CN117028863A - 一种海底管道变形缺陷测绘***以及方法 - Google Patents

一种海底管道变形缺陷测绘***以及方法 Download PDF

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丁银山
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Abstract

本发明提供了一种海底管道变形缺陷测绘***以及方法。海底管道变形缺陷测绘***，包括：工程作业船、吊臂、吊钩、吊架、多根钢丝绳、测绘工装、多个水泥配重块，所述吊臂安装在所述工程作业船上，所述吊钩安装在所述吊臂上，多根所述钢丝绳的顶部与所述吊钩连接，所述吊架安装在多根所述钢丝绳的中部，多根所述钢丝绳的底部与所述测绘工装以及多个所述水泥配重块连接。在近乎无可见度的海况下，通过工程作业船及其配备的吊臂、吊钩形成吊装作业的基础，将测绘工装安全下放、坐管、测绘并回收。实现了在浑浊海域不坐底测绘工装的精准就位、测绘和回收。根据测绘工装本身的结构特点，利用浮重力的动态平衡实现对管道的无破坏坐管与无损测绘。

Description

一种海底管道变形缺陷测绘***以及方法
技术领域
本发明涉及海底管道测试技术领域，尤其涉及一种海底管道变形缺陷测绘***以及方法。
背景技术
海底管道受到各种海底破坏力量(海流往复载荷、海水腐蚀、锚钩作业、土壤液化等)的作用，长期会积累一定的变形，破坏了海底管道的强度。目前研制一种海底管道变形缺陷三维精准测绘工装，尽管填补了海底管道干式测绘的空白，并且该设备具有高测绘精度、高定位精度、不受海底环境影响等特点，具有良好的推广性和可适应性。但因为其不是坐底的，是横跨在海底管道上的，但自身的重量又达到了大约37吨的程度，对海底管道存在潜在的危险性。尤其是海底侧向流的影响下，一旦造成水下姿态失稳，其浮力和重力调整的滞后性以及无刚性限制的情况下，将造成不可估量的管道破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种海底管道变形缺陷测绘***以及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种海底管道变形缺陷测绘***，包括：工程作业船、吊臂、吊钩、吊架、多根钢丝绳、测绘工装、多个水泥配重块，所述吊臂安装在所述工程作业船上，所述吊钩安装在所述吊臂上，多根所述钢丝绳的顶部与所述吊钩连接，所述吊架安装在多根所述钢丝绳的中部，多根所述钢丝绳的底部与所述测绘工装以及多个所述水泥配重块连接。
采用本发明技术方案的有益效果是：在近乎无可见度的海况下，通过工程作业船及其配备的吊臂、吊钩形成吊装作业的基础，将测绘工装安全下放、坐管、测绘并回收。实现了在浑浊海域不坐底测绘工装的精准就位、测绘和回收。根据测绘工装本身的结构特点，利用浮重力的动态平衡实现对管道的无破坏坐管与无损测绘。
进一步地，与所述测绘工装连接的钢丝绳的长度小于与水泥配重块连接的钢丝绳的长度。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：与测绘工装的连接应当尽可能保证水泥配重块首先着地，进而再保证测绘工装坐管。因此与水泥配重块连接的外侧四顶点钢丝绳应当略长于与工装吊耳连接的内侧四顶点钢丝绳。
进一步地，所述吊架为八边形结构。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：吊架的主体外形结构特征为八边形，其中外侧四个顶点用于连接水泥配重块，内侧四个顶点用于连接测绘工装吊点。
进一步地，位于所述吊架和所述吊钩之间的多根钢丝绳两两连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：采用两两连接的方式，减少和吊钩连接的钢丝绳数量，避免缠结。
此外，本发明还提供了一种海底管道变形缺陷测绘方法，基于上述任意一项所述的一种海底管道变形缺陷测绘***，海底管道变形缺陷测绘方法包括：
S1、对海底管道变形缺陷测绘***进行功能测试；
S2、在共享平潮期，在工程作业船上进行测绘工装的三维扫描仪设置与装舱以及测绘工装的舱体的开舱，并将吊钩、吊架、测绘工装、水泥配重块通过多根钢丝绳连接；
