(shí)候需要從平臺(tái)的樁腿處下水，并將探頭置于探測的電纜上，根據(jù)管纜的走向進(jìn)行探測，如果在探測的過程中，探測器在管纜之上之時(shí)，海面船上的主機(jī)就會(huì)發(fā)出反應(yīng)極強(qiáng)的信號(hào)，同時(shí)會(huì)有蜂鳴聲出現(xiàn)，潛水員就會(huì)根據(jù)這種蜂鳴聲的強(qiáng)弱來對(duì)管纜進(jìn)行探測。潛水員的位置可以根據(jù)GPS來進(jìn)行定位，在實(shí)際的工作過程中，潛水員需要與定位人員保持時(shí)刻的聯(lián)系，如果水下潛水員探測出管纜出現(xiàn)了拐彎或者是交叉的問題時(shí)，需要對(duì)當(dāng)前的位置及時(shí)的向定位人員發(fā)回信號(hào)。

4 結(jié)語

時(shí)至今日，對(duì)在海底的管道、電纜進(jìn)行明確的探測都是世界上難以徹底解決的難題之一，在21世紀(jì)的今天，都沒有一種相對(duì)成熟以及完善的海底管纜的探測技術(shù)以及方法。因?yàn)閷?duì)海底光纜進(jìn)行探測不僅是技術(shù)方面的單獨(dú)問題，還包括海洋測繪等海洋工作者來承擔(dān)任務(wù)，只有做到多部門的聯(lián)合行動(dòng)，并對(duì)此方面的問題進(jìn)行更加深入地研究，才可能對(duì)我國的海底管纜的探測工作的進(jìn)步做出一定的推動(dòng)作用，并積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。

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