CN106525041B - 一种深水跨接管的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深水跨接管的测量方法，属于海洋石油工程技术领域。所述方法包括：利用LBL基线方式测量PLET之间的距离；根据所述距离得到跨接管的建造参数。通过LBL基线方式和其它定位方式相结合，能够准确地测量到海床上PLET之间的距离，并可根据PLET之间的距离准确地测量深水跨接管的加工参数。

Description

一种深水跨接管的测量方法

技术领域

本发明属于海洋石油工程技术领域，尤其是涉及一种深水跨接管的测量方法。

背景技术

随着国际社会对能源需要的增加，世界范围内的深海油气开发活动日渐活跃，在深海开发过程中除了兴建大量的水面油气生产平台外，水下生产***也已成为深海海洋工程技术的重要组成。

海洋石油开发工程中，海底输送油气资源是经过海底输油管道来实现的，由于不少油气资源位于深水区，且油气资源管线入口温度较高，传统的卧躺在海床上的膨胀弯结构设计受到限制。继而转向采用“海底管道+水下基盘”的开发模式，而用于这种开发模式的海底管道和基盘终端的连接是一个技术关键点，因为，从井口开采的油气资源温度较高、压强较大，极易造成外输送管线处热膨胀位移增大，因此，一般直线型海底管线无法满足生产工况要求，需要采用新型海底管道结构形式。

目前，通常采用一种管道呈凸字上方形状，包括：设在两端部的Π形管段、设在中部的一倒Π形管段。其利用自身结构的特性，轴向有较大的挠性伸缩量，不仅有效地吸收了管线热膨胀位移；避免了因应力集中及管线轴向受力过大造成管线损害，为深海油田的安全生产提供了有力的保障。

为避免管线铺设以及水下结构安装产生的误差，水下结构物之问通过测量两者接口之问实际距离后选用匹配的跨接管完成衔接，接口之问相对距离的测量同样依靠声学定位***完成。作业时一般在两个接口上分别安装声学应答器。通过两者的相互应答解算应答器之问信号的传播时延，再通过声速传感器获取现场声速即可估计接口之问的相对距离。在深水跨接管的安装前，需要获取其准确的参数进行加工，而其长度和角度的参数取决于PLET的安装位置和角度，而PLET通常都被安装在几百米水深下的海床上，如何能够准确的测量到深水跨接管的参数，是当前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种要解决的问题深水跨接管的测量方法，解决了现有技术中无法准确地测量深水跨接管的参数的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种深水跨接管的测量方法，包括：

测量海底管线终端PLET的参数，所述参数包括：高度参数、方位参数和姿态参数；

根据所述参数得到跨接管的建造参数。

进一步的，在测量管道终端PLET的位置参数之前，还包括：

导航定位安装管道终端PLET。

进一步的，所述导航定位安装管道终端PLET，包括：

根据PLET上设置的USBL信标和工作船上安装的USBL***获取PLET的水下相对位置；

根据PLET上设置的Gyro Compatt获取PLET的水下方位；

根据获取的PLET的水下位置、水下方位对所述PLET进行定位；

根据定位结果和设计位置导航吊装设备安装所述PLET。

进一步的，所述根据获取的PLET的水下位置和水下方位导航吊装设备安装所述PLET，包括：

根据所述工作船的安装的定位装置确定当前工作船的位置坐标；

根据工作船与USBL***的位置关系确定PLET的水下位置坐标；

根据PLET的水下位置坐标和设计位置导航吊装设备进行安装。

进一步的，所述根据工作船与USBL***的位置关系确定PLET的水下位置坐标，包括：

根据所述工作船的船型确定所述定位装置和USBL***的位置关系；

根据所述位置关系计算得到USBL***的位置坐标。

进一步的，在距离海床预设距离时，导航ROV。

进一步的，所述利用LBL基线方式测量PLET之间的距离，包括：

测量管道终端PLET的位置参数，所述位置参数包括：PLET中心点位置和方位；

根据至少两个PLET的位置参数计算所述至少两个PLET的距离。

进一步的，所述测量管道终端PLET的位置参数，包括：

根据预设的规则设定LBL阵列。

进一步的，所述预设规则包括：

阵列中的每一个信标都应该有到其它最少为3个的信标的声学视线，由相邻位置线形成的相切角度是大于45°，而小于135°。

进一步的，在根据预设的规则设定LBL阵列之后，还包括：

对LBL阵列进行相对校准和绝对校准。

进一步的，HD32ROV机械手将Mini IPS放在PLET上、三角架上和PLET Hub之间连线的海床上(共设置6个点，间隔约5米)