S3、在第一个平潮期，对测绘工装的浮舱充气，下放测绘工装，直至将测绘工装顺利坐管；
S4、切换测绘工装的三通阀，并打开舱内吸水泵以及舱外吸水泵，将测绘工装的测绘舱内的水排空；
S5、对海底管道进行变形缺陷测绘；
S6、测绘完成后，切换三通阀，将测绘工装的浮舱的水置换到测绘工装的测绘舱，并打开测绘工装的测绘舱；
S7、控制测绘工装的浮舱的气压实现压力递减，提升测绘工装至工程作业船上。
采用本发明技术方案的有益效果是：其在海底在舱内吸水泵和舱外吸水泵的作用下成为干式舱，为测绘营造了条件。采用浮舱进行一定地介质转换，避免过大地浮力变化。测绘工装设计有浮舱和测绘舱，减小了浮力的变化幅度，降低管道就位的风险。充分利用潮期的时间，一些不由人介入的程序可提前执行。先期在陆地上进行测绘工装全部功能模块的测试，保证功能正常。在近乎无可见度的海况下，通过工程作业船及其配备的吊臂、吊钩形成吊装作业的基础，将测绘工装安全下放、坐管、测绘并回收。实现了在浑浊海域不坐底测绘工装的精准就位、测绘和回收。根据测绘工装本身的结构特点，利用浮重力的动态平衡实现对管道的无破坏坐管与无损测绘。
进一步地，步骤S3包括：
S31、在第一个平潮期，对测绘工装的浮舱充气，以提供足够浮力防止测绘工装失稳；
S32、实时反馈测绘工装以及水泥配重块的位置，直至将测绘工装顺利坐管；
S33、启动测绘工装的液压绞车，将与水泥配重块连接的钢丝绳拉紧，检查管道颈圈处的密封情况。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在第一个平潮期前浮舱内打压排水，提供足够的浮力，避免工装失稳对海底管道造成破坏。将与水泥块连接的钢丝绳拉紧，来确保在侧向流的作用下测绘工装在水下的姿态稳定。
进一步地，步骤S4包括：
S41、切换测绘工装的三通阀，使得测绘工装的浮舱和测绘工装的测绘舱连通；
S42、打开舱内吸水泵，将测绘工装的测绘舱内的水压到测绘工装的浮舱；
S43、向测绘工装的测绘舱通入高压气体，并打开舱外吸水泵，将测绘工装的测绘舱内剩余的水通过三通阀流到测绘工装的浮舱进而流入大海中，其中，浮舱顶设置有单向阀。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：为避免因为工装姿态的倾斜，造成舱内吸水泵所处位置不是最低水位处，从而造成干式舱无法完全形成，可考虑在测绘工装的两侧各安装一个舱外吸水泵。舱外吸水泵可采用气动隔膜泵，避免由于抽吸水没有被淹没而无法工作甚至烧坏的风险，气动隔膜泵本身的特征决定了它可以常开，用于抵消因为非完美密封带来的小流量泄漏。三通阀切换之后，连通了浮舱和测绘舱，打开舱内吸水泵，将测绘舱内海水压到浮舱，此时测绘舱内的海水水位尚不能完全到底，也即无法排完全部测绘舱内的水(测绘舱体积大于浮舱体积)。因此，此时给测绘舱内通入高压气体，并打开舱外吸水泵，将测绘舱内剩余的海水通过三通阀流到浮舱进而流入大海中。浮舱顶设置有单向阀，允许海水由舱内向外流动，反之则不允许。
进一步地，步骤S5包括：在测绘舱空舱的情况下，对海底管道进行变形缺陷测绘，同时常开舱外吸水泵，并间歇开舱内吸水泵，以维持水位不上升。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在测绘舱空舱的情况下，进行海底管道的缺陷测绘。在此过程中常开舱外吸水泵并间歇开舱内吸水泵维持水位不上升。测绘舱在海底在舱内吸水泵和舱外吸水泵的作用下成为干式舱，为测绘营造了条件。
进一步地，步骤S7中，根据每上提10米，减压0.1mpa的压力递减方式，控制测绘工装的浮舱的气压，以平衡内外压差。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：为了避免浮舱内气压过高影响结构安全，因此每上提10米，减压0.1mpa，用于平衡内外压差。
