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    聲學探測技術在海底管道外檢測中的應用

    發布時間:2021-05-15 21:52:09 點擊:485
      隨著海洋石油資源的大力開發,海底輸油管道作為一種連續、快捷、輸送量大的高效原油運輸手段,已成為海上油氣田開發過程中油氣運輸的主要方式。
      由于海底輸油管道安全與否對海洋生態環境具有重大影響,因此其鋪設竣工后的定期檢測評估成為海底輸油管道工程中不可或缺的工作內容。海底輸油管道調查方法主要包括工程物探和潛水摸探兩類。工程物探基于聲學或磁力探測方法,通常用于前期大面積調查, 
           具有效率高、成本低的特點,而潛水摸探主要用于小范圍的詳查和檢修。近年來,許多專家學者對海底輸油管道的調查技術及應用方面進行大量研究,主要集中在地形地貌數據高精度處理、管道狀態定量識別表征、多技術綜合應用等方面。
      聲學探測因其快速高效的特點,目前仍是海底管道外檢測中應用的主流技術。本文系統介紹了多波束測深、淺地層剖面、側掃聲吶等主流探測技術在海底管道外檢測中的應用效果,同時結合前人在掃描聲吶、合成孔徑聲吶等技術的應用成果,分析各類聲學探測技術的優缺點和適用環境,指出管道外探測技術的發展趨勢,為后期海底管道的持續監測、安全運營分析以及海洋生態環境的維護提供理論支撐。
      一、海底管道狀態及檢測技術分類
      海底管道在海底的賦存狀態包括埋藏、裸露、懸空、移位等基本類型,根據具體埋深情況又可分為完全埋藏、淺埋藏、部分裸露、完全裸露、懸空等類型。海底管道埋設方式的選取,通常需要綜合考慮水深、地形地貌、底質、水動力條件等因素的影響。
      在淺海區,海洋水動力條件較強,海底地質作用活躍,加之人類活動比較頻繁,海底管道設計埋藏較深,深度通常要達到管道直徑的1~1.5倍;在深海區,波浪、潮流等因素影響較小,海管埋藏深度較淺,甚至直接鋪設在海床之上。
      海底管道檢測通常分為內檢測和外檢測兩類。內檢測,顧名思義即對管道內部進行檢測,主要采用清管器和智能檢測器等設備進行檢測;外檢測主要是針對管道所處位置、海域地質水文環境、管道賦存狀態、外部腐蝕損傷等內容進行檢測。從海底管道檢測技術的發展現狀來看,外檢測技術主要包括聲學探測、磁法探測、潛水摸探技術等。外檢測技術的要點是確定海底管道的埋藏狀態及空間展布特征,而聲學探測技術因其快速高效、經濟便捷等特點,成為海底管道外檢測的主流技術?;诼晫W原理并常用于海管外探測的技術包括單波束/多波束測深、側掃聲吶、淺地層剖面、掃描聲吶、合成孔徑聲吶等多項內容。

      二、傳統聲學探測技術
      傳統聲學探測技術包括單波束/多波束測深、側掃聲吶、淺地層剖面探測等3項主要技術。目前,SONIC2024多波束測深系統、SES2000參量陣淺地層剖面系統、KLEIN3000側掃聲吶系統在海底管道外檢測過程中應用最廣泛。多波束數據主要用于展示研究區水深、地形地貌分布特征,側掃聲吶數據可以直觀地顯示管道周圍的自然或人工地貌,淺地層剖面數據可以查明海底底質狀況、管道埋深情況。具體工作時,可根據外業調查獲得的調查數據,首先利用Caris9.1、SonarWiz5.0、ISE2.0等軟件對多波束、側掃聲吶、淺地層剖面數據進行處理,進而通過Surf-er、GoobalMapper、Arcgis等繪圖軟件對研究區水深、地形地貌、管道狀態進行成圖;在此基礎上,綜合各類聲學探測技術數據分析結果,取長補短,優勢互補,對調查區管道賦存狀態進行綜合評估。

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