[发明专利]海底管缆治理可视化定位引导方法

说明书

一种海底管缆治理可视化定位引导方法，该方法应用的设备由水面定位部分和水下定位部分组成；实现该方法的步骤是：首先设备的安装，再引导作业船拖航至海底管缆治理海域，接着对管缆治理段路由进行侧扫声呐扫测，得到柔性护垫铺设前管缆精确的位置坐标和状态；再对水声定位系统进行安装和校准，水面定位引导系统引导作业船就位；对水下设备进行安装后进行吊装作业，完成柔性护垫铺设。该可视化定位引导方法系统定位精度高，可以实现三维可视化实时定位，柔性护垫和吊架下放过程全程跟踪和运动轨迹记录，柔性护垫和吊架水下自动脱离，具有虚拟现实场景实时显示能力；还具有直观性、安全性、高效性、可靠性、实时性、容错性等多方面优点。

一、技术领域

本发明涉及的是一种海底管缆治理的可视化定位引导方法，尤其是一种用于柔性护垫铺设的海底管缆治理可视化定位引导方法。

二、背景技术

海底管缆是海洋油气田开发的基础设施，主要功能是保证海上油田的固定采油(采气)平台的原油、天然气、水等介质及动力、通讯等电缆在平台和陆地终端处理厂及油矿区平台之间的相互传输。为确保海底管缆的安全可靠运行，保障油田正常生产，海底管缆通常要埋设于海床底下且埋设深度超过1.5米。由于受海底底层流的长年冲刷、泥沙底质流动等自然因素破坏以及渔业捕捞作业、施工作业船舶不安全抛锚就位作业、过往船舶误抛锚作业等人为破坏，造成了海底管缆出现裸露、悬空、移位、破损甚至断裂等。若海底管缆出现悬空超标、移位，会使油田生产存在很大的安全隐患；海底管缆若被船锚挂断，不仅油田要停产，经济损失巨大，油气泄漏更会造成严重的海洋和大气象环境污染。因此，必须对裸露、悬空、移位的海底管缆进行必要的治理，及时消除安全隐患，保证海底管缆安全可靠运行。海底管缆治理常用的方法有仿生草铺设、灌浆、沙袋填埋、水泥压块和柔性护垫铺设等，相对而言，柔性护垫铺设是保证海底管缆安全可靠运行比较理想的方法。在以往海底管缆治理施工中，柔性护垫铺设大多是采用浮吊船抛锚就位，潜水员水下导引、摘钩的方法。该方法存在有以下不足：一是需要潜水员水下作业，作业风险高；二是作业时效差，浮吊船抛锚就位耗时，四锚定位就需4至5小时，同时潜水作业受潮流限制，夜间不能作业；三是作业成本高，整个作业需要驳船倒装、抛锚艇抛锚以及潜水支持；四是作业程序复杂，需多部门配合作业。

三、发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种作业安全可靠、定位精度高的海底管缆治理可视化定位引导方法。

实现本发明的目的采用的技术方案是：该海底管缆治理可视化定位引导方法应用的设备由水面定位部分和水下定位部分组成。

水面定位部分包括导航计算机、电罗经、光纤陀螺航姿设备(FOG)、星站差分GPS、管缆探测仪。

水下定位包括水声定位系统(USBL)、前视多波束图像声呐和侧扫声呐、自动脱钩吊架；所述的水声定位系统(USBL)由水听器、水下信标和甲板处理器(HUB)组成。

(1)设备的安装：水声定位系统(USBL)的水听器和侧扫声呐安装在作业船自动脱钩吊架中部，处于前后螺旋桨中间，低于船底1米以上；在自动脱钩吊架侧面和自动脱钩吊架轴线两端分别安装有前视多波束图像声呐探头，四个水下信标分别垂直安装在自动脱钩吊架的四个角上；在吊架轴线两端分别安装一个海底管缆深测仪。厘米级的星站差分GPS的天线安装在水听器安装杆顶部；电罗经、光纤陀螺航姿设备安装在甲板集装箱内；导航计算机和甲板处理器(HUB)分别安装在甲板集装箱内，与驾驶台和吊机操作室相连接。

(2)引导作业船拖航：海洋工程GIS定位引导系统引导作业船拖航至海底管缆治理作业海区。

(3)扫测海底管缆治理段路由：在作业船就位前，需对海底管缆治理段路由进行侧扫声呐扫测，对路由位置、管线状态进行最新扫测、校核，得到柔性护垫铺设前管缆精确的位置坐标和状态。

(4)按照水声定位系统(USBL)操作使用方法和操作规程对水声定位系统(USBL)进行安装和校准。