进一步地，步骤S1之前包括：通过搅吸挖泥设备在邻近海底管道位置处开挖海底作业基坑，并通过高压水拆除海底管道外表面的外覆层；其中，海底作业基坑的深度大于海底管道的下表层深度。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：作业基坑的特点在于，其开挖深度需要超过海底管道的下表层深度，确保海底管道的完全悬空裸露。海底管道的外表面附有水泥保护层，防腐层等外覆层，原先起到保护和防腐作用的外包层在测绘前需要进行完全的拆除，以免影响到测绘结果。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的海底管道变形缺陷测绘***的结构示意图之一。
图2为本发明实施例提供的海底管道变形缺陷测绘***的结构示意图之二。
图3为本发明实施例提供的海底管道变形缺陷测绘***的结构示意图之三。
图4为本发明实施例提供的海底管道变形缺陷测绘***的结构示意图之四。
图5为本发明实施例提供的海底管道变形缺陷测绘***的结构示意图之五。
图6为本发明实施例提供的海底管道变形缺陷测绘方法的示意性流程框图之一。
图7为本发明实施例提供的海底管道变形缺陷测绘方法的示意性流程框图之二。
附图标号说明：1、工程作业船；2、吊臂；3、吊钩；4、海底作业基坑；5、海底管道；6、吊架；7、钢丝绳；8、测绘工装；9、水泥配重块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种海底管道变形缺陷测绘***，包括：工程作业船1、吊臂2、吊钩3、吊架6、多根钢丝绳7、测绘工装8、多个水泥配重块9，所述吊臂2安装在所述工程作业船1上，所述吊钩3安装在所述吊臂2上，多根所述钢丝绳7的顶部与所述吊钩3连接，所述吊架6安装在多根所述钢丝绳7的中部，多根所述钢丝绳7的底部与所述测绘工装8以及多个所述水泥配重块9连接。
采用本发明技术方案的有益效果是：在近乎无可见度的海况下，通过工程作业船及其配备的吊臂、吊钩形成吊装作业的基础，将测绘工装安全下放、坐管、测绘并回收。实现了在浑浊海域不坐底测绘工装的精准就位、测绘和回收。根据测绘工装本身的结构特点，利用浮重力的动态平衡实现对管道的无破坏坐管与无损测绘。
其中，采用四联抓吊具，分别吊装测绘工装的一角进行吊装就位。测绘工装的结构为现有技术，在此不再赘述。
图1示出了测绘工装吊装前的状态，图2示出了测绘工装起吊状态，图3示出了测绘工装的水泥配重块坐底状态，图4示出了测绘工装坐管状态，图5示出了测绘工装就位完成状态。
本发明为配合测绘工装进行海底就位和工作的配套使用方法，具体包括吊放方案、挖沟作业等相关联工作、人员配合方法、设备海试过程中的辅助设备和人员参与流程、传感器等辅助海试方法，吊架及其使用方法仅仅是实现其海试的其中一环，还包括其他诸多设备及人员的配合。本发明的着重点不仅在于吊装，也在于其他辅助设备和联合***，重点在于海试方法。
本发明实施例的海底管道变形缺陷测绘***，可以为一套海试方案，配合辅助设备、人员组成的联合***，将测绘工装安全下放、坐管、测绘并回收，是相当具备考验性的一件事情。本发明设计了在近乎无可见度的海况下的测绘工装吊放设备(海底管道变形缺陷测绘***)、保证工装(测绘工装)可以精准坐管，完成测绘作业并顺利回收的方案。
本发明的海底管道变形缺陷测绘***，可以为海底管道变形缺陷精准测绘工装海试吊放方案、辅助设备及联合***，测绘工装具备浮舱、水泥配重块、可开合测绘作业舱、阀、泵，为了配合工装(测绘工装)的坐管作业，需要定位绳的辅助、潜水员的水下探摸辅助定位确认，并且在作业船(工程作业船)、吊臂、吊架的联合作业下完成既定的水下作业。测绘工装的基本任务是在测绘作业舱开启的情况下完成坐管，然后在此基础上驱动液压油缸闭合测绘作业舱(测绘舱)，驱动舱内结构进行海底管道缺陷的精准测绘。等待测绘完毕，进行舱内满水，驱动打开测绘作业舱，上提测绘工装并在出水前将浮舱水排掉，减轻重量，经此一番，完成因此测绘工装的海试。辅助设备包括：减压舱、潜水头盔、潜水服、潜水脐带、潜水通讯设备、空压机、压铅等用于服务潜水员的专用设备；计时器、潮汐表、流速仪等用于海况观察的专用设备；液压管线、水下切割机、手拉葫芦、液压钳等用于应急处理的设备。联合***包括：海底测绘工装本体(测绘工装)，包括吊架、吊臂、钢丝绳在内的吊装设备，包括潜水员、潜水监督、现场指挥、安全员、医生、船员、船长在内的人员配置，包括作业船、警戒船、交通船在内的海试基础条件，挖泥机(搅吸挖泥设备)形成海底基坑、高压水破拆除去海底管道5的外表面保护层的测绘前序基础。
