海底管線檢測中應用水下機器人ROV的原理及影響作業效果的因素

孫元宏，任峰，崔運璐

國家海洋局北海海洋技術保障中心

海底管線檢測中應用水下機器人ROV的原理及影響作業效果的因素

孫元宏，任峰，崔運璐

國家海洋局北海海洋技術保障中心

隨著我國經濟的發展，對能源資源的需求不斷增加，科學技術的進步為能源資源的開發和加工提供了技術支持。在科學技術不斷發展和完善的實踐中，海洋石油開發逐步向深海區域發展，其中包括海底管線和水下井口等在內的水下工程設施的作業維修，海底管線是海上油氣田生產設施的一部分，具有重要的作用，需要對其進行定期檢查和防護，水下機器人是一種比較實用的水下作業工具，在海底管線的檢測中具有重要作用，對海洋石油工程項目的作用日益重要。

海底管線檢測；水下機器人ROV；作業效果

目前我國海洋石油的發展已經逐漸完善，已經擁有八十多個油氣田，海洋已經逐漸成為我國最重要的油氣開發區域，為了適應海洋油田開發的強度，滿足我國海洋油氣開發的發展程度，我國助教愛叫你加強海底管線的建設，海底管線的安全應用和使用壽命已經成為油田生產的重要保證。海上油氣田水下設施檢測潛水作業方式主要有水下機器人ROV和飽和潛水等方式，ROV是無人有纜遙控水下機器人，能夠在深海領域和復雜的環境中作業，具有重要優勢，對海底管線監測具有重要作用。

1.水下機器人ROV應用原理

水下機器人是我國科學技術進步的重要成果，深海作業具有一定的風險和難度，但是深海資源優勢又是國家經濟發展的重要財富，具有大量的資源能源，因此水下機器人的發明有助于國家對珍貴的深海石油資源加以開采和加工使用，以幫助經濟更加快速發展。水下機器人ROV是一種具有智能功能的水下潛水器，水下機器人還包括載人水下機器人和不載人水下機器人以及有纜和自治等不同的機器人類型。利用水下機器人進行海底管線檢測就是以ROV作為載體，使水下機器人搭載多種專業的檢測設備，用來對船舶等作業平臺加以支持，順利完成對海底管線的檢測。當前水下機器人已經逐漸發展成為運用最廣泛和抓緊成熟的水下機器哦人就是ROV。ROV主要是通過攝像頭探測以及多功能機械手和聲學探測儀器等方面功能進行水下負責任務作業，ROV根據其作業能力和任務完成強度可以分為五個等級，其中一級主要是指水下機器人值進入深海區域進行探測，無法攜帶任何的作業設備和實施工具。第二等級是指可以攜帶簡單的工具進行深海觀察作業，第三等級主要指水下機器人在進入深海時可以攜帶機械手，可以完成較為復雜的工作，而水下機器人第四等級可以進行水下爬行，主要是具有挖溝功能，第五等級是指經過改進和創新又不能歸于其他級別，用于其他方面的水下機器人。當前我國的水下機器人的不斷升級中，主要以工作行的機器人為主，工作型ROV已經成為應用更廣泛的水下機器人。

水下機器人ROV的主要應用領域包括鉆井支持、工程建造支持等內容，特別是在生產期間的檢測和維護，其中包括對海底管線的檢測。

2.海底管線檢測中ROV影響因素

當前各個國家都在不斷完善本國的探測技術以及勘探工具，水下機器人正是在國家對技術創新和為人們謀福利的基礎上出現的，并不斷由初級向高級演變，隨著水下機器人功能的逐漸完善，使用ROV進行海底管線檢測已經吃呢個位常見的、成熟的作業方式，對水下機器人ROV的應用也越來越多，應用領域范圍不斷擴大。和物理探測方式相比，它可以利用自身的攝像功能直接客觀反映海底管線的情況，及時對海底管線進行檢測和維護，對海底管線進行高精度地測量。而海底管線測量中水下機器人ROV的最終作業成果是由水下機器人的型號、攝像系統的功能水下機器人的飛行姿勢以及作業船的性能和海域情況等多方面的因素影響的，在這些因素的共同作用下產生海底管線檢測的作中結果。

（一）水下機器人的性能。水下機器人的性能對海底管線的檢測具有最直接的影響，水下機器人目前根據其本身的功能主要可以分為五個等級，在這些等級的影響下，不同型號機器人的作用也是不同的。選用具有負載力的工作型ROV能夠保證抵抗一定的海流，解決搭載設備的難題以及數據傳遞的問題。對海底管線的檢測需要選擇勘探功能比較好的水下機器人類型，對海底管線檢測需要絕對精確，將探測過程中的額情況清晰傳達給工作人員，并且對海底管線的情況加以記錄，這就需要性能較好的水下機器人，如果選擇不符合檢測要求的水下機器人就會導致檢測結果和實際情況不符合，不僅會造成成本浪費，也會對之后的海底石油探測作業產生不良影響。

（二）作業船的性能。在進行海底管線勘測過程中，通常會使用作業船作為水下作業的支撐和基地，一般情況下海底管線檢測工作作業時所選用的船舶一般是性能良好，能夠支撐ROV水下作業的DP船，要求船舶的甲板面積和承受力達到作業支撐標準，并且能夠容納吊機等作業輔助工具。在船舶的選擇中以來年更好的控制能力和加強ROV作業的安全性為主要因素，而大多數的海底管線檢測作業會選擇DP船作為作業船，以保證及時在環境復雜，海域較差的環境下仍能夠進行正常作業。

（三）水下定位系統。水下定位系統能夠準確提供水下機器人ROV的具體位置，能夠將海底管線的具體路線和位置以及檢測作業所有具體情況加以記錄，同時也能夠通過定位系統給作業船提供作業信息，定位系統的精確程度決定著作業效果的好壞，水下定位系統的精確程度和穩定程度對作業順利完成也具有關鍵作用，會對海底監測的最終數據產生影響。在水下檢測作業時接入水下定位系統要注意做好固定工作，使支架具有一定的抗壓能力，嚴格按程序對支架進行靜態和動態校準，非作業期間及時收回探頭。

（四）高性能的攝像系統。海底管線檢測需要對管線的情況進行精細考察，因此，在考察的過程中就需要配置高清并且具有數字化功能的攝像系統，通過高功能的攝像系統獲取高質量的視頻資料和清晰的數據資料。在進行海底管線檢測時，作業過程是一個動態的過程，因此需要在作業的過程中不斷對攝像頭進行有效調整，同時要及時調整攝像目標和攝像的位置，對攝像光線不斷調整，方便對海況進行判斷，為了能夠保證海底管線檢測結果符合實際情況，高性能的攝像系統是檢測作業中必須具備的條件，否則不僅會影響檢測效果，也會影響整個石油開采作業的結果，所以采用高性能的攝像系統至關重要。

結束語

隨著海洋開發石油不斷向深海發展，水下機器人技術的不斷改進，ROV在水下設施檢測中的作用越來越重要，ROV在海洋工業領域以經費低、效率高的優勢逐漸發揮重要作用，需要不斷加強對其技術完善和發展。

[1]鄧元保.海底電纜水下檢測機器人仿真技術研究[D].大連海事大學,2014.

孫元宏（1980-），男，山東人，漢，本科，工程師，主要研究方向：電氣自動化、ROV；

任峰（1982-），男，山東人，漢，本科，工程師，主要研究方向：海洋工程、ROV；

崔運璐（1976-），男，山東人，漢，本科，高級工程師，主要研究方向：機械、ROV。