海底管道水泥压块摆放的方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103133769 A(43)申请公布日 2013.06.05CN103133769A*CN103133769A*(21)申请号 201310068670.2(22)申请日 2013.03.05F16L 1/16(2006.01)(71)申请人中国海洋石油总公司地址 100010 北京市东城区朝阳门北大街25号申请人海洋石油工程股份有限公司(72)发明人李士涛 于长生 商涛 李鹏刘富鹏(74)专利代理机构天津三元专利商标代理有限责任公司 12203代理人高凤荣(54) 发明名称海底管道水泥压块摆放的方法(57) 摘要一种海底管道水泥压块摆放的方法，采用以下步骤：一：动

2、力定位船到达现场后，将摄像头、避障声纳头安装到水下机器人上，并将传输线插接在水上及水下观测设备之间，检查避障声纳是否正常工作；二：将动力定位船停留海底输油管道附近，并将水下机器人的艏向面对海底输油管道，调整避障声纳的扫测距离，直至避障声纳水上显示器上出现一条显示管道的强信号细长线；三：将吊装架及水泥压块一起送入水中，直至在避障声纳图像的引导下，将水泥压块下放、着床；四：重复二至三步直至完成全部水泥压块的铺盖。本发明可以在水下机器人视频电子眼失效的这一特殊条件下，利用声纳物体识别技术引导水泥压块移动、并进行水泥压块摆放，使工作得以继续进行下去。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附

3、图4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图4页(10)申请公布号 CN 103133769 ACN 103133769 A1/1页21.一种海底管道水泥压块摆放的方法，其特征在于：采用以下步骤：第一步：动力定位船到达施工现场海域后，将摄像头、避障声纳头安装到水下机器人的母体上，并将信息传输线插接在水上及水下观测设备之间，水下机器人下水检查避障声纳是否正常工作；第二步：在DGPS定位系统的引导下，将动力定位船停留海底输油管道附近，并将水下机器人的艏向面对海底输油管道，调整避障声纳的扫测距离，直至避障声纳水上显示器上出现一条显示管道的强信号细长线

4、；第三步；由吊机将吊装架及水泥压块一起送入水中，直至在水下机器人的避障声纳显示器上声纳图像的引导下，将水泥压块下放、着床；第四步：重复第二步至第三步中水泥压块的摆放过程，直至完成膨胀弯处海底输油管道全部水泥压块的铺盖工作。2.根据权利要求1所述的海底管道水泥压块摆放的方法，其特征在于：所述动力定位船停留在横向垂直海底输油管道5约10米的位置，而水下机器人则停留在横向垂直海底输油管道5约20米的安全位置；且水下机器人艏向面对海底输油管道；同时，在平面图上，海底输油管道、动力定位船的水泥压块下水点和水下机器人处在一条直线上。3.根据权利要求1所述的海底管道水泥压块摆放的方法，其特征在于：所述第三步

5、的具体步骤如下：(1)将水泥压块专用工具的吊装架系好水泥压块后，由吊机将吊装架及水泥压块一起送入水中；(2)当水泥压块距离海床约5米的高度时暂停下放，此时，避障声纳识别出的海底输油管道、水泥压块二者会同时出现在水下机器人的避障声纳水上显示器上；(3)根据避障声纳水上显示器上声纳图像的引导，悬垂的水泥压块在行走动力定位船的带动下逐步接近海底输油管道，直至二者影像体重叠，吊机放出钢丝绳，下放水泥压块着床，并由水下机器人2前去打开水泥压块专用工具的吊装架4的释放装置；(4)水下机器人回到安全距离之外，水泥压块脱离吊装架，并回收吊装架出水，动力定位船离开海底输油管道到达第二块水泥压块的设计位置。权 利