如图1至图5所示，进一步地，与所述测绘工装8连接的钢丝绳7的长度小于与水泥配重块9连接的钢丝绳7的长度。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：与测绘工装的连接应当尽可能保证水泥配重块首先着地，进而再保证测绘工装坐管。因此与水泥配重块连接的外侧四顶点钢丝绳应当略长于与工装吊耳连接的内侧四顶点钢丝绳。
如图1至图5所示，进一步地，所述吊架6为八边形结构。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：吊架的主体外形结构特征为八边形，其中外侧四个顶点用于连接水泥配重块，内侧四个顶点用于连接测绘工装吊点。
如图1至图5所示，进一步地，位于所述吊架6和所述吊钩3之间的多根钢丝绳7两两连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：采用两两连接的方式，减少和吊钩连接的钢丝绳数量，避免缠结。
本发明的海底管道变形缺陷测绘***，可以为海底管道变形缺陷精准测绘工装海试吊放方案、辅助设备及联合***，包括：工程作业船、吊臂、吊钩、海底作业基坑、海底管道5、吊架、吊装钢丝绳(钢丝绳)、测绘工装、水泥配重块、液压绞车、水泥块钢丝绳、水泥块吊耳、舱外吸水泵、阀、液压油缸、测绘作业舱、浮舱、导绳架、工装吊耳、舱内吸水泵。其中，海试吊装的主要组成为工程作业船及其配备的吊臂、吊钩，为了配合测绘工装而设计的吊架，已经连接使用的钢丝绳等。测绘工装的主要组成为工装本体(测绘工装)、水泥配重块、液压绞车、舱外吸水泵、阀、液压油缸、测绘作业舱(测绘舱)、浮舱、舱内吸水泵。除此之外，海底作业基坑的挖掘是工作的前提，海底管道5的保护层破拆也为海底管道5的测绘提供了基础条件。辅助设备的主要组成为潮汐表、海流计等用于获取海况的工具，还包括了潜水员潜水所需要的潜水设备，另外为保障潜水安全而增设的潜水监督和潜水医生。
优选地，吊装工程船(工程作业船)具备较大的作业甲板，具备起重吊机，并且具备动力定位或者锚系***，确保工程船(工程作业船)相对海底管道5的位置近乎不改变。吊臂具有可旋转大臂，并且可进行吊臂的上下摆动，摆动的上下范围必须超过船作业甲板到海底的深度，否则需要绞车辅助作业(避免在甲板上无法起吊)。吊架的主体外形结构特征为八边形，其中外侧四个顶点用于连接水泥配重块，内侧四个顶点用于连接工装(测绘工装)吊点。钢丝绳、吊架和吊臂的连接如图2所示，采用两两连接的方式，减少和吊钩连接的钢丝绳数量，避免缠结。吊架以下钢丝绳的连接方式如图2所示。其中钢丝绳需要在考虑最大重力的前提下，进行5-10倍的安全系数放大，避免在海流汹涌的海况下超重工装吊装失败的情况，造成不可估量的严重影响。
优选地，吊装***还包括了水泥块钢丝绳、水泥块吊耳、工装吊耳、导绳管等，其主要的作用为用于钢丝绳的连接、并将钢丝绳的走线进行限位，避免钢丝绳的打结。吊耳的结构形式需要依照相关标准进行设计，并且在安全强度的基础上进行安全系数放大，并进行探伤，避免焊接造成的结构强度破坏。除此之外，吊耳需进行吊装测试，在陆地进行吊装测试，离地时间超过5分钟，以确保吊耳结构强度满足条件。
优选地，海底作业基坑的开挖形式表现为双层地层平面，尤其是水泥块坐底平面需要保证一定的平整度，避免测绘工装和水泥配重块的姿态倾斜导致侧拉力的不平衡，使得工装(测绘工装)将力作用在海底管道5上。作业基坑(海底作业基坑)的特点在于，其开挖深度需要超过海底管道5的下表层深度，确保海底管道5的完全悬空裸露。
优选地，海底管道5的外表面附有水泥保护层、防腐层等外覆层，原先起到保护和防腐作用的外包层(外覆层)在测绘前需要进行完全的拆除，以免影响到测绘结果。
优选地，测绘工装的结构应当在考虑结构强度的前提下，尽量减小重量。测绘工装的核心为测绘舱，其在海底在舱内吸水泵和舱外吸水泵的作用下成为干式舱，为测绘营造了条件。但舱内介质的变换带来的将近50吨的浮力，因此对于此作用力做一定的平衡就显得尤为重要。本发明优选地采用浮舱进行一定地介质转换，避免过大地浮力变化。
