一种海底管道弯曲变形状态监测系统及方法
【专利摘要】一种海底管道弯曲变形状态监测系统及方法，属于测量【技术领域】。数据处理器和多波束声纳控制器位于测量船的船舱内，多波束声纳控制器通过电缆与多波束声纳发射换能器和声信号接收换能器连接；多波束声纳发射换能器和声信号接收换能器通过多波束系统固定安装辅助装置固定在测量船一侧的船舷上，并置于海面以下；数据处理器通过电缆与多波束声纳发射换能器、声信号接收换能器、多波束系统GPS定位设备、测量船姿态传感器、潮位矫正传感器、水深测量装置连接；托管架GPS定位设备通过无线方式与数据处理器连接。本发明实时监控管道铺设过程的变形状态，通过分析得出管道应力应变参数，供管道施工作业参考。
【专利说明】一种海底管道弯曲变形状态监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海底管道弯曲变形状态监测系统及方法，属于测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]浅海海上油气管道敷设施工常采用S型铺管法，是目前敷设海底管道最为常用的方法。这种铺管法一般由铺管船和多艘起重抛锚拖轮协同完成铺管作业。管道通过铺管船上的托管架进入海水中直至海床上，自然弯曲成S型曲线，通常分为拱弯区和垂弯区，管道在垂弯区的曲率通过张紧器的张紧力大小来控制，拱弯区的管道曲率和弯曲应力通常由适当的滑道和适宜的托管架曲率来控制。
[0003]随着铺管水深的增加，拱弯区转角增大，垂弯区管道失稳风险增大，目前大多采用加长托管架的长度来满足拱弯区的转角要求，用增加张紧器的轴向拉力方法来避免垂弯区管道失稳。
[0004]目前在铺设过程中S型铺管法管道的变形主要通过设计施工计算分析得出管道的变形状态参数供铺管作业参考，还没有对管道的弯曲变形形态进行监测的手段。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种海底管道弯曲变形状态监测系统及方法，对铺管船S型铺管过程管道变形形态进行监测，得到管道的变形状态图像，通过分析得出管道应力应变、弯曲半径等参数，为铺管过程提供依据。
[0006]一种海底管道弯曲变形状态监测系统，数据处理器和多波束声纳控制器位于测量船的船舱内，多波束声纳控制器通过电缆与多波束声纳发射换能器和声信号接收换能器连接；多波束声纳发射换能器和声信号接收换能器通过多波束系统固定安装辅助装置固定在测量船一侧的船舷上，并置于海面以下；数据处理器通过电缆与多波束声纳发射换能器、声信号接收换能器、多波束系统GPS定位设备、测量船姿态传感器、潮位矫正传感器、水深测量装置连接；托管架GPS定位设备通过无线方式与数据处理器连接。
[0007]—种海底管道弯曲变形状态监测方法，含有以下步骤；
[0008]测量船与铺管船铺设管道方向一致，位于测量船舷侧的多波束系统发射接收换能器发射和接收的声波与管道变形所处平面垂直；
[0009]多波束声纳控制器控制多波束声纳发射换能器按预定频率发射声波信号,声波信号遇到铺设过程的S型海底管道发生反射，反射声波信号由声信号接收换能器接收；接收到的声波信号经接收换能器转换成电信号后通过电缆传送至数据处理器，结合托管架GPS定位设备测量的托管架位置坐标、多波束系统GPS定位设备测量得出的多波束系统位置坐标、测量船姿态传感器测量得出的测量船姿态、潮位矫正传感器测量的潮位面数据、水深测量装置测量的水深数据进行综合分析，得出管道变形形态图，经过分析，得出管道变形数据。
[0010]本发明与现有技术相比的有益效果:
[0011]1.实时监控管道铺设过程的变形状态，通过分析得出管道应力应变参数，供管道施工作业参考；
[0012]2.保障铺管船S型铺管作业施工安全，防止管道铺设过程变形过大而发生屈曲失稳；
[0013]3.保证铺管施工作业质量，为管道在位状态检测提供依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中:
[0015]图1是本发明的结构图。
[0016]图2是本发明的方法流程示意图。
[0017]图3是海底管道铺设过程监测示意图。
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【具体实施方式】
[0019]显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
[0020]实施例1:如图1、图2、图3所示，一种海底管道弯曲变形状态监测装置，数据处理器4和多波束声纳控制器I位于测量船11的船舱内，多波束声纳控制器I通过电缆与多波束声纳发射换能器2和声信号接收换能器3连接；多波束声纳发射换能器2和声信号接收换能器3通过多波束系统固定安装辅助装置10固定在测量船11 一侧的船舷上，并置于海面以下；数据处理器4通过电缆与多波束声纳发射换能器2、声信号接收换能器3、多波束系统GPS定位设备6、测量船姿态传感器7、潮位矫正传感器8、水深测量装置9连接；托管架GPS定位设备5通过无线方式与数据处理器4连接。
[0021]托管架GPS定位设备5连接铺管船13。
[0022]一种海底管道弯曲变形状态监测方法，含有以下步骤；
[0023]测量船与铺管船铺设管道方向一致，位于测量船舷侧的多波束系统发射接收换能器发射和接收的声波与管道变形所处平面垂直；
[0024]多波束声纳控制器I控制多波束声纳发射换能器2按预定频率发射声波信号14，声波信号14遇到铺设过程的S型海底管道15发生反射，反射声波信号由声信号接收换能器3接收；接收到的声波信号经接收换能器3转换成电信号后通过电缆传送至数据处理器4，结合托管架GPS定位设备5测量的托管架位置坐标、多波束系统GPS定位设备6测量得出的多波束系统位置坐标、测量船姿态传感器7测量得出的测量船姿态、潮位矫正传感器8测量的潮位面数据、水深测量装置9测量的水深数据进行综合分析，得出管道变形形态图，经过分析，得出管道变形数据。
[0025]如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种海底管道弯曲变形状态监测装置，其特征在于数据处理器和多波束声纳控制器位于测量船的船舱内，多波束声纳控制器通过电缆与多波束声纳发射换能器和声信号接收换能器连接；多波束声纳发射换能器和声信号接收换能器通过多波束系统固定安装辅助装置固定在测量船一侧的船舷上，并置于海面以下；数据处理器通过电缆与多波束声纳发射换能器、声信号接收换能器、多波束系统GPS定位设备、测量船姿态传感器、潮位矫正传感器、水深测量装置连接；托管架GPS定位设备通过无线方式与数据处理器连接。
2.一种海底管道弯曲变形状态监测方法，其特征在于含有以下步骤； 测量船与铺管船铺设管道方向一致，位于测量船舷侧的多波束系统发射接收换能器发射和接收的声波与管道变形所处平面垂直； 多波束声纳控制器控制多波束声纳发射换能器按预定频率发射声波信号，声波信号遇到铺设过程的S型海底管道发生反射，反射声波信号由声信号接收换能器接收；接收到的声波信号经接收换能器转换成电信号后通过电缆传送至数据处理器，结合托管架GPS定位设备测量的托管架位置坐标、多波束系统GPS定位设备测量得出的多波束系统位置坐标、测量船姿态传感器测量得出的测量船姿态、潮位矫正传感器测量的潮位面数据、水深测量装置测量的水深数据进行综合分析，得出管道变形形态图，经过分析，得出管道变形数据。
【文档编号】G01B17/04GK104457637SQ201310416401
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】李春, 刘振纹, 赵开龙, 祁磊, 徐爽, 曹文冉 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团海洋工程有限公司, 中国石油集团工程技术研究院