本发明通过LBL基线方式和其它定位方式相结合，能够准确地测量到海床上PLET之间的距离，并可根据PLET之间的距离准确地测量深水跨接管的加工参数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的深水跨接管的测量方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的深水跨接管的测量方法中LBL基线矩阵的布置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中可以通过主导航设备和水下定位导航设备实现。其中，导航定位设备可根据实际工作需要选择合适的安装地址。示例性的，可安装在工作船的ROV控制室里，Remote导航显示可分别安装在ROV控制室、施工监督办公室、安装经理办公室、驾驶台DP控制。

图1是本发明实施例提供的深水跨接管的测量方法的流程示意图，参见图1，所述深水跨接管的测量方法，包括：

步骤110，测量海底管线终端PLET的参数，所述参数包括：高度参数、方位参数和姿态参数。

测量包括PLET的方向测量、PLET的姿态测量、PLET的高度测量、两个PLET之间的距离测量。示例性的，PLET的方向和姿态测量采用罗经LBL信标Compatt，测量时HD32ROV将罗经LBL信标Compatt安装PLET的Hub上，由安装在ROV上的RovNav接收航向和姿态数据，并实时的收集测量数据。由转动罗经Compatt获取PLET四个方向，所述PLET四个方向是指在下水前，由结构测量已标定的PLET的四个方向，然后通过计算求取PLET的艏向和姿态。

PLET Hub的高度测量由安装在HD32ROV上高精度压力传感器即Mini IPS设备来完成。测量时，HD32ROV机械手将Mini IPS放在PLET上、三角架上和PLET Hub之间连线的海床上(共设置6个点，间隔约5米)，Naivpac软件直接读取数据，共获取约100组数据，求其平均获得当前水深，然后通过潮汐数据获得测量的水深，按照水深和PLET结构控制测量的结果，获得PLET的高度。

PLET之间的距离测量采用LBL基线方法进行测量。三个安装LBL信标Compatt的三角架使用船上吊机根据USBL***进行定位被安装在预定的位置，所述位置如图2所示，其中，所述的3个信标按照预设的规则排列，所述预设规则包括：阵列中的每一个信标都应该有到其它最少为3个的信标的声学视线，由相邻位置线形成的相切角度是大于45°，而小于135°。

好的几何形状对于校准和使用是很重要的，矩阵中的每一个信标都应该有到其它最少为3个，适宜为4个的信标的声学视线，这样由相邻位置线形成的相切角度是大于45°，而小于135°通常的LBL水下矩阵需要至少由4个Compatt LBL信标组成，才能够实现水下矩阵坐标的质量的估算，额外的信标将增加在矩阵校准识别和改正错误的机会。

罗经LBL信标Compatt和姿态LBL信标Compatt被安装在PLET Hub上，CompattLBL信标安装完成后，由船上的USBL***获得5个CompattLBL信标的位置，分别读取每个LBL信标Compatt的位置，每个LBL信标Compatt都采集30组数据求平均获得LBL信标Compatt的位置，ROV稳定在距离5个Compatt附件的海床上保持不动，完成基线校正。可以通过水下矩阵信标间测距来校准各信标初始下放位置，来获得精确的水下矩阵的相对关系。基线校正完成后，回收ROV至甲板，对安装在PLET上的LBL信标Compatt再次校正，用于采集水下矩阵中基线最长的两个信标的位置数据。示例性的，使船舶分别绕着信标以水深的50％为半径进行旋转，并实时船载水听器接收水下信标位置数据及船舶姿态数据。根据水下信标位置数据及船舶姿态数据获得水下矩阵的真实坐标和方位。在校正结束后，获得PLET Hub的精确位置，通过计算两个PLET Hub之间的距离求的最终结果。

步骤120，根据所述参数得到跨接管的建造参数。

根据上述参数可以确定两个PLET Hub之间的距离以及高度和方位等信息，根据上述信息可计算得到跨接管的建造参数，根据所述建造参数可建造相应的跨接管。

此外，在测量管道终端PLET的位置参数之前，所述方法还包括：导航定位安装管道终端PLET。具体的，包括：根据PLET上设置的USBL信标和工作船上安装的USBL***获取PLET的水下相对位置；根据PLET上设置的Gyro LBL信标Compatt获取PLET的水下方位；根据获取的PLET的水下位置和水下方位对所述PLET进行定位；根据定位结果和设计位置导航吊装设备安装所述PLET。