优选地，辅助设备包括了潮汐表、潜水设备等诸多下潜所需工具，优选地，潜水设备为了保障安全性需要有两套，另外为了避免减压病的产生，需要潜水减压舱的配备。潮汐表根据当地海域的潮汐变化情况进行查阅，优选地，选择当地船长和潜水监督进行询问，电子潮汐表相对精准度较差。优选地，潜水时间不应当超越正常的生理需求，在规定的时间内需要进行上浮作业，保证潜水员的生命健康与安全。优选地，潜水深度应当根据实际作业需要进行提前探测，不应当超过人体生理极限，保障生命健康。其他辅助设备包括了与作业船(工程作业船)进行配备的警戒船、交通船等。
优选地，联合作业***包括了前序工序：海底基坑(海底作业基坑)的挖掘与海底管道5的保护层的破拆。海底基坑的主要作业工具为搅吸挖泥设备，海底管道的保护层的破拆由高压水进行破坏性拆除。联合作业也包括了不同人员的联合作业，作业人员包括了：潜水队、测绘技术人员、船员、船长、其他工序作业人员、安全员。其中潜水队提供水下作业的全部工作，潜水员负责测绘工装的精准就位，负责检查密封性，更改阀的状态和通路情况。潜水指挥负责与海底潜水员进行实时的沟通交流，潜水医生负责全体潜水队的生命安全，潜水监督进行全部作业工序的时刻监督。此外，测绘技术人员包括了测绘人员、排空作业人员、现场指挥、起重指挥、安全监督、辅助船员，其中测绘人员负责下放后的激光三维测绘，排空作业人员负责指挥潜水员开关阀、在甲板切换供气舱体，现场指挥负责全部现场人员的调度、指挥，起重指挥负责与吊机驾驶员沟通，传达工装的实时状态以及下一步调度需求，安全监督负责吊装和测绘全过程的安全，辅助船员负责拉线缆、临时事务的处理。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
实现了在浑浊海域不坐底测绘工装的精准就位、测绘和回收，联合了各子***人员，采用了诸多辅助设备，实现了全过程的安全稳定运行。通过工程作业船及其配备的吊臂、吊钩形成吊装作业的基础，在吊装之前在海底将管道埋覆层清理挖出，形成海底基坑，配合海底管道外覆层清理装备完成吊装前序工作。利用吊架、钢丝绳、导绳架、吊耳组成吊装基础，形成稳定、可行、方便的吊装方案，保证在低可见度的情况下完成精准就位。测绘工装设计有浮舱和测绘舱，减小了浮力的变化幅度，降低管道就位的风险。本发明完整提供了全部的下放、测绘和回收的全部具体操作流程，为类似工装的具体海试提供了详尽的参考。
如图6所示，此外，本发明还提供了一种海底管道变形缺陷测绘方法，基于上述任意一项所述的一种海底管道变形缺陷测绘***，海底管道变形缺陷测绘方法包括：
S1、对海底管道变形缺陷测绘***进行功能测试；
S2、在共享平潮期，在工程作业船上进行测绘工装的三维扫描仪设置与装舱以及测绘工装的舱体的开舱，并将吊钩、吊架、测绘工装、水泥配重块通过多根钢丝绳连接；
S3、在第一个平潮期，对测绘工装的浮舱充气，下放测绘工装，直至将测绘工装顺利坐管；
S4、切换测绘工装的三通阀，并打开舱内吸水泵以及舱外吸水泵，将测绘工装的测绘舱内的水排空；
S5、对海底管道进行变形缺陷测绘；
S6、测绘完成后，切换三通阀，将测绘工装的浮舱的水置换到测绘工装的测绘舱，并打开测绘工装的测绘舱；
S7、控制测绘工装的浮舱的气压实现压力递减，提升测绘工装至工程作业船上。
采用本发明技术方案的有益效果是：其在海底在舱内吸水泵和舱外吸水泵的作用下成为干式舱，为测绘营造了条件。采用浮舱进行一定地介质转换，避免过大地浮力变化。测绘工装设计有浮舱和测绘舱，减小了浮力的变化幅度，降低管道就位的风险。充分利用潮期的时间，一些不由人介入的程序可提前执行。先期在陆地上进行测绘工装全部功能模块的测试，保证功能正常。在近乎无可见度的海况下，通过工程作业船及其配备的吊臂、吊钩形成吊装作业的基础，将测绘工装安全下放、坐管、测绘并回收。实现了在浑浊海域不坐底测绘工装的精准就位、测绘和回收。根据测绘工装本身的结构特点，利用浮重力的动态平衡实现对管道的无破坏坐管与无损测绘。
如图7所示，1、海试准备；11、各部分功能模块测试；12、人员就位；13、指导文件(作用指导书、作业流程图、下水检查表)；2、人员就位；3、船载功能测试；4、工装起吊前准备；5、工装入海就位；6、在共享平潮期，标记刻度尺固定；61、三维扫描仪设置与装舱；62、空腔舱体开舱；63、吊架、工装、水泥块与主绳岸上连接完好；7、在第一个平潮期，浮舱分次充气下放直至海底；71、蛙人下潜到目标位置；72、确认水泥块和工装位置并指挥坐管；73、拉紧四根绞车线缆；74、蛙人检查颈圈处密封并切换三通阀；8、介质置换；81、开泵打压往浮舱排水直至空腔排空；82、常开气动隔膜泵间接开小泵维持水位；9、激光三维精准测绘；91、数据处理；92、空腔浮舱复位；921、在第二个平潮期，打开蝶阀；922、切换三通；923、浮舱补气水置换到扫描舱；924、关闭蝶阀；925、开舱满水；10、起钩离位；11、作业结束。
