CN104787273A - 海底驻泊式深水油气管线巡检系统 - Google Patents

海底驻泊式深水油气管线巡检系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海底驻泊式深水油气管线巡检系统，包括对接的水下巡检器及水下通讯充电固定基站；水下巡检器包括巡检器主体，其中部对称安装有电子舱，电子舱中安装有水声通讯与定位引导装置，其前端艏部两侧对称设置有艏侧推，艏部上安装有对接头及照明灯，艏部的中部位置还对称安装有艏垂推；巡检器主体的后端艉部两侧对称设置有艉主推，艉部的中部设置有位于两艉主推中间的艉垂推；水下通讯充电固定基站包括基站主体，基站主体包括电池箱及对接箱，对接箱上安装水声通讯装置、引导指示灯及对接装置。本发明以水下固定基站为依托，无须水面母船实时支持，避开了水面布放回收工况，大大降低了系统成本，提高了作业效率和安全性。

Description

海底驻泊式深水油气管线巡检系统
技术领域
本发明涉及水下管道内巡检装置，尤其涉及一种能在大长度管道内进行自适应检测的巡检器。
背景技术
随着科学技术的进步和人类对海洋石油资源认知水平的不断提高，海洋油气勘探开发已从浅海走向深海，深水油气开发也已成为世界石油工业的热点和科技创新的前沿。随着荔湾气田2013年顺利投产以及981海洋石油平台投入生产，我国向南海油气开发进军的步伐已经势不可挡。在深水油气田开发过程中，水下采油树及其周边管汇、生产管道、脐带线缆的日常检测是一项复杂而又重要的作业任务，对于生产事故的早期发现解决能够起到关键性的作用。常规的潜水员检测已经无法在深水长时间、重负荷作业，而依靠重作业型机器人ROV进行日常检测的运行成本太高、风险较大、受水面条件影响；而智能机器人AUV由于续航力有限，需要经常回到母船充电，同样存在布放回收问题。
目前深水油气管线检测多采用水下机器人完成，从母船布放下水，通过脐带缆从母船向水下机器人供电，由甲板控制室操作人员监控机器人水下作业。根据海洋环境调查数据，水面的风浪流要显著于水下，水下机器人的出入水非常关键，既需要母船动力定位，也需要吊放系统张力保护，安全性、成本和工作效率都有较大影响；而施工完成、开始运行的深水油气田按照规范需要定期巡检，管线的距离非常长，工作量非常大。依靠传统的水下机器人作业运行成本非常高，在恶劣海况下无法下水作业。
发明内容
本申请人针对上述现有技术存在的缺点，进行研究和设计，提供一种海底驻泊式深水油气管线巡检系统，采用水下基站供电与通讯中继，长期在海底驻泊作业，减少了水面母船支持，避免了水面布放回收的作业风险，提高了水下作业效率，操作费用大大降低。
本发明所采用的技术方案如下：
一种海底驻泊式深水油气管线巡检系统，包括水下巡检器、水下通讯充电 固定基站，水下巡检器与水下通讯固定基站对接；所述水下巡检器包括巡检器主体，巡检器主体整体呈长条形状，其中部对称安装有电子舱，电子舱中安装有水声通讯与定位引导装置，巡检器主体的前端艏部两侧对称设置有艏侧导流孔，艏侧导流孔中安装有艏侧推，艏部的前端面安装有对接头及位于对接头两侧的照明灯，艏部的中部位置还对称安装有艏垂推，艏垂推与艏侧推相对垂直；巡检器主体的后端艉部两侧对称设置有艉部导流孔，艉部的后端安装有位于相对的两艉部导流孔之间的艉主推，艉部的中部设置有位于两艉主推中间的艉垂推，艉垂推与艉主推相对垂直；
所述水下通讯充电固定基站包括基站主体，基站主体的下部为电池箱，其上部安装有对接箱，所述对接箱的上表面中部安装有与所述水声通讯与定位引导装置对应的水声通讯装置及位于水声通讯装置两侧的引导指示灯，对接箱的侧面安装有与对接头对接的对接装置。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述巡检器主体的两侧部为侧主板，位于两侧主板之间设置有导流襟翼，侧主板与导流襟翼之间的隔腔中安装电子舱。
所述侧主板的尾部带有向上翘起的凸起部，所述凸起部形成巡检器主体的尾襟翼。
所述导流襟翼的前后两端分别延伸至艏垂推及艉垂推。
本发明的有益效果如下：
本发明以水下固定基站为依托，无须水面母船实时支持，避开了水面布放回收工况，大大降低了系统成本，提高了作业效率和安全性，可以长期在海底驻泊值守，完成深水油气管线的现场巡查工作，为其安全有效运行和决策提供第一手科学数据。本发明中，巡检器主体上合理布置的垂推及侧推，与导流襟翼相结合，其使用灵活、控制可靠，保证巡检器的平稳运行。
附图说明
图1为本发明中巡检器的立体结构图。
图2为本发明中巡检器的另一立体结构图。
图3为本发明中巡检器的另一立体结构图。
图4为本发明中巡检器的另一立体结构图。
图5为本发明的立体结构图。
