海洋测量的内容包括 -海洋工程公司工程技术研究院：练就海底管道评价之“眼”-海洋工程测量特点分析

新恒商标 · 发表于仪器应用 2023-10-24 07:02:43

近日，海洋工程公司工程技术研究院精准发力、高效合作，成功为西二线香港支线海底管道管理提供了风险海底管道路由区风险评价的咨询服务，练就中国石油集团自主创新重要评价技术之“眼”，为国家重点工程维护保驾护航。

自2010年起，海洋工程技术研究院技术人员深耕海底管道探测评价技术10余年，始终坚持工匠精神，立足于海底管道风险评价的难点，研发和形成多项特色技术，解决了复杂工况下海底管道位置与埋藏状态精确探测、管道路由区边坡稳定性分析、管道路由区水动力冲刷分析三大技术难题，保障了国家与中国石油集团重点工程建设，推动了国内专业技术发展。

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海底管道评价技术攻关“担当者”
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海底管道是海上油气资源输送的主要方式之一，具有连续运输、经济效益好等特点，是重要的能源输送命脉。1985年，我国在埕北油田铺设建成了第一条海底输油管道。截至目前，累计在渤海、东海、南海等海域铺设了8000多千米的海底管道。然而，海底管道在运行中面临着海底冲刷、砂土液化、地震、海底滑坡等海洋环境风险因素，以及海底挖沙、船舶抛锚、渔业拖网、疏浚作业等人为作业风险因素。近30年来，我国近海发生几十起海底管道损坏事故，造成油气田停产、城市推迟供气等严重后果，后期修复工期从几天至长达1年，造成了严重的社会、经济、环境影响。因此，及时识别海底管道运行中的风险，提前采取措施，预防事故发生具有重要意义。

海洋工程公司工程技术研究院勇于担当，10多年来，他们对海底管道路由与埋藏状态精确探测识别技术、海底管道路由区边坡稳定性分析技术、海底管道与路由区水动力冲淤分析技术，以及海底管道与路由区风险评价技术等进行了系列攻关。

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海底管道路由与埋藏状态
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精确探测识别技术“领航者”
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海底管道探测设备易受波浪、水体声速、水深、海底地形等海洋环境因素的干扰，探测数据质量变差，难以准确识别海底管道本体以及管道周围的地形地貌特征要素。

2010年，海洋工程公司工程技术研究院针对海底管道评价技术进行了攻关。10多年来，他们分析波浪对探测设备在水下姿态的影响、水体声速对波束指向性的影响、海流对接收水听器的影响，提出探测设备的拖体入水深度与位姿校正计算公式，研发了水下测量设备自动波浪补偿系统，形成多设备位置共享、时间同步、多数据畸变统一校正的综合检测方案，大幅提高了作业效率。同时，他们研发了水下声学测深仪波束精确指向系统及水听器缓冲补偿系统，实现多次波和涌浪影响去除，提高海底地层及海底管道空间位置测量精度60%以上；构建了综合振幅、相位、主频、品质因子等多种属性的地层精细识别方法，垂向分辨率优于0.2米；建立了基于磁法、声学的探测与数据的修正分析方法，实现了海底管道的平面埋设范围与纵向埋深分布的准确识别，达到行业先进水平。2022年荣获中国石油集团科技进步奖，成为行业海底管道路由与埋藏状态精确探测识别技术“领航者”。

2018年以来，该技术成功推广应用20余次，覆盖大港赵东区块海底管道、冀东油田南堡区块海底管道、舟山册镇海底管道、京唐港改造海底管道、曹津线纳潮河穿越段海底管道、香港海上LNG接收站BPPS浅水段海底管道等海底管道工程，累计探测、评价海底管道320千米，确保海底管道安全运行。

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海底管道路由区
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边坡稳定性分析技术“攻关者”
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海底管道路由区的边坡稳定性分析一直是一个难题，难点包括如何计算波浪作用在海床上的波压力，以确定边坡外部荷载？如何建立海底边坡滑坡数学模型，以准确模拟边坡滑移面？