6、 要 求 书CN 103133769 A1/3页3海底管道水泥压块摆放的方法技术领域0001 本发明涉及水泥压块的安装方法，尤其涉及一种在水下能见度低的环境工况下利用水下机器人声纳系统进行海底管道水泥压块摆放的方法。背景技术0002 目前，在海上油田开发工程中，当海底输油管道铺设后，靠近平台根部附近的弯曲段-膨胀弯部分会铺盖一些由混凝土材料制作的“混凝土蓆(concrete mattresses)，习称水泥压块”，用于保护海底输油管道的稳定性。0003 随着海上油田向次深水、深水的转移，以及水下机器人(ROV)技术的应用，这项工作逐渐由水下机器人替代了潜水员作业。常规的水下机器人装有视像电子眼

7、、罗经及机械手等作业工具。在水下机器人执行此项工作时，考虑到自身的安全，水下机器人会远远的停留在一旁观察水泥压块的下放过程，以防止在水泥压块下放过程中碰伤自己，并在电子眼的视像下，完成压块摆放的全过程。但是，在某些海区，由于水下能见度较低的缘故，水下机器人视像电子眼则变成了夜盲眼，因此，其无法确定水泥压块和海底输油管道的具体位置，不能有效引导水泥压块的移动，将水泥压块放在海底输油管道上。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，而提供一种利用水下机器人声纳系统进行海底管道水泥压块摆放的方法，即在水下机器人视频电子眼失效的这一特殊条件下，利用声纳物体识别技术引导水泥压块移

8、动、并进行水泥压块摆放，使工作得以继续进行下去；避免遇到上述特殊工况时出现停工的事件发生，为海底输油管道铺设后的稳定性，提供了技术扶持；保证了海底输油管道按期完工和油田的按期投产。0005 本发明的目的是由以下技术方案实现的：0006 一种海底管道水泥压块摆放的方法，其特征在于：采用以下步骤：0007 第一步：动力定位船到达施工现场海域后，将摄像头、避障声纳头安装到水下机器人的母体上，并将信息传输线插接在水上及水下观测设备之间，水下机器人下水检查避障声纳是否正常工作；0008 第二步：在DGPS定位系统的引导下，将动力定位船停留海底输油管道附近，并将水下机器人的艏向面对海底输油管道，调整避障声

9、纳的扫测距离，直至避障声纳水上显示器上出现一条显示管道的强信号细长线；0009 第三步：由吊机将吊装架及水泥压块一起送入水中，直至在水下机器人的避障声纳显示器上声纳图像的引导下，将水泥压块下放、着床；0010 第四少：重复第二步至第三步中水泥压块的摆放过程，直至完成膨胀弯处海底输油管道全部水泥压块的铺盖工作。0011 所述动力定位船停留在横向垂直海底输油管道5约10米的位置，而水下机器人则停留在横向垂直海底输油管道5约20米的安全位置；且水下机器人艏向面对海底输油管说 明 书CN 103133769 A2/3页4道；同时，在平面图上，海底输油管道、动力定位船的水泥压块下水点和水下机器人处在一条

10、直线上。0012 所述第三步的具体步骤如下：0013 (1)将水泥压块专用工具的吊装架系好水泥压块后，由吊机将吊装架及水泥压块一起送入水中；0014 (2)当水泥压块距离海床约5米的高度时暂停下放，此时，避障声纳识别出的海底输油管道、水泥压块二者会同时出现在水下机器人的避障声纳水上显示器上；0015 (3)根据避障声纳水上显示器上声纳图像的引导，悬垂的水泥压块在行走动力定位船的带动下逐步接近海底输油管道，直至二者影像体重叠，吊机放出钢丝绳，下放水泥压块着床，并由水下机器人2前去打开水泥压块专用工具的吊装架4的释放装置；0016 (4)水下机器人回到安全距离之外，水泥压块脱离吊装架，并回收吊装架

