基于磁异常检测的海底管道探测技术研究与应用

海底管道是海洋油气输运的重要命脉,需要定期进行检测探测以分析评估其安全稳定性。基于埋设海底管道及其磁异常特征,通过研究埋设海底管道磁异常的检测技术及其组成、应用方法,优化海底管道磁异常检测设备布设与检测测线方案,实现埋深大于5 m的深埋海底管道磁异常特征的完全检测。通过海底管道磁异常数据反演可获取实测海底管道路由相比设计竣工路由的坐标偏距、管道埋深等数据,在某区域14.5 km长的海底管道探测实际工程中应用良好,探测数据符合管道路由勘察评价标准规范,为管道埋藏状态分析提供了依据,形成了一种高效、精确的海底管道探测评价方法。     

从内检测结果谈细节对海底管道服役性能的影响

对某海底管道实施了漏磁原理腐蚀缺陷内检测, 检测结果表明, 该管道2 km 范围内存在腐蚀深度比较大的管道外壁腐蚀缺陷。为了弄清楚这种腐蚀发生的原因, 参照管道预制工艺条件和海上铺设施工记录等资料, 研究了腐蚀缺陷的位置、形貌等现象的规律。研究表明, 管道预制和铺设过程中的细节处理导致管道防腐蚀涂层和防水层产生轻微缺陷, 在服役后诱发了腐蚀。根据结论, 对管道设计、预制和铺设过程提出了相应的建议。     

侧扫声纳系统在海底管道检测中应用研究

使用侧扫声纳系统可对海底管道的平面位置、裸露的高度、悬跨程度等在位状态进行检测.对于平坦海底面上的管道,依据声纳记录上管道声影区与管道影像的尺寸和相互接触关系,能够计算出管道的裸露或悬跨高度.对于位于管道沟中的海底管道,在一定条件下侧扫声纳仍能检测到管道的在位状态.通过工程实例分析,侧扫声纳能够用于管道检测,提高管道工程的安全性.     

海底管道EDIS应用平台研发与示范工程

文章首先介绍了海底管道工程数字化信息系统(engineering digital information system,EDIS)工程信息数字化应用平台的开发背景和意义,然后针对中国海洋石油总公司(以下简称中海油)已颁布的《EDIS海管规范》和《新建海管工程项目完工数字化移交规范》要求,分析指出了海底管道工程信息数字化应用平台研发的关键难点问题;接着,着重介绍本文研发示范工程——锦州25-1南油田群海底管道EDIS应用平台的系统开发架构和海管全生命周期工程数据管理组织架构与逻辑关联,并详述了研发平台对应海管工程文档库、工程数据库、工程模型库以及三维管道地理信息系统(geography information system,GIS)应用系统等各模块具体功能;最后,笔者在分析平台研发技术特点和应用价值基础之上,论述了海底管道EDIS应用平台的开发价值和推广应用前景。     

声波探测技术在海底输油管道检测中的应用

介绍了多波束测深系统、侧扫声纳和浅地层剖面等声波探测技术的基本原理及在海底管道检测中常用设备与参数选择。结合工程实例给出了各种检测方法在海底输油管道检测中应用效果。介绍了海底管道检测流程,分析了各种检测方法的优缺点和不足之处。结果表明,海底管道检测时应充分利用各种方法的互补性,提高检测效率和准确性。     

声波探测技术在海底输油管道检测中的应用

介绍了多波束测深系统、侧扫声纳和浅地层剖面等声波探测技术的基本原理及在海底管道检测中常用设备与参数选择。结合工程实例给出了各种检测方法在海底输油管道检测中应用效果。介绍了海底管道检测流程,分析了各种检测方法的优缺点和不足之处。结果表明,海底管道检测时应充分利用各种方法的互补性,提高检测效率和准确性。     

