海底管线检测中应用水下机器人ROV的原理及影响作业效果的因素

孙元宏，任峰，崔运璐

国家海洋局北海海洋技术保障中心

海底管线检测中应用水下机器人ROV的原理及影响作业效果的因素

孙元宏，任峰，崔运璐

国家海洋局北海海洋技术保障中心

随着我国经济的发展，对能源资源的需求不断增加，科学技术的进步为能源资源的开发和加工提供了技术支持。在科学技术不断发展和完善的实践中，海洋石油开发逐步向深海区域发展，其中包括海底管线和水下井口等在内的水下工程设施的作业维修，海底管线是海上油气田生产设施的一部分，具有重要的作用，需要对其进行定期检查和防护，水下机器人是一种比较实用的水下作业工具，在海底管线的检测中具有重要作用，对海洋石油工程项目的作用日益重要。

海底管线检测；水下机器人ROV；作业效果

目前我国海洋石油的发展已经逐渐完善，已经拥有八十多个油气田，海洋已经逐渐成为我国最重要的油气开发区域，为了适应海洋油田开发的强度，满足我国海洋油气开发的发展程度，我国助教爱叫你加强海底管线的建设，海底管线的安全应用和使用寿命已经成为油田生产的重要保证。海上油气田水下设施检测潜水作业方式主要有水下机器人ROV和饱和潜水等方式，ROV是无人有缆遥控水下机器人，能够在深海领域和复杂的环境中作业，具有重要优势，对海底管线监测具有重要作用。

1.水下机器人ROV应用原理

水下机器人是我国科学技术进步的重要成果，深海作业具有一定的风险和难度，但是深海资源优势又是国家经济发展的重要财富，具有大量的资源能源，因此水下机器人的发明有助于国家对珍贵的深海石油资源加以开采和加工使用，以帮助经济更加快速发展。水下机器人ROV是一种具有智能功能的水下潜水器，水下机器人还包括载人水下机器人和不载人水下机器人以及有缆和自治等不同的机器人类型。利用水下机器人进行海底管线检测就是以ROV作为载体，使水下机器人搭载多种专业的检测设备，用来对船舶等作业平台加以支持，顺利完成对海底管线的检测。当前水下机器人已经逐渐发展成为运用最广泛和抓紧成熟的水下机器哦人就是ROV。ROV主要是通过摄像头探测以及多功能机械手和声学探测仪器等方面功能进行水下负责任务作业，ROV根据其作业能力和任务完成强度可以分为五个等级，其中一级主要是指水下机器人值进入深海区域进行探测，无法携带任何的作业设备和实施工具。第二等级是指可以携带简单的工具进行深海观察作业，第三等级主要指水下机器人在进入深海时可以携带机械手，可以完成较为复杂的工作，而水下机器人第四等级可以进行水下爬行，主要是具有挖沟功能，第五等级是指经过改进和创新又不能归于其他级别，用于其他方面的水下机器人。当前我国的水下机器人的不断升级中，主要以工作行的机器人为主，工作型ROV已经成为应用更广泛的水下机器人。

水下机器人ROV的主要应用领域包括钻井支持、工程建造支持等内容，特别是在生产期间的检测和维护，其中包括对海底管线的检测。

2.海底管线检测中ROV影响因素

当前各个国家都在不断完善本国的探测技术以及勘探工具，水下机器人正是在国家对技术创新和为人们谋福利的基础上出现的，并不断由初级向高级演变，随着水下机器人功能的逐渐完善，使用ROV进行海底管线检测已经吃呢个位常见的、成熟的作业方式，对水下机器人ROV的应用也越来越多，应用领域范围不断扩大。和物理探测方式相比，它可以利用自身的摄像功能直接客观反映海底管线的情况，及时对海底管线进行检测和维护，对海底管线进行高精度地测量。而海底管线测量中水下机器人ROV的最终作业成果是由水下机器人的型号、摄像系统的功能水下机器人的飞行姿势以及作业船的性能和海域情况等多方面的因素影响的，在这些因素的共同作用下产生海底管线检测的作中结果。

（一）水下机器人的性能。水下机器人的性能对海底管线的检测具有最直接的影响，水下机器人目前根据其本身的功能主要可以分为五个等级，在这些等级的影响下，不同型号机器人的作用也是不同的。选用具有负载力的工作型ROV能够保证抵抗一定的海流，解决搭载设备的难题以及数据传递的问题。对海底管线的检测需要选择勘探功能比较好的水下机器人类型，对海底管线检测需要绝对精确，将探测过程中的额情况清晰传达给工作人员，并且对海底管线的情况加以记录，这就需要性能较好的水下机器人，如果选择不符合检测要求的水下机器人就会导致检测结果和实际情况不符合，不仅会造成成本浪费，也会对之后的海底石油探测作业产生不良影响。

（二）作业船的性能。在进行海底管线勘测过程中，通常会使用作业船作为水下作业的支撑和基地，一般情况下海底管线检测工作作业时所选用的船舶一般是性能良好，能够支撑ROV水下作业的DP船，要求船舶的甲板面积和承受力达到作业支撑标准，并且能够容纳吊机等作业辅助工具。在船舶的选择中以来年更好的控制能力和加强ROV作业的安全性为主要因素，而大多数的海底管线检测作业会选择DP船作为作业船，以保证及时在环境复杂，海域较差的环境下仍能够进行正常作业。

（三）水下定位系统。水下定位系统能够准确提供水下机器人ROV的具体位置，能够将海底管线的具体路线和位置以及检测作业所有具体情况加以记录，同时也能够通过定位系统给作业船提供作业信息，定位系统的精确程度决定着作业效果的好坏，水下定位系统的精确程度和稳定程度对作业顺利完成也具有关键作用，会对海底监测的最终数据产生影响。在水下检测作业时接入水下定位系统要注意做好固定工作，使支架具有一定的抗压能力，严格按程序对支架进行静态和动态校准，非作业期间及时收回探头。

（四）高性能的摄像系统。海底管线检测需要对管线的情况进行精细考察，因此，在考察的过程中就需要配置高清并且具有数字化功能的摄像系统，通过高功能的摄像系统获取高质量的视频资料和清晰的数据资料。在进行海底管线检测时，作业过程是一个动态的过程，因此需要在作业的过程中不断对摄像头进行有效调整，同时要及时调整摄像目标和摄像的位置，对摄像光线不断调整，方便对海况进行判断，为了能够保证海底管线检测结果符合实际情况，高性能的摄像系统是检测作业中必须具备的条件，否则不仅会影响检测效果，也会影响整个石油开采作业的结果，所以采用高性能的摄像系统至关重要。

结束语

随着海洋开发石油不断向深海发展，水下机器人技术的不断改进，ROV在水下设施检测中的作用越来越重要，ROV在海洋工业领域以经费低、效率高的优势逐渐发挥重要作用，需要不断加强对其技术完善和发展。

[1]邓元保.海底电缆水下检测机器人仿真技术研究[D].大连海事大学,2014.

孙元宏（1980-），男，山东人，汉，本科，工程师，主要研究方向：电气自动化、ROV；

任峰（1982-），男，山东人，汉，本科，工程师，主要研究方向：海洋工程、ROV；

崔运璐（1976-），男，山东人，汉，本科，高级工程师，主要研究方向：机械、ROV。