进一步地，步骤S3包括：
S31、在第一个平潮期，对测绘工装的浮舱充气，以提供足够浮力防止测绘工装失稳；
S32、实时反馈测绘工装以及水泥配重块的位置，直至将测绘工装顺利坐管；
S33、启动测绘工装的液压绞车，将与水泥配重块连接的钢丝绳拉紧，检查管道颈圈处的密封情况。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在第一个平潮期前浮舱内打压排水，提供足够的浮力，避免工装失稳对海底管道造成破坏。将与水泥块连接的钢丝绳拉紧，来确保在侧向流的作用下测绘工装在水下的姿态稳定。
进一步地，步骤S4包括：
S41、切换测绘工装的三通阀，使得测绘工装的浮舱和测绘工装的测绘舱连通；
S42、打开舱内吸水泵，将测绘工装的测绘舱内的水压到测绘工装的浮舱；
S43、向测绘工装的测绘舱通入高压气体，并打开舱外吸水泵，将测绘工装的测绘舱内剩余的水通过三通阀流到测绘工装的浮舱进而流入大海中，其中，浮舱顶设置有单向阀。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：为避免因为工装姿态的倾斜，造成舱内吸水泵所处位置不是最低水位处，从而造成干式舱无法完全形成，可考虑在测绘工装的两侧各安装一个舱外吸水泵。舱外吸水泵可采用气动隔膜泵，避免由于抽吸水没有被淹没而无法工作甚至烧坏的风险，气动隔膜泵本身的特征决定了它可以常开，用于抵消因为非完美密封带来的小流量泄漏。三通阀切换之后，连通了浮舱和测绘舱，打开舱内吸水泵，将测绘舱内海水压到浮舱，此时测绘舱内的海水水位尚不能完全到底，也即无法排完全部测绘舱内的水(测绘舱体积大于浮舱体积)。因此，此时给测绘舱内通入高压气体，并打开舱外吸水泵，将测绘舱内剩余的海水通过三通阀流到浮舱进而流入大海中。浮舱顶设置有单向阀，允许海水由舱内向外流动，反之则不允许。
进一步地，步骤S5包括：在测绘舱空舱的情况下，对海底管道进行变形缺陷测绘，同时常开舱外吸水泵，并间歇开舱内吸水泵，以维持水位不上升。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在测绘舱空舱的情况下，进行海底管道的缺陷测绘。在此过程中常开舱外吸水泵并间歇开舱内吸水泵维持水位不上升。测绘舱在海底在舱内吸水泵和舱外吸水泵的作用下成为干式舱，为测绘营造了条件。
进一步地，步骤S7中，根据每上提10米，减压0.1mpa的压力递减方式，控制测绘工装的浮舱的气压，以平衡内外压差。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：为了避免浮舱内气压过高影响结构安全，因此每上提10米，减压0.1mpa，用于平衡内外压差。
进一步地，步骤S1之前包括：通过搅吸挖泥设备在邻近海底管道位置处开挖海底作业基坑，并通过高压水拆除海底管道外表面的外覆层；其中，海底作业基坑的深度大于海底管道的下表层深度。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：作业基坑的特点在于，其开挖深度需要超过海底管道的下表层深度，确保海底管道的完全悬空裸露。海底管道的外表面附有水泥保护层，防腐层等外覆层，原先起到保护和防腐作用的外包层在测绘前需要进行完全的拆除，以免影响到测绘结果。
海底管道变形缺陷测绘方法，可以在水体浑浊海域、水流湍急海域进行正常的水下吊放作业，配合潜水员实现工装的精准定位，并且在工装(测绘工装)本身的自动控制下实现坐底与定点固定。在辅助设备和联合***的帮助下，可以实现海底管道测绘后的便利回收。根据测绘工装本身的结构特点，利用浮重力的动态平衡实现对管道的无破坏坐管与无损测绘。
