海底管道声学探测方法中的问题分析

发布时间：2017-03-21 16:01

  本文关键词：海底管道声学探测方法中的问题分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在海底油气输运过程中,由于海洋环境的特殊性和复杂性,海底油气管道自身的安全受到极大挑战,尤其处于暴露、甚至悬跨状态后,管道极易失效。在海底管道检测中,为获知海管的赋存状态,确定其埋深、暴露长度、悬跨高度等在位信息,多借助于高频浅地层剖面仪(简称浅剖)和侧扫声纳等声学探测设备。通过对黄河口埕岛油田、海南东方1-1气田及杭州湾海底管道路由调查资料的分析发现,受海底底形、作业工况等影响,以及浅剖、声纳探测资料多解性的干扰,经常造成对管道状态的误判,具体表现为：使用浅剖资料分析时,管道埋藏状况判别不明；使用声纳资料分析时,悬跨段高度、长度的确定存在困难。针对以上问题,建立“管道—海床”共存的地质模型,根据地震勘探原理对浅剖、侧扫声纳的探测过程进行正演模拟。将模拟记录图像与实际探测资料比对表明,海底斜坡、凹坑等特殊地形处的探测资料不能真实反映管道的在位信息。在探测资料解译阶段,应将实测图像回归到地质演化环境中评估海底管道的赋存状态,分析影响管道状态的地质因素,剔除因仪器自身原理产生的探测图像变形、资料多解性等问题。论文的主要研究进展及取得的认识如下：(1)当海底管道位于斜坡、凹坑等海底不平整地层时,浅剖探测图像中地层反射界面的偏移常混淆管顶界面与海底的位置关系,造成悬跨管道被海床掩埋的假象；通过Kirchhoff积分叠后偏移方法将浅剖探测资料进行偏移归位是一种有效的方法,可还原海底的真实地形,消除解释陷阱。(2)侧扫声纳对海底斜坡处管道进行探测时,管道在拖鱼浅水侧的声学阴影宽度明显小于深水侧宽度,造成管道悬跨高度在浅水侧被压缩、深水侧被放大,干扰真实悬跨高度的判定；基于声纳探测的几何关系,通过数值推演的方法修正斜坡处管道的悬跨高度。侧扫声纳对海沟内的管道探测时,由于沟槽边坡的遮挡及管—沟识别特征的相互叠覆,使得对管道在位信息的检测难以实现,在调整声纳波束入射角度未果的情况下,应采用条带测深系统等精确测量设备完成对管道状态的检测。(3)由于管跨支点处土体强度降低而使支点位置逐渐向两端移动,且土体在管跨端点的掩埋范围短期内并未改变,使得其实际位置难以通过侧扫声纳探测获得,声纳图像显示的悬跨长度往往小于实际长度。(4)受物源和动力因素的双重影响,在沉积环境较复杂的近岸及河口区,海底管道的赋存状态主要受控于路由区地形的长期演化趋势和短期季节性调整。诸如活动性沙波迁移、季节性暴风浪冲刷造成海床动态变化,海底沉积物软硬不均导致的海床差异冲蚀、块体运动等,在破坏海床稳定性的同时也威胁到管道的运行安全。本文研究成果的创新性主要体现在：在海底动力地貌理论的背景下,结合地球物理勘探中的处理方法,解决海洋工程运行中的现实问题,弥补了地质解释中处理方法的不足,提升了地质解译的表现力。通过对海底管道声学探测过程的正演模拟,揭示特殊地形处的探测假象与解释陷阱,提出相应的修正措施应用于工程实践,对海底管道的检测与维护具有较大的实际意义。
【关键词】：海洋地质 声学探测 正演模拟 海底管道 解释陷阱
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P756.2;P715.5
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0 前言12-21
• 0.1 选题背景及意义12-13
• 0.2 国内外研究现状13-19
• 0.2.1 海底管道发展进程13-14
• 0.2.2 海底管道失效成因研究14-16
• 0.2.3 海底管道检测方法研究16-18
• 0.2.4 海底管道声学检测存在的问题18-19
• 0.3 研究内容与技术路线19-20
• 0.3.1 研究内容19-20
• 0.3.2 技术路线20
• 0.4 主要创新点20-21
• 1 海底管道追索中常用声学探测设备及工作原理21-33
• 1.1 高频浅地层剖面仪及探测原理21-25
• 1.1.1 浅地层剖面仪在管道探测中的发展历程21-22
• 1.1.2 高频浅地层剖面仪的系统组成22-23
• 1.1.3 高频浅地层剖面仪探测海底管道的基本原理23-25
• 1.2 侧扫声纳系统及探测原理25-33
• 1.2.1 系统组成与工作原理25-28
• 1.2.2 声图结构与几何关系28-30
• 1.2.3 海底管道在声纳图谱中的识别特征30-33
• 2 海底管道声学检测中的问题分析及修正措施33-52
• 2.1 浅地层剖面探测中的问题分析33-42
• 2.1.1 不平整地层反射界面的偏移33-35
• 2.1.2 正演模拟探究非水平界面对管跨高度判定的影响与修正35-42
• 2.2 侧扫声纳探测中的问题分析42-52
• 2.2.1 斜坡地形处管道状态分析42-46
• 2.2.2 管道沟内管道状态分析46-49
• 2.2.3 管道裸露长度准确性分析49-52
• 3 影响海底管道在位状态地质因素52-59
• 3.1 海底活动性沙波的迁移52-53
• 3.2 海底滑坡与差异冲蚀53-56
• 3.3 海底地形的季节性调整56-58
• 3.4 浅地层地质灾害58-59
• 4 结论与建议59-61
• 4.1 结论59-60
• 4.2 建议60
• 4.3 进一步设想60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 个人简介67
• 发表的学术论文67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谭开忍;肖熙;;基于缺陷评估的海底管道设计研究[J];中国海洋平台;2006年04期

