ROV在海洋油气田开发中的应用及展望

水下机器人(ROV)以其综合优势,在海上油气田勘探、开发和生产全生命周期中的各个阶段发挥着重要的作用.结合行业应用实际,系统介绍了ROV的原理和系统组成,以及海上油气田开发过程间各种作业类型中ROV的应用,对其工作内容、方式和风险进行了全面的详细论述和总结.同时,对ROV以后的技术发展趋势进行了展望.     

“海龙III”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。本文结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6000米级“海龙III”号ROV搭载“大洋一号”船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。经过海上功能测试和试验性应用结果表明,“海龙III”ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

“海龙Ⅲ”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

增强现实技术在水下定位测量中的应用

增强现实（AR）技术是应用领域非常广泛的新技术，涉及社会生活的多个领域，如医学、军事、交通、教育、娱乐、工业机械、景观规划、文物保护等，目前也已应用到水下工程中。本研究中AR技术首次成功应用到国内海洋工程水下定位测量作业中，以遥控水下机器人（ROV）为载体，搭载3D水下摄像机并配备相关水下传感器，通过专用AR软件将结构物三维模型、虚拟标识物、虚拟测量工具叠加到从水下传到水面的视频画面中，实现了水面操作人员与水下真实环境的实时交互，从而实时监测水下结构物的位置和姿态。将AR技术应用于水下定位测量，突破了传统的作业模式，具有高精度、高效率、低成本、无接触式和实时测量的优势特点，ROV不用紧贴结构物，软件操作便捷、测量数据精度可靠且实时显示，有效降低ROV的作业风险，提高作业时效。     

水下作业系统的技术性能及经济性能评定

本文根据国内外调研资料,对饱和潜水系统(SDS)单人常压可潜器(ADS)和无人遥控可潜器(ROV)的技术和经济性能作了较为祥尽的对比分析及综合评定。本评定选用最大可用作业深度、作业功效和人身安全性作为技术评定指标,选择初始投资和日常营运费作为经济评定指标。评定结果表明:(1)最大可作业深度:ROV最大,ADS次之,SDS最小;(2)作业功效:SDS最佳,ADS次之,ROV较差;(3)人身安全性:ROV绝对可靠,ADS较佳,SDS最差;(4)作业成本:SDS最高,ROV次之,ADS最廉。本文在评定的基础上,提出了系统一般选择原则和我国开展水下作业系统研制工作的原则建议。文中附有SDS和ADS及ROV有关进展三个附录,以供读者查考。     

基于电动螺旋的可控水下吸附结构模型设计

牢固可靠的水下生根是提高水下机器人(ROV)作业效率的关键。首先对步进电机-滚珠丝杠驱动负压吸附结构进行了研究,设计了一型可用于水下负压吸附的内部充油双对置活塞结构,并对提高端面密封性能的多唇边密封结构进行了形状设计,其次推导了实现可控吸附结构的力学模型并进行了计算分析,最后建立了可控水下负压吸附结构功能实现的流程。研究结果可为水下可控可靠吸附结构的硬件实现提供参考。     

ROV在我国海洋区域地质调查中的应用

远程遥控水下机器人系统是一种先进的海洋综合调查设备,能够实现海底长时间、高精度的定点取样作业及其他精细调查,在海洋区域地质调查中利用ROV开展高精度海底取样及其环境调查方面具有其他调查设备无法比拟的优越性。ROV具有功能多、综合作业能力强、安全可靠和实时遥控等优点。目前国内利用ROV进行海洋区域地质调查还处于起步阶段,随着ROV在海洋调查中的应用技术不断成熟和完善,利用ROV进行海洋区域地质调查将大大提高海洋区域地质调查的装备水平和调查精度,具有广阔的应用前景。以＂海狮号＂ROV系统为例,介绍其在我国海洋区域地质调查中的典型应用。     

一种先进的轻型水下机器人——金鱼Ⅲ号

本文叙及一种新的轻型水下机器人(亦称无人遥控潜水器或ROV)——金鱼Ⅱ号。概要地描述了它的主要技术特点,系统总体结构,简要工作原理,及其适用范围。文中以在丰满电站进行实际作业为例,说明了该型水下机器人的应用前景。     

小型水下机器人ROV应用研究

文章首先介绍了小型ROV的基本构造和国内外的最新研究成果,在此基础上,完成了一款小型ROV的选型与配置,根据实际需求选择了加拿大Sharkmarine公司的Stealth2型ROV,并配备了高性能的光学和声学成像系统以及高精度的惯性导航定位系统;然后从海洋环境观测、海底管道探测和水下目标物探测3个方面对水下机器人的应用进行了分析;最后在小型ROV的选型、配置和应用等方面给出了相关建议。     