海底管道变形缺陷测绘***包括工程作业船、吊机(包括吊臂和吊钩)、海底作业基坑、海底管道组成的作业基础，其中工程作业船是全部工作的大前提，提供了甲板面用于放置设备、铺设管线、提供作业空间等，优选地，工程作业船应为配备锚系***或者具备动力定位的船。吊臂上下摆幅应当尽量考虑到海底深度和吊装所需长度，保证钢丝绳可以完全吊起测绘工装。吊机起重能力也是重要的参考，需要保证足够的起重能力。优选地，吊装钢丝绳应当经过5-10倍的重物安全系数放大进行选配。
本发明所使用的海洋工程装备，具体到海底管道工装(测绘工装)，优选地，考虑以下设计：1.具备足够的结构强度，可承受作业水深的强大水压力，为增强结构强度，加强筋密度可根据水深进行针对性设计。2.具备浮舱用于限制浮力的变化幅度，减小测绘舱内介质变化(水-气-水)造成的浮力变化。3.测绘舱或其他形式的密闭舱具备抱管结构，分为左右两半，用于抱管和脱管。4.应当由液压油缸、液压绞车等设备组成，使得开合舱、拉放水泥重块(水泥配重块)得以实现。5.设置有吊耳等结构，使得吊装作业得以实现，具体的结构强度可以参考相关设计规范，考虑海底海流的动载荷，应当增设安全系数，保证工装的安全。
单次吊放、测绘和回收涉及的人员、设备和步骤非常密集，甚至有一些穿插作业，因此严格按海试方案执行是保证安全和测绘效果的根本保障。在水下作业时候应当充分考虑潜水员的生命健康，不得让其在海底滞留太多的时间，也不得超过生理极限下潜到太深的深度，时刻关注潜水员的生命体征，保证潜水监督随时可与水下进行通讯，潜水医生全程时刻准备救援。在吊放时候注重起重司机和起重指挥之间的配合，起重指挥根据现场指挥的要求进行吊装命令的下达，起重司机严格执行，动作执行前需反复确认方可执行。以上均是考虑大大重量起吊的必要安全考虑。除此之外，充分利用潮期的时间，一些不由人介入的程序可提前执行。
本实施例中，众多的水下作业是围绕坐管、排空测绘舱、介质转换、浮舱排空再充满而展开的，因此围绕水下介质转换搭载的空气压缩机、气管、阀、压力表、堵头等设备都需要专业的人员进行操作和命令下达给潜水员。包括何时开阀、切换阀，到何处执行何种操作。具体的舱内情况由照明灯、摄像头和传感器传达到船载控制中心，技术人员根据舱内情况进行命令下达。
钢丝绳的连接方式应当考虑以下几个原则：1.足够的结构强度；2.避免缠结；3.与测绘工装的连接应当尽可能保证水泥配重块首先着地，进而再保证测绘工装坐管。因此与水泥配重块连接的外侧四顶点钢丝绳应当略长于与工装吊耳连接的内侧四顶点钢丝绳。
水泥块钢丝绳应当满足的基本条件为，需要满足足够的强度，并且由于是侧拉水泥块的原因，导致水泥配重块与测绘工装的间隔距离不应太大，否则侧向力大于水泥配重块与海底地面的摩擦力，则可能拉动水泥配重块向测绘工装靠近，进而危害到海底管道5。
测绘作业舱内可以配备有高清水下摄像机、水深传感器、水下照明灯、深度计、位置传感器、电池舱、控制舱等设备获取测绘作业舱内的具体情况。
为保证测绘舱和浮舱的介质变换，舱内吸水泵可采用潜水泵，必要时为避免因为工装姿态的倾斜，造成舱内吸水泵所处位置不是最低水位处，从而造成干式舱无法完全形成，可考虑在测绘工装的两侧各安装一个舱外吸水泵。舱外吸水泵可采用气动隔膜泵，避免由于抽吸水没有被淹没而无法工作甚至烧坏的风险，气动隔膜泵本身的特征决定了它可以常开，用于抵消因为非完美密封带来的小流量泄漏。优选地，气动隔膜泵外层设计有防水舱，来确保其的正常工作。
本发明的完整作业流程具体阐述如下：
S1：根据指导文件(作业指导书、作业流程图、下水检查表)，进行吊放下水前的准备工作。动员相关人员进行吊放前的预先准备，并先期在陆地上进行测绘工装全部功能模块的测试，保证功能正常。
S2：在共享平潮期，在工程作业船的甲板上进行舱体的开舱、三维扫描仪照明设置与装舱、吊装前部件连接。在第一个平潮期前浮舱内打压排水，提供足够的浮力，避免工装(测绘工装)失稳对海底管道造成破坏。由潜水员下潜到目标位置，确认好水泥块和工装位置并反馈情况给潜水指挥，将测绘工装顺利坐管。之后通过潜水通讯设备指挥控制人员启动液压绞车，将与水泥块(水泥配重块)连接的钢丝绳拉紧，来确保在侧向流的作用下测绘工装在水下的姿态稳定。潜水员(蛙人)检查管道(海底管道)颈圈处的密封情况，并切换三通阀。
S3：三通阀切换之后，连通了浮舱和测绘舱，打开舱内吸水泵，将测绘舱内海水压到浮舱，此时测绘舱内的海水水位尚不能完全到底，也即无法排完全部测绘舱内的水(测绘舱体积大于浮舱体积)。因此，此时给测绘舱内通入高压气体，并打开舱外吸水泵，将测绘舱内剩余的海水通过三通阀流到浮舱进而流入大海中。浮舱顶设置有单向阀，允许海水由舱内向外流动，反之则不允许。