2 来向华;叶银灿;韦雁机;苟诤慷;傅晓明;;杭州湾海底管道冲刷自埋演化过程初步研究[J];海洋学研究;2011年02期

3 高峰;李娟;;海底管道水下湿式维修法在工程中的应用[J];中国造船;2012年S1期

4 张国光;海底管道开沟技术的发展及其综合评价[J];海洋通报;1989年02期

5 ;浅谈降低海底管道工程造价[J];中国海洋平台;1997年01期

6 侯百川;吴春松;李军安;金博文;;海底管道维修方法浅析[J];科技致富向导;2012年32期

7 刘英宝,王德禹,冯春健;海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取[J];中国海洋平台;2003年04期

8 金伟良,张恩勇,邵剑文,刘德华;海底管道失效原因分析及其对策[J];科技通报;2004年06期

9 肖文功;海底管道悬空隐患治理技术研究及应用[J];中国海洋平台;2004年06期

10 李中玲;李景武;;海底管道工程管材拉运技术[J];科技资讯;2006年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵建平;王学超;;杭州湾海底管道临界管跨分析模型研究[A];压力容器先进技术——第七届全国压力容器学术会议论文集[C];2009年

2 王雷;;计算机技术在海底管道施工中的应用[A];2005年度海洋工程学术会议论文集[C];2005年

3 高峰;李娟;;海底管道水下湿式维修法在工程中的应用[A];2012年中国造船工程学会学术论文集[C];2012年

4 李毅;王聚锋;高书鹏;;海底管道内检测技术在渤海湾的应用[A];油气管道腐蚀检测与防护预警[C];2012年

5 高峰;李娟;;海底管道水下湿式维修法在工程中的应用[A];2012年中国造船工程学会优秀学术论文集[C];2013年

6 郭斌;王军;毛荣;王彬;李耕野;房长帅;;在役海底管道内检测方法分析及应用[A];中国海洋石油总公司第三届海洋工程技术年会论文集[C];2012年

7 李春;沙秋;秦延龙;刘振纹;;海底管道悬空风险及消减措施分析[A];2013年中国海洋工程技术年会论文集[C];2013年

8 龚顺风;陈源;金伟良;李志刚;赵冬岩;何宁;;深水海底管道S型铺设形态分析[A];第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上册）[C];2009年