图中：1、巡检器主体；2、电子舱；3、艏部；4、艏侧导流孔；5、艏侧 推；6、照明灯；7、艏垂推；8、艉部；9、艉部导流孔；10、艉主推；11、艉垂推；12、基站主体；13、电池箱；14、对接箱；15、水声通讯装置；16、引导指示灯；17、对接装置；18、侧主板；19、导流襟翼；20、尾襟翼；21、对接头。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1至图5所示，本实施例的海底驻泊式深水油气管线巡检系统，包括水下巡检器、水下通讯充电固定基站，水下巡检器与水下通讯固定基站对接；水下巡检器包括巡检器主体1，巡检器主体1整体呈长条形状，其中部对称安装有电子舱2，电子舱2中安装有水声通讯与定位引导装置，巡检器主体1的前端艏部3两侧对称设置有艏侧导流孔4，艏侧导流孔4中安装有艏侧推5，艏部3的前端面安装有对接头21及位于对接头21两侧的照明灯6，艏部3的中部位置还对称安装有艏垂推7，艏垂推7与艏侧推5相对垂直；巡检器主体1的后端艉部8两侧对称设置有艉部导流孔9，艉部8的后端安装有位于相对的两艉部导流孔9之间的艉主推10，艉部8的中部设置有位于两艉主推10中间的艉垂推11，艉垂推11与艉主推10相对垂直；
如图1所示，水下通讯充电固定基站包括基站主体12，基站主体12的下部为电池箱13，其上部安装有对接箱14，对接箱14的上表面中部安装有与水声通讯与定位引导装置对应的水声通讯装置15及位于水声通讯装置15两侧的引导指示灯16，对接箱14的侧面安装有与对接头21对接的对接装置17。
如图2所示，巡检器主体1的两侧部为侧主板18，位于两侧主板18之间设置有导流襟翼19，侧主板18与导流襟翼19之间的隔腔中安装电子舱2，导流襟翼19的前后两端分别延伸至艏垂推7及艉垂推11。
侧主板18的尾部带有向上翘起的凸起部，凸起部形成巡检器主体1的尾襟翼20。
本发明中，水下巡检器总长3.5米，宽0.7米，高0.4米，空气中重量300kg，最大航速3.5kn，最大工作深度3000米，一次续航里程20km/工作时间8h。水下巡检器中安装有智能控制系统、导航定位系统、推进系统、通讯系统、电池管理与配电系统，能满足水下6个月以上的无需外部维护的工作任务需要。
水下通讯供电固定基站固定在海底，内置大型电池成组与充电管理系统， 通讯与导引装置、对接装置等，至少保证在水下工作5年无需维护。
本发明包括以下几个工作过程：
(1)基站对接与充电。
水下巡检器通过水声通讯与定位引导装置到水下固定基站附近后转入近距离目标接近模式(最后50米距离范围内)，依靠声学信标和视觉引导完成水下巡检器艏部对接蘑菇头伸到水下基站的对接锥形孔中固定(即对接头21与对接装置17对接)，水下基站向水下巡检器补充电力。
(2)与基站脱离、大范围环境现场探查。
水下巡检器在固定基站充满电后，固定蘑菇头的啮合装置脱离接触，水下巡检器离开基站，调转方向，按照预置程序指令，自主完成有关项目现场巡查工作；本发明中，水下巡检器可通过惯导INS/多普勒DVL组合导航系统和避碰声纳辅助，在按航线精确定位航行的同时，实时调节姿态和方向，自主避开有关障碍物和结构体；巡查任务完成后，巡检器依照来程路径原路返回并与水下基站完成对接。
(3)巡检器定期数据上传/下载。
根据工作需要，水面母船每隔半年前往该区域，向水下巡检器通过基站中转、发送指令要求巡检器返航到水面，完成视频、声纳、传感器数据的上传，同时下载最新的控制程序指令和设置参数。另外，多种工具组件可以方便集成和拆装变换应用。
本发明以水下固定基站为依托，无须水面母船实时支持，避开了水面布放回收工况，大大降低了系统成本，提高了作业效率和安全性，可以长期在海底驻泊值守，完成深水油气管线的现场巡查工作，为其安全有效运行和决策提供第一手科学数据。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.一种海底驻泊式深水油气管线巡检系统，其特征在于：包括水下巡检器、水下通讯充电固定基站，水下巡检器与水下通讯固定基站对接；所述水下巡检器包括巡检器主体(1)，巡检器主体(1)整体呈长条形状，其中部对称安装有电子舱(2)，电子舱(2)中安装有水声通讯与定位引导装置，巡检器主体(1)的前端艏部(3)两侧对称设置有艏侧导流孔(4)，艏侧导流孔(4)中安装有艏侧推(5)，艏部(3)的前端面安装有对接头(21)及位于对接头(21)两侧的照明灯(6)，艏部(3)的中部位置还对称安装有艏垂推(7)，艏垂推(7)与艏侧推(5)相对垂直；巡检器主体(1)的后端艉部(8)两侧对称设置有艉部导流孔(9)，艉部(8)的后端安装有位于相对的两艉部导流孔(9)之间的艉主推(10)，艉部(8)的中部设置有位于两艉主推(10)中间的艉垂推(11)，艉垂推(11)与艉主推(10)相对垂直；
所述水下通讯充电固定基站包括基站主体(12)，基站主体(12)的下部为电池箱(13)，其上部安装有对接箱(14)，所述对接箱(14)的上表面中部安装有与所述水声通讯与定位引导装置对应的水声通讯装置(15)及位于水声通讯装置(15)两侧的引导指示灯(16)，对接箱(14)的侧面安装有与对接头(5)对接的对接装置(17)。
2.如权利要求1所述的海底驻泊式深水油气管线巡检系统，其特征在于：所述巡检器主体(1)的两侧部为侧主板(18)，位于两侧主板(18)之间设置有导流襟翼(19)，侧主板(18)与导流襟翼(19)之间的隔腔中安装电子舱(2)。
3.如权利要求2所述的海底驻泊式深水油气管线巡检系统，其特征在于：所述侧主板(18)的尾部带有向上翘起的凸起部，所述凸起部形成巡检器主体(1)的尾襟翼(20)。
4.如权利要求2所述的海底驻泊式深水油气管线巡检系统，其特征在于：所述导流襟翼(19)的前后两端分别延伸至艏垂推(7)及艉垂推(11)。
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