一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】。數(shù)據(jù)處理器和多波束聲納控制器位于測量船的船艙內(nèi)，多波束聲納控制器通過電纜與多波束聲納發(fā)射換能器和聲信號接收換能器連接；多波束聲納發(fā)射換能器和聲信號接收換能器通過多波束系統(tǒng)固定安裝輔助裝置固定在測量船一側(cè)的船舷上，并置于海面以下；數(shù)據(jù)處理器通過電纜與多波束聲納發(fā)射換能器、聲信號接收換能器、多波束系統(tǒng)GPS定位設(shè)備、測量船姿態(tài)傳感器、潮位矯正傳感器、水深測量裝置連接；托管架GPS定位設(shè)備通過無線方式與數(shù)據(jù)處理器連接。本發(fā)明實(shí)時監(jiān)控管道鋪設(shè)過程的變形狀態(tài)，通過分析得出管道應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)，供管道施工作業(yè)參考。
【專利說明】一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]淺海海上油氣管道敷設(shè)施工常采用S型鋪管法，是目前敷設(shè)海底管道最為常用的方法。這種鋪管法一般由鋪管船和多艘起重拋錨拖輪協(xié)同完成鋪管作業(yè)。管道通過鋪管船上的托管架進(jìn)入海水中直至海床上，自然彎曲成S型曲線，通常分為拱彎區(qū)和垂彎區(qū)，管道在垂彎區(qū)的曲率通過張緊器的張緊力大小來控制，拱彎區(qū)的管道曲率和彎曲應(yīng)力通常由適當(dāng)?shù)幕篮瓦m宜的托管架曲率來控制。
[0003]隨著鋪管水深的增加，拱彎區(qū)轉(zhuǎn)角增大，垂彎區(qū)管道失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)增大，目前大多采用加長托管架的長度來滿足拱彎區(qū)的轉(zhuǎn)角要求，用增加張緊器的軸向拉力方法來避免垂彎區(qū)管道失穩(wěn)。
[0004]目前在鋪設(shè)過程中S型鋪管法管道的變形主要通過設(shè)計(jì)施工計(jì)算分析得出管道的變形狀態(tài)參數(shù)供鋪管作業(yè)參考，還沒有對管道的彎曲變形形態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的手段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，對鋪管船S型鋪管過程管道變形形態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，得到管道的變形狀態(tài)圖像，通過分析得出管道應(yīng)力應(yīng)變、彎曲半徑等參數(shù)，為鋪管過程提供依據(jù)。
[0006]一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理器和多波束聲納控制器位于測量船的船艙內(nèi)，多波束聲納控制器通過電纜與多波束聲納發(fā)射換能器和聲信號接收換能器連接；多波束聲納發(fā)射換能器和聲信號接收換能器通過多波束系統(tǒng)固定安裝輔助裝置固定在測量船一側(cè)的船舷上，并置于海面以下；數(shù)據(jù)處理器通過電纜與多波束聲納發(fā)射換能器、聲信號接收換能器、多波束系統(tǒng)GPS定位設(shè)備、測量船姿態(tài)傳感器、潮位矯正傳感器、水深測量裝置連接；托管架GPS定位設(shè)備通過無線方式與數(shù)據(jù)處理器連接。
[0007]—種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測方法，含有以下步驟；
[0008]測量船與鋪管船鋪設(shè)管道方向一致，位于測量船舷側(cè)的多波束系統(tǒng)發(fā)射接收換能器發(fā)射和接收的聲波與管道變形所處平面垂直；
[0009]多波束聲納控制器控制多波束聲納發(fā)射換能器按預(yù)定頻率發(fā)射聲波信號,聲波信號遇到鋪設(shè)過程的S型海底管道發(fā)生反射，反射聲波信號由聲信號接收換能器接收；接收到的聲波信號經(jīng)接收換能器轉(zhuǎn)換成電信號后通過電纜傳送至數(shù)據(jù)處理器，結(jié)合托管架GPS定位設(shè)備測量的托管架位置坐標(biāo)、多波束系統(tǒng)GPS定位設(shè)備測量得出的多波束系統(tǒng)位置坐標(biāo)、測量船姿態(tài)傳感器測量得出的測量船姿態(tài)、潮位矯正傳感器測量的潮位面數(shù)據(jù)、水深測量裝置測量的水深數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出管道變形形態(tài)圖，經(jīng)過分析，得出管道變形數(shù)據(jù)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果:
[0011]1.實(shí)時監(jiān)控管道鋪設(shè)過程的變形狀態(tài)，通過分析得出管道應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)，供管道施工作業(yè)參考；
[0012]2.保障鋪管船S型鋪管作業(yè)施工安全，防止管道鋪設(shè)過程變形過大而發(fā)生屈曲失穩(wěn)；