9 曹先凡;秦延龙;聂冬;孙建伟;孙昭晨;;海底管道冲刷的数值模拟[A];第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上册）[C];2009年

10 高峰;潘东民;裴红英;魏彦;;浅水区海底管道应急抢修预案建立的思考[A];2010年度海洋工程学术会议论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 汪亚萍　通讯员 徐江;大港海底管道项目亮点纷呈[N];中国石油报;2009年

2 通讯员 邓廷辉;“863”新技术为海底管道装上“眼睛”[N];科技日报;2010年

3 记者 赵士振　通讯员 李江辉;胜利自制机器人 首次海底查管道[N];中国石化报;2010年

4 邓廷辉;新技术为海底管道装上“眼睛”[N];中国技术市场报;2010年

5 记者 王国文　通讯员 黄敏东;两湾口海底管道附近不得乱抛锚[N];石狮日报;2010年

6 通讯员 田奕丰;西二线海底管道项目有序展开[N];石油管道报;2011年

7 李倩　方新伟 刘洋;科技成就从陆地到海洋的完美跨越[N];科技日报;2011年

8 记者 刘涛;集团公司调研组到深港海底管道现场指导工作[N];石油管道报;2012年

9 王占春 王园;天津设计院中缅管道(缅甸段)海底管道开始铺管[N];石油管道报;2012年

10 贾天添;新型海底管道连接器问世[N];中国船舶报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘锦昆;浅海海底管道悬空段防护技术研究及应用[D];中国石油大学(华东);2014年

2 王雷;海底管道悬空检测及治理技术研究[D];中国石油大学(华东);2014年

3 邵剑文;海底管道的健康监测系统与评估研究[D];浙江大学;2006年

4 原文娟;基于屏障的在役海底管道量化风险评价技术研究[D];中国地质大学（北京）;2014年

5 吴钰骅;海底管道—流体—海床相互作用机理和监测技术研究[D];浙江大学;2007年

6 张恩勇;海底管道分布式光纤传感技术的基础研究[D];浙江大学;2004年

7 胡军;海底管道完整性管理解决方案研究[D];天津大学;2012年

8 赵天奉;高温海底管道温度应力计算与屈曲模拟研究[D];大连理工大学;2008年

9 丁鹏;海底管线安全可靠性及风险评价技术研究[D];中国石油大学;2008年

10 田英辉;单重保温海底管道理论分析及试验研究[D];天津大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 兰千钰;波、流作用下的海底管道自埋机理研究[D];天津大学;2012年

2 高爽;海底管道维修机具的力学分析及仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

3 何璇;含凹陷海底管道屈曲机理的数值模拟[D];浙江大学;2015年

4 赵晓宇;单层保温管外腐蚀失效模式及改进方法研究[D];大连理工大学;2015年

5 韩文海;腐蚀海底管道可靠性分析[D];大连理工大学;2015年

6 刘臻;海底管道声学探测方法中的问题分析[D];中国海洋大学;2015年

7 方娜;海底管道泄漏事故风险分析与应急对策研究[D];中国石油大学(华东);2014年

8 王常文;深水海底管道维修系统工程应用研究[D];天津大学;2010年

9 谢丽婉;海底管道结构完整性数字化管理技术研究[D];中国石油大学;2011年

10 李孟杰;海底管道内爬行及其轨迹测定技术研究[D];中国海洋大学;2005年

  本文关键词：海底管道声学探测方法中的问题分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：259887