光纖傳感技術(shù)在海洋平臺結(jié)構(gòu)監(jiān)測中的應(yīng)用

張奇，孫道青，李曉明，陳曦，朱澧

（海洋石油工程股份有限公司，天津300452）

1 引言

目前我國海上在役油氣平臺的數(shù)量達到三百多座，其中部分平臺的服役時間較長，并且隨著時間的推移，大部分平臺將逐漸達到服役年齡。出于經(jīng)濟性以及環(huán)境保護等方面的考慮，將這些老齡平臺拆除后再安裝新的油氣平臺是不現(xiàn)實的。然而，這些老齡平臺長期服役在惡劣的海洋環(huán)境中，其自身結(jié)構(gòu)長期承受海水、海生物腐蝕以及各種環(huán)境載荷的沖擊等不利因素的影響，結(jié)構(gòu)老化現(xiàn)象嚴(yán)重，其結(jié)構(gòu)承載能力逐年降低[1]，一旦發(fā)生結(jié)構(gòu)性的安全事故將會導(dǎo)致嚴(yán)重的生命和財產(chǎn)損失，造成惡劣的政治和環(huán)境影響，如英國北海的“海上鉆石”號鉆井平臺沉沒事故[2]以及北海挪威Ekofisk油田的一座 Alexander L. Kiel land 號半潛式鉆井平臺傾覆倒塌事故[3-4]。因此為了確保海上平臺的安全運行，需要保持對平臺主要結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果識別出風(fēng)險點，并采取合理的維護方式提前進行干預(yù)，確保平臺安全平穩(wěn)地運行。同時，根據(jù)國外的相關(guān)研究表明[5-6]，海上平臺的設(shè)計壽命一般為25年，通過對平臺結(jié)構(gòu)的長期在線監(jiān)測并根據(jù)監(jiān)測情況加以適當(dāng)?shù)木S護，平臺的服役時間將延長30%-400%！

在結(jié)構(gòu)物應(yīng)力監(jiān)測領(lǐng)域，出于光纖天然的高靈敏性，極強的抗高壓、腐蝕以及電磁干擾能力等特性，目前市面上應(yīng)用較為廣泛的是采用光纖傳感技術(shù)[7-8]，即通過將光纖光柵傳感器布置在需要監(jiān)測的結(jié)構(gòu)物指定位置，通過光纖將監(jiān)測位置結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量以光信號的形式傳輸?shù)叫盘柼幚斫K端進而可以得出監(jiān)測位置應(yīng)力變化情況。……