深水海底管线高精度定位的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海底管线水下定位的方法，尤其涉及一种用于深水海底管线高精度定位的方法。属于海洋石油工程领域。
【背景技术】
[0002]随着海底管线铺设逐渐走向深水，深水海底管线铺设难度越来越大，而且，深水油气田的开发越来越复杂。在深水海底管线施工的各阶段，对深水海底管线均有不同精度需求的水下定位，其中，包括:锚点定位、管线起始、终止定位、弃管回收管端定位以及水下小型结构物的定位。
[0003]目前，现有的海底管线一般都利用锚系铺管船进行作业，其作业水深一般不超过300米，且海底管线安装位置定位精度要求不高，其定位方式采用预估或计算测量或采用超短基线(USBL)定位方式，定位精度可以达到米级。但是，当利用动力定位铺管船进行深水海底管线铺设作业及水下结构物安装时，定位精度要求则要求较高，其定位精度要求达到亚米级以内。而现有浅水定位方式，并不能满足千米级水深定位精度达到亚米级的定位精度要求。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种深水海底管线高精度定位的方法，其不仅能够根据深水海底管线在施工的各阶段对不同精度需求进行精确定位，解决了深水海底管线铺设高精度安装的问题；而且，还能够对深水海底管线铺设过程中的着泥点进行监控；大大提高了深水海底管线铺设中的定位精度，为深水油气田的开发，提供了技术保障。
[0005]本发明的目的是由以下技术方案实现的:
[0006]一种深水海底管线高精度定位的方法，其特征在于:
[0007]第一步:在对深水海底管线进行铺设前，确定深水海底管线铺设的定位精度要求；
[0008]第二步:在深水海底管线的起始端或终止端位置，布置长基线定位系统，且长基线定位系统需要在海底管线的起始端或终止端周围布设数个第一应答器，通过校准确定第一应答器在海床上的相对或绝对坐标位置，组成一个已知位置的几何基阵；
[0009]第三步:对深水海底管线的起始或终止端进行精确定位
[0010]①在深水海底管线的起始或终止端铺设区域，布置好长基线定位系统基阵、并进行校准；
[0011]②深水海底管线起始铺设时，在水下机器人上安装一个第二应答器，水下机器人的支持船通过测量已知位置第二应答器的距离和方向，并通过球面或双曲面几何解算，得到被测起始缆的相对或绝对位置，从而，计算出深水海底管线起始铺设的精确位置；同理，计算出深水海底管线终止铺设的精确位置，然后，主作业船再进行深水海底管线的终止铺设；
[0012]第四步:主作业船进行深水海底管线铺设时，需要利用水下机器人及定位设备时刻监控深水海底管线的着泥点，防止主作业船铺设的深水海底管线偏离设计路由；
[0013]第五步:对深水海底管线交叉点处理及深水在线结构物定位
[0014]深水海底管线交叉点处理及深水在线结构物定位也都是采用长基线定位，先是在目标区域布置长基线定位系统基阵并校准，将第二应答器安装到水下机器人或者结构物上，通过测量水下机器人或者结构物上第二应答器与已知位置第一应答器的方向和距离，并通过球面或双曲面几何解算，得到被测交叉点或结构物上第二应答器的相对或绝对位置，从而，计算出交叉点处理或结构物的精确位置。
[0015]所述长基线定位系统基线长度范围:在数百米到数千米。
[0016]所述主作业船铺设深水海底管线着泥点监控分为两部分，一是:深水管线铺设路由的确定:根据项目前期路由设计以及项目对铺设海底的预调查，确定深水海底管线铺设路由，并将确定的深水海底管线铺设路由输入定位系统作为深水海底管线铺设时的依据；二是:利用超短基线定位系统精确定位深水海底管线的着泥点。
[0017]所述主作业船在深水海底管线进行正常铺设时，通过安装在支持船上的超短基线定位系统对深水海底管线的着泥点进行定位。
[0018]所述超短基线定位系统是由水下声学测量设备和水上数据采集处理设备两大部分组成，其中，水下声学测量设备由安装在船体的声学换能器(发射接收单元)和安装在水下机器人上的第二应答器组成；超短基线定位设备是根据接收水听器之间的距离定义的，其接收水听器单元之间距离仅为几个厘米。把多个水听器形成的基阵装入一个部件内，通过询问装在水下机器人上的第二应答器测量出第一应答器的相对方位和距离，并依据支持船上的DGPS设备接收的定位信息和电罗经的航向数据，实时计算出水下机器人上的第二应答器的绝对位置。从而，换算出深水海底管线着泥点的位置。
[0019]本发明的有益效果:本发明由于采用上述技术方案其不仅能够根据深水海底管线在施工的各阶段对不同精度需求进行精确定位，解决了深水海底管线铺设高精度安装的问题；而且，还能够对深水海底管线铺设过程中的着泥点进行监控；大大提高了深水海底管线铺设中的定位精度，为深水油气田的开发，提供了技术保障。
【附图说明】
[0020]图1为本发明长基线定位示意图。
[0021]图2为本发明着泥点监控原理图。
[0022]图中主要标号说明:
[0023]1.支持船；2.第一应答器；3.第二应答器；4.主作业船。
【具体实施方式】
[0024]本发明采用以下步骤:
[0025]第一步:确定深水海底管线铺设的定位精度要求
[0026]在对深水海底管线进行铺设前，需要根据预调查报告及设计要求，确定深水海底管线铺设的定位精度要求，如:有的定位精度要求在±3米的目标区域，当水深达到千米以上时，要达到设计要求就需要利用长基线定位系统(LBL)，将深水海底管线起始或终止封头定位精度控制在亚米级。
[0027]第二步:布置长基线定位系统基阵
[0028]在深水海底管线的起始端或终止端位置，布置长基线定位系统，长基线定位系统基线长度可由数百米到数千米。且长基线定位系统需要在海底管线的起始端或终止端周围布设数个第一应答器2，通过校准，确定第一应答器2在海床上的相对或绝对坐标位置，组成一个已知位置的几何基阵。
[0029]第三步:对深水海底管线的起始或终止端进行精确定位
[0030]如图1、如图2所示，在深水海底管线的起始或终止端铺设区域，布置好长基线定位系统基阵、并进行校准；
[0031]深水海底管线起始铺设时，在水下机器人上安装一个第二应答器3，水下机器人的支持船I通过测量已知位置第二应答器3的距离和方向，并通过球面或双曲面几何解算，得到被测起始缆的相对或绝对位置，从而，计算出深水海底管线起始铺设的精确位置；利用同样方法也可以计算出深水海底管线终止铺设的精确