11、出水，动力定位船离开海底输油管道到达第二块水泥压块的设计位置。0017 本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其可以在水下机器人视频电子眼失效的这一特殊条件下，利用声纳物体识别技术引导水泥压块移动、并进行水泥压块摆放，使工作得以继续进行下去；避免遇到上述特殊工况时出现停工的事件发生，为海底输油管道铺设后的稳定性，提供了技术扶持；保证了海底输油管道按期完工和油田的按期投产。附图说明 ：0018 图1为本发明水泥压块吊装架主视示意图。0019 图2为本发明水泥压块吊装架侧视示意图。0020 图3为本发明水泥压块主视示意图。0021 图4为本发明水泥压块俯视示意图。0022 图5为本发明避障

12、声纳系统示意图。0023 图6为本发明水下机器人示意图。0024 图7为本发明避障声纳头360度旋转扫侧物体成像示意图。0025 图8为本发明水下机器人水泥压块摆放操作过程示意图。0026 图中主要标号说明：0027 1.动力定位船、2.水下机器人、3.水泥压块、4.吊装架、5.海底输油管道、6.避障声纳、7.释放装置、8.避障声纳水上显示器。具体实施方式0028 如图1-图8所示，本发明以动力定位船1作为施工平台，出海前，按照设备、物料装船设计图，将水下机器人2、水泥压块3和专用工具的吊装架4放在动力定位船1上各自的位置。0029 海上作业期间采用以下步骤：0030 第一步：动力定位船1到达

13、施工现场海域后，将摄像头、避障声纳头安装到水下机器人2的母体上，并将信息传输线插接在水上及水下观测设备之间，由水下机器人2下水检查避障声纳6是否正常工作；说 明 书CN 103133769 A3/3页50031 第二步：在DGPS定位系统的引导下，将动力定位船1停留海底输油管道5附近，并将水下机器人2的艏向面对海底输油管道5，调整避障声纳6的扫测距离，直至避障声纳水上显示器8上出现一条显示管道的强信号细长线；0032 为了避免水泥压块3在下放过程中出现意外脱钩脱落，砸伤海底输油管道或水下机器人2，通常，动力定位船1停留在横向垂直海底输油管道5约10米的位置，而水下机器人2则停留在横向垂直海底输

14、油管道5约20米的安全位置；且水下机器人2艏向面对海底输油管道5；同时，在平面图上，海底输油管道5、动力定位船1的水泥压块3下水点和水下机器人2处在一条直线上。0033 第三步：由吊机将吊装架4及水泥压块3一起送入水中，直至在水下机器人的避障声纳显示器上声纳图像的引导下，将水泥压块下放、着床；其具体步骤如下：0034 (1)将水泥压块3专用工具的吊装架4系好水泥压块3后，由吊机将吊装架4及水泥压块3一起送入水中；0035 (2)当水泥压块3距离海床约5米的高度时暂停下放，此时，避障声纳6识别出的海底输油管道5、水泥压块3二者同时出现在水下机器人2的避障声纳水上显示器8上；0036 (3)如图7

15、所示，根据避障声纳水上显示器8上声纳图像的引导，悬垂的水泥压块3在行走动力定位船1的带动下逐步接近海底输油管道，直至二者影像体重叠，吊机放出钢丝绳，下放水泥压块3着床，并由水下机器人2前去打开水泥压块3专用工具的吊装架4的释放装置；0037 (4)水下机器人2回到安全距离之外，水泥压块3脱离吊装架4，并回收吊装架4出水，动力定位船1离开海底输油管道5到达第二块水泥压块3的设计位置；0038 第四步：重复第二步至第三步中水泥压块4的摆放过程，直至完成膨胀弯处海底输油管道5全部水泥压块3的铺盖工作。0039 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。说 明 书CN 103133769 A1/4页6图1图2说 明 书 附 图CN 103133769 A2/4页7图3图4图5说 明 书 附 图CN 103133769 A3/4页8图6图7说 明 书 附 图CN 103133769 A4/4页9图8说 明 书 附 图CN 103133769 A