以ROV为载体的海洋平台FMD检测技术

以ROV为载体的海洋平台FMD检测技术摘要：在海洋平台水下检测中，通常水深大于50米的作业由于空气潜水无法到达而由ROV来承担；FMD探测是利用超声波原理对平台导管架杆件进行进水探测的先进水下检测技术。本文以海油工程承担的崖城13-1平台水下检测项目为例，对ROV及FMD探测技术进行分析介绍。关键词：水下检测ROVFMD深水1.ROV检测技术ROV(RemotelyOperatedVehicle)是一种由水面遥控的水下作业系统。它能在水下三维空间自由航行，可以用闭路电视进行观察，可用一只或几只多功能机械手完成一定的水下作业任务。ROV具有灵活的大深度水下运动能力，装备先进的水下动力、控制和机械系统，能在潜水员无法到达的深度与不安全的环境下进行水下检测。ROV检测技术以其经济、安全、工作效率高、作业深度大，并能在恶劣的环境下作业等优点，在海洋工程结构的水下无损检测中得到广泛重视。同时，海洋石油工业正在向深海区域发展，对水下无损检测技术提出了更高的要求，为了提高效率，降低成本，海洋工程结构的水下无损检测越来越趋向于使用ROV检测技术。ROV按遥控方式分为系缆与无缆两种。系缆自由航行潜水器通过脐带电缆获得动力、传送操作指令和遥测数据，它主要由推进动力系统、控制系统、导航系统和作业系统等组成。无缆自由航行潜水器由水面工作船通过声纳发信器发出遥控指令，对潜水器的工作实现遥控。在近海石油生产及水下无损检测作业中，系缆自由航行潜水器的应用最为广泛。ROV系统组成ROV系统主要由潜器、收放系统、控制系统、发电机、工具间等组成，一个典型的ROV系统如图1所示。①潜器②收放系统③控制系统④发电机⑤工具间FMD探测仪FMD(FloodedMemberDetection是英国于上个世纪90年代中后期发展起来的一种独特的水下结构检测方法，适合于检测穿透型裂纹或其它使水渗到构件内部的缺陷。其原理是当存在穿透型裂纹时，外面的海水将渗到平台构件的内部，使含缺陷的构件充水可以用超声波或射线探测构件内是否有水，依此来判断是否存在缺陷。用超声检测的原理就是探测构件另一侧是否会反射超声回波，因为充满空气的构件不会传送超声脉冲。如果探测到超声回波就说明构件内有水即构件存在裂纹；利用射线检测则是因为射线在水中会因为水的吸收而很快衰减。FMD法检测的优点有速度快、操作简单、效率高、与其他方法相比成本低，所以该方法广泛应用于北海等海域的平台检测英国现已开发出利用FMD技术的检测系统FLOODTrack。英国RSL公司最新开发的第三代水下杆件进水探测仪集成现代电脑技术，最大操作深度100米，杆件最大测量范围直径0.2米到10米，可以将检测数据直接在电脑上显示记录和打印。RSL公司FMDIII水下杆件进水探测仪配置包括：水上机、FMD专用软件、笔记本电脑PanasonicToughbookCF-19、0.5Mhz水下传感器、200米脐带电缆、电脑接口线RS232、水面电源装置、提箱。4.ROV搭载FMD作业过程4.1崖城13-1油田简介崖城13-1气田位于海南省三亚市西南方的南海北部海域，距三亚市约72km，水深约90米。气田所处海域属热带气候，最高气温36°C，最低气温14°C。该气田由1个井口平台（AWA、1个生产平台（APD）和1个生活平台组成，它们之间由栈桥连接。AWA导管架高度95.1m，APD导管架高度93.9m，AAP导管架高度102.4m。该平台于2004年安装完成。4.2ROV机械臂夹具设计由于FMD设备未在ROV上使用过，需要单独设计一个夹具安装在ROV机械臂上，将FMD探头安装在夹具内，从而使ROV完成作业。4.3作业前准备探头安装。将FMD探头安装在夹具内，并将夹具安装于ROV机械臂。FMD电缆固定。FMD电缆从探头引出后，将其沿ROV框架固定并从ROV脐带缆引出。ROV下放。由于FMD电缆需要附在ROV脐带缆，因此ROV下水方式不能采用绞车钢丝吊撞锁来下水，只能直接利用脐带缆吊潜器下水。随着脐带缆的下放，将FMD电缆沿ROV脐带缆每隔两到三米用胶带固定，直至ROV到达预定检测点。4.4检测ROV到达检测点后，稳定潜器，先用电动打磨刷将测点表面的海生物打磨干净，打磨范围比探头面积大即可。海生物打磨干净后，操纵机械臂，将探头紧贴在杆件表面，水面工程师操作软件，待获得数据后即可将探头离开杆件，探测完成。一般此过程约一至二分钟。此过程中ROV领航员要非常注意保持ROV潜器的稳定，使FMD探头一直紧贴杆件表面。4.5回收探测完成后，即可启动绞车回收ROV潜器，同时需要专人在ROV支架旁将FMD电缆剥离ROV脐带缆，以免电缆绕进脐带缆滚轮造成破坏。5应用前景随着人类开发海洋的深度越来越大，ROV正在成为深水作业的中坚力量，ROV检测技术也必将成为深水检测的主要手段，由于FMD探测技术被DNV等各船级社极力推崇，因此以ROV为载体的FMD探测将会得到越来越普遍的应用，操作技术也必将推陈出新，得到升级，应用前景极为广阔。参考文献：聂炳林