围绕波浪作用下的边坡稳定性分析方法难点，海洋工程公司工程技术研究院开展海床波压力计算方法研究，提出了基于强度折减法的波致边坡失稳分析方法，提高滑移面形状模拟的准确性30%以上。同时，他们优化边坡稳定性分析方法，创新提出了基于非线性有限元的欧拉—拉格朗日耦合的管道稳定性计算方法，解决了传统计算方法的网格畸变不收敛问题，首次形成了非线性、大变形、动态载荷的管道稳定性计算分析能力，计算效率较传统方法提高了80%以上。为了给管道路由区稳定性评价提供理论依据和数据支持，他们设计了海底边坡参数化建模模块，并且获得授权发明专利3件，其中1项成果产品入选中国石油集团自主创新重要产品。

近年来，该技术应用于西二线香港支线海底管道路由区采砂区边坡稳定性分析。在中国石化舟山册镇海管变形点测量修复项目中，该技术计算了施工区边坡滑移趋势与顶底变化，获得了最终稳定态的管道沟型，稳定面计算准确度达1度。在中国海油京唐港海管停输改造调查项目中，该技术支撑改造路由区施工后稳定地形坡度预测符合度达90%以上。

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海底管道与路由区
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水动力冲淤分析技术“破题者”
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海底管道路由区水动力条件复杂，难以准确预测海底管道路由区的冲淤变化趋势。面临的难点包括如何建立管道区域的水动力数学模型以精确模拟管道区域的流场、波浪场特征？如何确定不同工况下的模型输入条件以计算多重工况下海底边坡冲淤强度？

围绕管道与路由区冲淤预测的需求，海洋工程公司工程技术研究院积极破解难题，开展了多种工况下水动力冲淤模型构建研究，实现了不同工况条件下边坡流场变化与泥沙输运的精确计算，潮流模拟准确度达到95%；开发海底管道冲刷系统软件，形成管道路由区的水动力数学模型，构建了由“数值模拟预测+实测分析评估”共同评价路由区的冲淤特征、边坡坡角变化、边缘扩展情况的方法体系，淤积/冲刷强度模拟综合符合度75%，解决了不同海况下的路由区边坡边界向管道方向扩展速率、冲刷深度等特征计算及侵蚀趋势预测难题。

该项技术在香港支线海底管道临近采砂区运移规律分析项目得到应用，提供管道路由区水动力冲淤模拟与计算预测服务，模拟预测结果与近3年（6期次）路由区实测结果变化趋势一致，总体符合度达75%以上。

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海底管道与路由区
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风险评价技术“度险者”
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海底管道及路由区情况复杂，包括穿越航道段、浅滩段、多条管道并行段等，面临人工海底作业损伤及海底冲刷的风险。面临难点包括如何对海底管道路由区主控风险因素影响下指标赋分确定风险等级？如何构建多指标耦合作用下的管道风险定量分析模型划分管道的风险后果等级？

围绕管道路由区风险因素识别与评价，海洋工程公司工程技术研究院开展风险主控因素、风险指标赋分以及多指标耦合分析方法研究，充分考虑现实因素及其可能性，划分纳入实测数据、历史数据等现实依据模拟计算依据的风险指标，确定了坡度、边坡距管道距离为主控因素的风险指标权重赋分方法，构建多指标耦合作用下的管道风险分析方法，确定了管道路由区风险失效可能性与失效后果指标赋分方法，形成了适用于全管段的风险评估方法，实现了海底管道及路由区探测数据纳入率100%。

从2019年到2022年，该技术获连续4年为西二线香港支线海底管道提供风险评估，揭示了受泥沙运移冲刷侵蚀和边坡稳定性双重控制的管道区相对风险程度，划分了不同管段相当风险程度和潜在失稳区，为该管道附近的采砂区风险隐患治理提供了依据。

科技与创新TECHNOLOGICAL

科学技术是人类文明的标志。科学技术的进步和普及，为人类提供了广播、电视、电影、录像、网络等传播思想文化的新手段，使精神文明建设有了新的载体。

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