S4：在测绘舱空舱的情况下，进行海底管道的缺陷测绘。在此过程中常开舱外吸水泵，并间歇开舱内吸水泵维持水位不上升。
S5：完成测绘之后，快速驱动液压油缸打开测绘舱，水半舱之后关闭舱门。潜水员下潜，并切换三通阀并给浮舱供气，将浮舱内的海水置换到测绘舱内。等到全部浮舱内海水排尽，关闭蝶阀(将测绘舱和浮舱连通通道关闭)，打开测绘舱。
S6：提升测绘工装，在此过程中为了避免浮舱内气压过高影响结构安全，因此每上提10米，减压0.1mpa，用于平衡内外压差。等到测绘工装上提到海平面之后，现场指挥和起重司机配合将测绘工装安放在作业船(工程作业船)的甲板。相关人员进舱检查设备状态，至此，一次吊放、测绘、回收过程完成。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种海底管道变形缺陷测绘***，其特征在于，包括：工程作业船、吊臂、吊钩、吊架、多根钢丝绳、测绘工装、多个水泥配重块，所述吊臂安装在所述工程作业船上，所述吊钩安装在所述吊臂上，多根所述钢丝绳的顶部与所述吊钩连接，所述吊架安装在多根所述钢丝绳的中部，多根所述钢丝绳的底部与所述测绘工装以及多个所述水泥配重块连接。
2.根据权利要求1所述的一种海底管道变形缺陷测绘***，其特征在于，与所述测绘工装连接的钢丝绳的长度小于与水泥配重块连接的钢丝绳的长度。
3.根据权利要求1所述的一种海底管道变形缺陷测绘***，其特征在于，所述吊架为八边形结构。
4.根据权利要求1所述的一种海底管道变形缺陷测绘***，其特征在于，位于所述吊架和所述吊钩之间的多根钢丝绳两两连接。
5.一种海底管道变形缺陷测绘方法，其特征在于，基于上述权利要求1至4任意一项所述的一种海底管道变形缺陷测绘***，海底管道变形缺陷测绘方法包括：
S1、对海底管道变形缺陷测绘***进行功能测试；
S2、在共享平潮期，在工程作业船上进行测绘工装的三维扫描仪设置与装舱以及测绘工装的舱体的开舱，并将吊钩、吊架、测绘工装、水泥配重块通过多根钢丝绳连接；
S3、在第一个平潮期，对测绘工装的浮舱充气，下放测绘工装，直至将测绘工装顺利坐管；
S4、切换测绘工装的三通阀，并打开舱内吸水泵以及舱外吸水泵，将测绘工装的测绘舱内的水排空；
S5、对海底管道进行变形缺陷测绘；
S6、测绘完成后，切换三通阀，将测绘工装的浮舱的水置换到测绘工装的测绘舱，并打开测绘工装的测绘舱；
S7、控制测绘工装的浮舱的气压实现压力递减，提升测绘工装至工程作业船上。
6.根据权利要求5所述的一种海底管道变形缺陷测绘方法，其特征在于，步骤S3包括：
S31、在第一个平潮期，对测绘工装的浮舱充气，以提供足够浮力防止测绘工装失稳；
S32、实时反馈测绘工装以及水泥配重块的位置，直至将测绘工装顺利坐管；
S33、启动测绘工装的液压绞车，将与水泥配重块连接的钢丝绳拉紧，检查管道颈圈处的密封情况。
7.根据权利要求5所述的一种海底管道变形缺陷测绘方法，其特征在于，步骤S4包括：
S41、切换测绘工装的三通阀，使得测绘工装的浮舱和测绘工装的测绘舱连通；
S42、打开舱内吸水泵，将测绘工装的测绘舱内的水压到测绘工装的浮舱；
S43、向测绘工装的测绘舱通入高压气体，并打开舱外吸水泵，将测绘工装的测绘舱内剩余的水通过三通阀流到测绘工装的浮舱进而流入大海中，其中，浮舱顶设置有单向阀。
8.根据权利要求5所述的一种海底管道变形缺陷测绘方法，其特征在于，步骤S5包括：在测绘舱空舱的情况下，对海底管道进行变形缺陷测绘，同时常开舱外吸水泵，并间歇开舱内吸水泵，以维持水位不上升。
9.根据权利要求5所述的一种海底管道变形缺陷测绘方法，其特征在于，步骤S7中，根据每上提10米，减压0.1mpa的压力递减方式，控制测绘工装的浮舱的气压，以平衡内外压差。
10.根据权利要求5所述的一种海底管道变形缺陷测绘方法，其特征在于，步骤S1之前包括：通过搅吸挖泥设备在邻近海底管道位置处开挖海底作业基坑，并通过高压水拆除海底管道外表面的外覆层；其中，海底作业基坑的深度大于海底管道的下表层深度。
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