锈蚀钢筋在疲劳荷载作用下压磁场分布研究

针对锈蚀钢筋的疲劳损伤与寿命评估中的难度大、精度低等问题,引入压磁检测技术,对锈蚀钢筋疲劳过程中的压磁场分布进行检测,从宏观与微观相结合的角度分析压磁场分布与疲劳损伤之间的联系。试验结果表明,锈蚀钢筋的压磁场分布能够反映疲劳损伤的演变规律,疲劳后期非线性特征加剧,锈蚀率及应力幅越大则变化越为明显,磁感强度值、磁场分布梯度、"反转"现象等均有助于进行疲劳损伤评价与寿命预测。研究结果可为压磁无损检测技术在钢筋混凝土结构中的应用提供依据。     

海底管道磁法探测技术研究

磁法探测是海底管道检测的重要手段,为了根据磁测数据准确地判断管道的位置,从海底管道的磁场模型出发,研究了海底管道的磁异常特征,并提出了一种根据磁测数据准确识别管道的方法:对于对称状的磁异常曲线,其极值即为管道的位置;对于非对称状的磁异常曲线,对其求一阶梯度,位于极大值和极小值之间的梯度极值点即为管道的位置。海底管道实际磁法测量应用实践表明,所提方法是有效可行的。     

多波束测深技术在海底管道检测中的应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用多波束测深技术。介绍了多波束的系统组成、调查方法和数据处理等内容。重点对数据处理进行了论述,提出了确定海底管道位置和掩埋状态的分析方法,并对影响多波束检测效果的频率、波束角和水深等因素进行了探讨。通过分析认为,与单波束相比,多波束在海底管道检测中具有直观、高效和高分辨率的特点,具有较好的工程应用前景。     

基于遗传算法的超声回弹综合法混凝土测强公式

利用30个混凝土试块的超声波声速、回弹、抗压强度实测数据,应用遗传算法建立了新的超声回弹的混凝土强度换算值计算公式,该公式明显改进了高强度区混凝土强度的拟合精度。结果表明,作为一种全局搜索技术,遗传算法在超声回弹综合法测强曲线研制过程中具有实际应用价值。     

高分辨率多波束声纳系统海底目标物检测技术

结合近几年出现的高分辨率多波束测深系统的性能特点,通过检测实例,介绍其在海底管道(尤其是裸露管道)检测中的相关技术及及检测成果。结果证实,高分辨率多波束测深系统可以准确检测海底小尺寸目标物,为其新特性的推广应用提供技术参考。     

声学探测技术在海底石油管线铺设后调查中的应用

海底石油管线铺设后可能多会出现不同程度的损伤、变形、冲刷、偏移、悬跨等情况,这通常是铺设过程中管线受到物理、化学、机械等因素的影响造成的。为避免作业风险和海洋环境污染,需要在管线铺设后对其铺设状态进行完工后调查,以便及时了解海底管线的实际情况,并根据调查结果采取相应的维护措施。本文根据管线后调查的工作需求,从声学探测技术的工作原理出发,研究并比较分析了4种声探测技术的优势与局限性,提出在海底管道检测时将各种探测手段配合使用,使各手段“取长补短”,可有效提高探测效率。并利用工程实例验证方法的有效性与可行性;在实例验证过程中,还明确给出了相关数据的处理分析方法,得出将多种声学探测设备得到的数据进行综合分析并相互校核,可有效提高测量数据精度。结果表明应用水声探测设备开展后调查的方法同时满足准确和高效率要求,可有效支撑海底管线铺设后状态评价工作。     

海洋平台结构超声相控阵检测成像技术的发展及应用

介绍了超声相控阵检测成像技术的基本原理及其在海洋平台结构检测中的最新进展。超声相控阵技术采用区域划分法将焊缝分成垂直方向的若干区,由扫查器携带超声相控阵探头运动,对其分区进行电子扫查,检测结果以图像形式显示。探讨了超声相控阵技术用于海洋平台结构管节点焊缝检测时存在的一些问题,提出解决方法,指出其在海洋平台结构、压力容器、航空航天等工业无损检测领域将具有应用前景。     