SJT-5观察型潜水器冰下作业

无人遥控潜水器即ROV。本文的作者用简易的观察型ROV对大庆输油管线嫩江穿越管段的淤埋情况进行了冰下观察。本文对此次作业的方法、过程以及怎样保证ROV在高寒地区作业安全的措施作了介绍。这些有益的尝试和成功的经验,为严寒地区ROV的操作者提供了借鉴。     

数字海洋可视化系统研究与实现

球体模型系统是目前GIS领域的研究热点,它以强大的空间数据管理能力,丰富直观的信息表现能力迅速成为空间信息集成共享的有力平台.以Skyline软件平台为基础,介绍了数字海洋可视化系统的体系架构、功能设计和技术实现方法.实践应用表明,该系统在多源海洋信息可视化集成共享方面具有良好的应用前景.     

基于矢量信号处理的水声定位系统

将传统的水声定位系统与矢量水听器相结合，设计了一种全新的轻便型长基线被动水声定位系统。介绍了系统的组成和工作原理，并结合近年来出现的矢量信号处理技术，设计了新的实时信号处理软件。经湖试和海试，系统的可行性得到了初步的验证。     

支持海洋遥感信息提取技术的可视化建模系统流程设计

根据海洋遥感信息提取可视化建模应用需求,以用户可视化模型建立及流程设计实现为目标,采用统一建模语言UML面向对象分析方法,设计海洋遥感信息提取可视化建模系统软件结构、用户需求用例(use case)结构、类(class)结构及流程图表示法,同时完成流程定义器、流程调度的设计和实现.结果表明,可视化用户建模系统可以使广大海洋用户在使用遥感数据时无须在数据预处理及转换工作上花费较多的时间,也不要学习很多遥感信息处理专业知识即可适应和使用组件式海洋遥感数据处理和信息提取通用软件,并且在该软件平台上进行他们的研究和应用开发工作.     

基于LabVIEW的波浪驱动测量系统仿真设计

提出了一种通过虚拟仪器软件LabVIEW对水下测量系统进行仿真的方法,通过受力分析,可以近似地模拟出波浪驱动测量系统在水中的工作状态,为系统合理地布放提供有效的搭配方案。     

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。     

深海潜标ADCP 的实时数据传输

深海潜标观测是深海观测获取长周期海洋科学数据的重要调查手段,由于深海海域环境非常复杂,潜标易丢失或终止正常工作,造成重大损失.本研究基于铱星卫星数据通信模块,开发与深水潜标上安装的RDt 75k ADCP相匹配的数据解析压缩软硬件,建立一套远程实时获取潜标ADCP数据的传输系统,实现对深海潜标ADCP的实时监测.     

多点液压式波浪能海水淡化系统建模与仿真

为缓解淡水资源短缺及化石能源过度使用问题,提出多点液压式波浪能海水淡化系统,该系统主要由采能装置、液压传递系统与反渗透膜海水淡化设备组成。系统的采能装置采用振荡浮子式,可将波浪能转换为浮子振荡从而被液压系统吸收达到采集波浪能的目的。为了提高液压式波浪能海水淡化系统的采能效率及淡水率,利用AMEsim软件对液压传递系统进行建模与仿真,分析了蓄能器、浮子个数及波高对液压传递系统输出响应的影响。结果表明:蓄能器能够使液压马达的输出响应更加稳定;当浮子的数量增加时,液压系统达到稳定的运行状态所需的时间更短,从而有利于提高系统的效率;波高在2 m左右时,本系统的产水量达到最大。     

深潜救援潜器新型对接技术的仿真研究

对接技术是利用深潜救援潜器(DSRV)实现援潜救生的关键技术。本文介绍了作者开发的对接系统三维动画仿真软件和利用仿真软件对新型对接系统实施援潜救生进行动态仿真的情况。     

基于GIS的中国东南沿岸海域海产腹足类性畸变与有机锡污染查询显示系统

本研究工作采用基于组件式集成方案的ArcInfo GIS软件、Microsoft Access数据库、MapObjects 2.0软件、AutoCAD软件、VB6．0开发语言作为软件平台，以Legend Pentium Ⅲ（933）作为硬件平台，利用ADO数据接口实现与属性库连接，通过ShellExecute函数达到与ArcView软件、相关网址连接，在此基础上建立了中国东南沿岸海域海产腹足类性畸变与有机锡污染查询显示系统，并使其具有显示、缩放、温游、定位、查询、统计、分析、编辑、输出等功能。这是将GIS技术应用于海洋生态系统的调查、管理和保护的新尝试。