電纜探測技術在平臺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年正式進行開發探測，時至今日，已經建成了各種采油平臺70多座，各種海底管纜130多段，總長度達到了200 km。然而，隨著時間的延長，某些管纜已經達到了最高的設計使用年限，再加上常年處在海洋的復雜環境中，使得抗力出現大幅度的衰減，經常會發生油氣泄漏，甚至是電纜斷裂的問題，給國家經濟造成了不小的損失，并對海洋環境造成影響。由此可見，對海底電纜進行精準的位置探測，來對海底的管纜進行及時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上的問題，會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，造成了很嚴重的生產困難以及安全隱患。

關鍵詞：電纜探測 平臺 海底管道

中圖分類號：P753 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0058-02

近些年來，我國的經濟建設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展，石油產量不斷提高。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，已經建成各種采油平臺70余座，年產石油近200多萬噸，已經形成了中心大平臺為主，周圍小平臺為輔，并可以使用海底的電纜與管線進行連接的綜合性的開發系統，可以實現海底輸油、海底輸氣以及注水、輸電、油水混輸等多項功能。

1 研究的主要目的

海底管纜埋藏在海底，會受到各種海洋環境以及海洋活動的影響，比如：海浪的沖擊、海水對管纜的腐蝕以及海洋生物的破壞，都會使得海底管纜的抗力減弱，如果問題嚴重就會造成油氣的泄漏，造成巨大的經濟損失以及海洋環境的污染。這就能夠看出，對海底管纜進行精確的探測的重要性。以前對海底的管纜進行探測使用的主要的技術是側掃聲納技術，這項技術可以探測到管纜的位置，但是會產生比較大的誤差，設備的能力也受到各種環境的限制，對某些管纜的探測也是力不從心。尤其是一些環境復雜的海底，比如說平臺周圍，分布著眾多的管纜、廢棄物，使得側掃聲納經常會發生分辨不清什么是管纜什么是廢棄物的現象，對探測的結果造成一定的誤判，給維修工作帶來巨大的不利因素。正是因為這個問題的不好解決，國家海洋局聯合勝利油田，開展了對油田平臺周圍管纜的研究，主要是利用當今世界上最先進的探測設備以及技術方法來對身處復雜環境中的石油管纜進行探測，并從中選取最有效的研究成果，來對我國的海洋石油平臺的海底管纜進行精準的探測。

2 研究的主要內容

此次研究主要的地區選擇的是勝利油田某海洋平臺，主要考慮的也是這個平臺的海底管道與電纜比較多，環境比較復雜，研究的主要范圍包括鉆井平臺的方圓200 m，水的深度為10～12 m。對于此項研究的內容主要包含以下幾個方面：第一是對探測技術的原理進行研究，從而形成對探測技術進行優化工作的一個理論性的支持；第二是對當今世界上海底石油管纜諸多的探測技術進行一個實驗性的對比，并從中選取最適合中國海洋管纜探測的技術；第三是對平臺周圍管纜的走向、懸空以及埋藏的深度進行探測，并使之與石油平臺形成新的鏈接關系，利用三維坐標進行標識；第四是對探測到的數據進行數據庫的處理，從而實現對探測結果、探測資料以及圖件的數字化的管理；第五是希望能夠實現科學的指導，明確的標示平臺的插樁位置與錨點、管纜的實際距離，并在以后的船舶探測工作的時候提供幫助，保障生產的安全性。

3 對海底管道電纜進行探測技術與方法的研究

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

3.1 平臺位置測量

不論是海底的電纜還是石油管道，所服務的對象都是一個，就是海上采油平臺，管纜的作用就是對平臺進行連接，從而形成一個采輸的系統。采油平臺就是這些海底管纜的源頭以及重點，因此在對海底管纜進行探測的時候首先就是需要確定采油平臺的大小以及位置。對采油平臺的測量可以使用RTK GPS，對采油平臺的立管樁、棧橋、火炬樁的各個角點以及高程進行測量，根據結果繪制位置圖，并在圖上對海底管纜的位置以及數量進行明確的標注，這也是為海底管纜的探測進行一個準備工作。

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 對暴露在海底的管纜進行探測

前文介紹過，對暴露在海底的管纜進行探測可以說還用旁側聲納，這種設備可以對海底的地貌進行探測，也能夠對懸空或者暴露在海底的管纜進行探測。國內外的一些實驗對此也早已有了明證，旁側聲納對暴露在海底的管纜進行探測是最有效的辦法之一，旁側聲納可以將探測結果形成一個線狀圖形，并將探測到的海底的管纜與采油平臺的位置圖進行連接，從而構成了對海底管纜追蹤探測的一個基礎。

在對暴露在海底的管纜進行探測的時候，要保證拖魚拖曳于船舷，保證拖魚在GPS的下方，探測的時候可以使用高頻與低頻進行探測，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，進行探測的時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造成圖像的清晰度降低；其次是保證拖魚在水中的姿態與航行的方向一致；第三需要注意的是對菜單要設置高度計，并對拖魚的工作狀態進行及時的修正；第四是聲納的單側掃描的寬度要保證在50 m之內，對于同一條管纜的認定之時要進行多個防線、多個記錄的比較，力求位置的精確。

3.2.2 對埋藏在海底的管纜進行探測

這項工作是對海底光纜進行探測項目中最困難的工作之一。對這項工作的實施，通常使用的是Tinsley探測系統，這是專門研制的對海底管纜進行探測的儀器。這項儀器主要由兩部分組成，一是水下探頭，二是顯示系統。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垂向分布的水平傳感器與一個垂直傳感器組成，這種探頭可以對海底管纜的平面位置以及深埋進行探測，單傳感器探頭則只能對平面位置進行探測。

對海底管纜的探測最主要的一項是對水下三維位置的探測，這項工作必須通過潛水員來攜帶三傳感器的探頭進行探測。潛水員在工作的時候需要從平臺的樁腿處下水，并將探頭置于探測的電纜上，根據管纜的走向進行探測，如果在探測的過程中，探測器在管纜之上之時，海面船上的主機就會發出反應極強的信號，同時會有蜂鳴聲出現，潛水員就會根據這種蜂鳴聲的強弱來對管纜進行探測。潛水員的位置可以根據GPS來進行定位，在實際的工作過程中，潛水員需要與定位人員保持時刻的聯系，如果水下潛水員探測出管纜出現了拐彎或者是交叉的問題時，需要對當前的位置及時的向定位人員發回信號。

4 結語

時至今日，對在海底的管道、電纜進行明確的探測都是世界上難以徹底解決的難題之一，在21世紀的今天，都沒有一種相對成熟以及完善的海底管纜的探測技術以及方法。因為對海底光纜進行探測不僅是技術方面的單獨問題，還包括海洋測繪等海洋工作者來承擔任務，只有做到多部門的聯合行動，并對此方面的問題進行更加深入地研究，才可能對我國的海底管纜的探測工作的進步做出一定的推動作用，并積累豐富的經驗。

參考文獻

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