[0013]3.保證鋪管施工作業(yè)質(zhì)量，為管道在位狀態(tài)檢測提供依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的方法流程示意圖。
[0017]圖3是海底管道鋪設(shè)過程監(jiān)測示意圖。
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0019]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]實(shí)施例1:如圖1、圖2、圖3所示，一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測裝置，數(shù)據(jù)處理器4和多波束聲納控制器I位于測量船11的船艙內(nèi)，多波束聲納控制器I通過電纜與多波束聲納發(fā)射換能器2和聲信號接收換能器3連接；多波束聲納發(fā)射換能器2和聲信號接收換能器3通過多波束系統(tǒng)固定安裝輔助裝置10固定在測量船11 一側(cè)的船舷上，并置于海面以下；數(shù)據(jù)處理器4通過電纜與多波束聲納發(fā)射換能器2、聲信號接收換能器3、多波束系統(tǒng)GPS定位設(shè)備6、測量船姿態(tài)傳感器7、潮位矯正傳感器8、水深測量裝置9連接；托管架GPS定位設(shè)備5通過無線方式與數(shù)據(jù)處理器4連接。
[0021]托管架GPS定位設(shè)備5連接鋪管船13。
[0022]一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測方法，含有以下步驟；
[0023]測量船與鋪管船鋪設(shè)管道方向一致，位于測量船舷側(cè)的多波束系統(tǒng)發(fā)射接收換能器發(fā)射和接收的聲波與管道變形所處平面垂直；
[0024]多波束聲納控制器I控制多波束聲納發(fā)射換能器2按預(yù)定頻率發(fā)射聲波信號14，聲波信號14遇到鋪設(shè)過程的S型海底管道15發(fā)生反射，反射聲波信號由聲信號接收換能器3接收；接收到的聲波信號經(jīng)接收換能器3轉(zhuǎn)換成電信號后通過電纜傳送至數(shù)據(jù)處理器4，結(jié)合托管架GPS定位設(shè)備5測量的托管架位置坐標(biāo)、多波束系統(tǒng)GPS定位設(shè)備6測量得出的多波束系統(tǒng)位置坐標(biāo)、測量船姿態(tài)傳感器7測量得出的測量船姿態(tài)、潮位矯正傳感器8測量的潮位面數(shù)據(jù)、水深測量裝置9測量的水深數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出管道變形形態(tài)圖，經(jīng)過分析，得出管道變形數(shù)據(jù)。
[0025]如上所述，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于數(shù)據(jù)處理器和多波束聲納控制器位于測量船的船艙內(nèi)，多波束聲納控制器通過電纜與多波束聲納發(fā)射換能器和聲信號接收換能器連接；多波束聲納發(fā)射換能器和聲信號接收換能器通過多波束系統(tǒng)固定安裝輔助裝置固定在測量船一側(cè)的船舷上，并置于海面以下；數(shù)據(jù)處理器通過電纜與多波束聲納發(fā)射換能器、聲信號接收換能器、多波束系統(tǒng)GPS定位設(shè)備、測量船姿態(tài)傳感器、潮位矯正傳感器、水深測量裝置連接；托管架GPS定位設(shè)備通過無線方式與數(shù)據(jù)處理器連接。
2.一種海底管道彎曲變形狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于含有以下步驟； 測量船與鋪管船鋪設(shè)管道方向一致，位于測量船舷側(cè)的多波束系統(tǒng)發(fā)射接收換能器發(fā)射和接收的聲波與管道變形所處平面垂直； 多波束聲納控制器控制多波束聲納發(fā)射換能器按預(yù)定頻率發(fā)射聲波信號，聲波信號遇到鋪設(shè)過程的S型海底管道發(fā)生反射，反射聲波信號由聲信號接收換能器接收；接收到的聲波信號經(jīng)接收換能器轉(zhuǎn)換成電信號后通過電纜傳送至數(shù)據(jù)處理器，結(jié)合托管架GPS定位設(shè)備測量的托管架位置坐標(biāo)、多波束系統(tǒng)GPS定位設(shè)備測量得出的多波束系統(tǒng)位置坐標(biāo)、測量船姿態(tài)傳感器測量得出的測量船姿態(tài)、潮位矯正傳感器測量的潮位面數(shù)據(jù)、水深測量裝置測量的水深數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出管道變形形態(tài)圖，經(jīng)過分析，得出管道變形數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01B17/04GK104457637SQ201310416401
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】李春, 劉振紋, 趙開龍, 祁磊, 徐爽, 曹文冉 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司, 中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院