淺談水下機器人（ROV）在深水海底電纜維修中的應用

王濤（深圳海油工程水下技術有限公司，廣東 深圳 518067）

淺談水下機器人（ROV）在深水海底電纜維修中的應用

王濤（深圳海油工程水下技術有限公司，廣東 深圳 518067）

新時期背景下，海洋石油開發逐漸向著更深水域發展，所以，海底電纜、水下井口與海底石油輸送管線等多種水下設施維修工作量也隨之增加。下文將以水下機器人為切入點，對其在深海電纜維修中的實踐應用展開了相關性的研究與探討，將其經濟性充分體現出來，這對于海洋石油工程項目開展具有積極的影響。

水下機器人；深水；海底電纜；維修；應用

下文將以某深水海底電纜維修項目為實例，對水下機器人的作業過程進行了詳細地介紹。其中，水下機器人設備參數是：ROV的型號是Quatum13（QUANTUM 13）,150HP，是作業型工程支持船（是工作級ROV）。而海洋石油工程709（海洋石油709）下同的海底電纜規格是ZS-YJQF41+OFC1-26 35-3×240+3×12B1。

1 深水海底電纜故障點的調查情況

該故障海底電纜的具體位置是惠州25-3和25-2平臺間，屬于三相35kV高壓電與3組12芯光纖復合電纜，總體的長度是8900米，而實際的鋪設水深大概在105米左右。受電纜絕緣下降與光纖通信中斷兩個故障的影響，導致其暫停運行。在對光時域反射儀利用的情況下，對光纖故障點的位置進行測量，與惠州25-3平臺的距離在2000米左右的位置[1]。對水下機器人進行使用，展開近距離的調查，最終的結果是與惠州25-3平臺距離1200～1600米之間，海底電纜被向南部拖拽，進而與原始的鋪設路徑相偏離，其中偏離最大的距離已經達到了150米，如圖一所示。其中，該位置的海底電纜出現了打扭的狀態，以“8”字型呈現出來。

圖一海底電纜ROV故障點的調查圖

2 海底電纜維修方案與準備工作

通過ROV水下調查所獲取的結果，對維修材料交貨的日期、施工的天氣變化等進行充分地考慮，將維修方案劃分成兩種方案。第一，采用較早交貨期的海纜接頭盒維修；第二，若第一種方法失敗，需使用較晚交貨期備用海底電纜以及海纜接頭盒進行維修。若第一種維修方法成功，則無需采用第二種方法。根據上述制定的方案，作業人員應當在工程支持船海洋石油工程709之上安裝好ROV系統，同時還要安裝發電機，進而為125噸絞車提供所需的動力[2]。

3 故障深水海底電纜的打撈

在工程船達到現場以后，需要開展動態定位系統的測試工作，同時在系統中輸入與油田相關的設施。隨后，工程船移動到海底電纜發生故障位置的上方，在下部放置ROV，開展預調查工作。

海纜的打撈主要安排船尾的A吊絞車與125噸大絞車完成。其中，ROV需攜帶特制的吊帶進入到深水當中，并飛行到故障位置，使用左邊機械臂液壓機械手將吊帶末端輔助桿抓住，并由電纜下方的海泥當中穿越。

在海纜被拉出水面以后，利用大絞車將其拖至甲板，進而安排工作人員將拖拉網套安裝其上，并與地錨相互連接，進而摘除大絞車鋼絲繩，完成打撈工作。

4 深水海底電纜故障點的切除和續接作業

在完成海底電纜固定工作以后，工作人員應當積極搭設風雨棚，安排海底電纜技術工作人員將海纜打扭附近的海纜切除掉，針對兩端海纜展開三相絕緣測試和光纖衰減測試，以保證兩者的工作狀態理想，隨后展開海纜續接工作[3]。需要注意的是，續接的過程不能夠中斷，實際的續接時間花費了45個小時。

5 深水海底電纜故障修復后的測試和下放作業

在完成電纜接頭的制作以后，需要在平臺中針對海底電纜展開測試，其中主要涉及到5kV三相對地與相間絕緣測試，另外還有78kV直流耐壓測試，最終的測試結果滿足要求。在此基礎上，可以展開海纜下放的準備工作。其中，需要在海纜中安裝鏈條，并將其當做提拉點，通過ROV鉤將撐桿兩端索具與鏈條相互連接，積極開展ROV的摘鉤工作[4]。但是，需要在中間使用繩子，將接頭盒提拉，這樣才能夠將繩子割斷并將撐桿收回。隨后，甲板工作人員應當利用125噸大絞車與船尾A吊絞車，通過兩者的配合，實現海底電纜與接頭盒的入水操作。而在下放電纜的過程中，應當向前方移動工程船，而ROV需要在水下時刻觀察，確保下放工作的順利開展。

6 結語

綜上所述，根據上文水下機器人的實際應用可以了解到，水下機器人適用于深水海底電纜的維修工作，并且可以替代潛水人員來完成工作。最重要的是，水下機器人的運用，在作業的深度以及維修成本方面都具有極為突出的優勢。目前階段，國內海洋石油工程的開發將目標設定在深水區域，而隨著水下機器人技術的不斷發展，使得ROV在海洋工程當中的重要作用突顯出來。

[1]王丹.水下機器人在深水海底電纜維修中的應用[J].科技資訊,2012(20):20-21.

[2]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.

[3]魏延輝,田海寶,杜振振等.微小型自主式水下機器人系統設計及試驗[J].哈爾濱工程大學學報,2014(5):566-570,579.

[4]張宏偉,李金翠,王延輝等.自主水下機器人下潛困難問題的數值仿真與試驗研究[J].船舶力學,2016,20(3):277-287.