Simulation analysis and experimental study of defect detection underwater by ACFM probe

This article studies the application of the alternating current field measurement (ACFM) method in defect detection for underwater structures. Numerical model of the ACFM system is built for structure surface defect detection in seawater environment. Finite element simulation is performed to investigate rules and characteristics of the electromagnetic signal distribution in the defected area. In respect of the simulation results, underwater artificial crack detection experiments are designed and conducted for the ACFM system. The experiment results show that the ACFM system can detect cracks in underwater structures and the detection accuracy is higher than 85%. This can meet the engineering requirement of underwater structure defect detection. The results in this article can be applied to establish technical foundation for the optimization and development of ACFM based underwater structure defects detection system.     

Acceptance criteria of defects in undersea pipeline using internal inspection

The purpose of this paper is to establish acceptance criteria for interpretation of the internal inspection results of undersea pipelines. There are no specific rules or guidelines for the acceptance criteria of existing pipelines using a certain internal inspection method. Acceptable criteria were established with a case study of a 609.6 mm (24 in.) diameter, concrete weight coated pipeline delivers fuel oil to a thermal power plant, Ghana. Parameters to be considered in the uncertainties of flaw sizing include the crack length, depth, orientation of the flaw, whether or not the flaw is surface breaking, and number of flaws. Fitness-for-services of other pipelines can be determined using the established criteria in this study. The method of inspection also affects the acceptance criteria. Imposing limitations at or beyond the limits of detection capability would obviously be counter-productive.     

Characteristics of Vibrational Wave Propagation and Attenuation in Submarine Fluid-Filled Pipelines

As an important part of lifeline engineering in the development and utilization of marine resources, the submarine fluid-filled pipeline is a complex coupling system which is subjected to both internal and external flow fields. By utilizing Kennard’s shell equations and combining with Helmholtz equations of flow field, the coupling equations of submarine fluid-filled pipeline for n=0 axisymmetrical wave motion are set up. Analytical expressions of wave speed are obtained for both s=1 and s=2 waves, which correspond to a fluid-dominated wave and an axial shell wave, respectively. The numerical results for wave speed and wave attenuation are obtained and discussed subsequently. It shows that the frequency depends on phase velocity, and the attenuation of this mode depends strongly on material parameters of the pipe and the internal and the external fluid fields. The characteristics of PVC pipe are studied for a comparison. The effects of shell thickness/radius ratio and density of the contained fluid on the model are also discussed. The study provides a theoretical basis and helps to accurately predict the situation of submarine pipelines, which also has practical application prospect in the field of pipeline leakage detection.     

深水海底管道铺设安全辅助系统

此次研发的铺管安全辅助系统是一套自动化、简易化、旨在提高安装经济性和安全性的实时运行安全辅助系统,通过实时数据采集及处理,达到对安装期海管强度进行实时监测目的。系统组成包括设备系统和监测软件两部分。设备为系统提供辅助决策数据源;监测软件采用C++语言编写,用于数据接收、解析,并通过OrcaFlex API调用商业有限元软件OrcaFlex为分析内核进行实时分析计算,以可视化界面输出管道应力、应变、触地点等信息,给予船上作业人员安全指导,及时作出决策。     

DGPS测深技术在海底管道工程中的应用

简要介绍了差分全球定位系统(DGPS)的基本定位原理、DGPS测深技术中水深测量系统的硬件组成。重点分析了福建LNG站线湄洲湾海底管道工程成功采用DGPS测深技术进行勘测作业,使测量精度和工程效率得到极大地提高。这一工程实践经验说明,DGPS测深技术逐步为海底管道工程所采用,但其是一个不断探索、不断完善的过程,对今后我国沿海地区的海底管道工程的勘测建设具有一定的借鉴作用。