示例性的，PLET的安装定位可以采用USBL***，艏向和水平度由Gyro LBL信标Compatt提供。首先安装GyroLBL信标Compatt在HUB上，起吊PLET离开甲板，下放至100米水深处，ROV开始监控PLET下放至距海床1米的距离，ROV调整PLET的方向和位置到达设计要求，下放PLET至海床，PLET着泥后，采集25个点求平均获得PLET中心点的最终位置，PLET艏向和水平度由Gyro Compatt直接读取。

由于上述定位位置是相对与船的相对位置，在本发明具体实施方式中，所述根据获取的PLET的水下位置和水下方位导航吊装设备安装所述PLET，包括：根据所述工作船的安装的定位装置确定当前工作船的位置坐标；根据工作船与USBL***的位置关系确定PLET的水下位置坐标；根据PLET的水下位置坐标和设计位置导航吊装设备进行安装。示例性的，可根据现场情况将GPS天线头架设在远离雷达、高频等辐射较大的、周围无遮挡的开阔区域保证GPS信号稳定不受干扰；采用全站仪对船进行了船型参数测量，获取船形图。根据所述工作船的船型确定所述定位装置和USBL***的位置关系，根据所述位置关系通过换算得到USBL***的位置坐标。

可以以船中心为中心参考点(CRP)，以中心参考点为中心指向右边为X轴正向，以中心参考点为中心指向船艏方向为Y轴正向,以中心参考点为中心垂直向上为Z轴正向建立参考坐标系，使用全站仪精确测量作业船上相关的作业点(GPS天线、ROV下水点、HaiPap、吊机中心等)相对于CRP的距离，可根据相对位置和距离生成上述每个工作点的相对坐标。

同样，以ROV的底部中心为中心参考点(CRP)，以中心参考点为中心指向右边为X轴正向，以中心参考点为中心指向船艏方向为Y轴正向,以中心参考点为中心垂直向上为Z轴正向建立参考坐标系，使用钢尺精确测量ROV相关参数相对于CRP的距离。

好的几何形状对于校准和使用是很重要的，矩阵中的每一个信标都应该有到其它最少为3个，适宜为4个的信标的声学视线，这样由相邻位置线形成的相切角度是大于45°，而小于135°通常的LBL水下矩阵需要至少由4个CompattLBL信标组成，才能够实现水下矩阵坐标的质量的估算，额外的信标将增加在矩阵校准识别和改正错误的机会，但同时也会增加成本。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种深水跨接管的测量方法，其特征在于，包括：

根据PLET上设置的USBL信标和工作船上安装的USBL***获取PLET的水下相对位置；

根据PLET上设置的罗经Gyro Compatt获取PLET的水下方位；

根据获取的PLET的水下位置和水下方位对所述PLET进行定位；

根据定位结果和设计位置导航吊装设备安装所述PLET；

测量海底管线终端PLET的参数，所述参数包括：高度参数、方位参数和姿态参数；

根据所述参数得到跨接管的建造参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的PLET的水下位置和水下方位导航吊装设备安装所述PLET，包括：

根据所述工作船的安装的定位装置确定当前工作船的位置坐标；

根据工作船与USBL***的位置关系确定PLET的水下位置坐标；

根据PLET的水下位置坐标和设计位置导航吊装设备进行安装。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据工作船与USBL***的位置关系确定PLET的水下位置坐标，包括：

根据所述工作船的船型确定所述定位装置和USBL***的位置关系；

根据所述位置关系计算得到USBL***的位置坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用LBL基线方式测量PLET之间的距离，包括：

测量管道终端PLET的位置参数，所述位置参数包括：PLET中心点位置和方位；

根据至少两个PLET的位置参数计算所述至少两个PLET的距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述测量管道终端PLET的位置参数，包括：

根据预设的规则设定LBL阵列。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述预设的规则包括：

阵列中的每一个信标都有到其它最少为3个的信标的声学视线，由相邻位置线形成的相切角度是大于45°，而小于135°。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在根据预设的规则设定LBL阵列之后，还包括：

对LBL阵列进行相对校准和绝对校准。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述测量PLET的高度参数包括：通过机械手将高精度压力传感器Mini IPS放置在PLET上、三角架上和PLET Hub之间连线的海床上，获取高精度压力传感器测量的高度平均值。

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