Методика навигационно-гидрографического обеспечения трубоукладочных работ, проводимых на шельфе

Данный вид изысканий, в отличие от предыдущего, не нуждается в столь серьёзном навигационно-гидрографическом обеспечении, ибо координаты исследования не нуждаются в высокой навигационно-геодезической точности.

По окончанию всех выше изложенных видов изыскания, для компании «заказчика»  составляется рабочий проект трубоукладки, а также техническое задание для компаний которые будут производить строительство трубопровода и его позиционирования. Заказчиком, обычно, является нефтегазодобывающая компания, которая нанимает подрядчика для строительства, который в свою очередь нанимает субподрядчика для работ по навигационно-гидрографическому обеспечению строительства, обычно, это специализированные компании, такие как Romona, Fugro, Svarog и др.

 

4. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СУБПОДРЯДЧИКА ПРИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТАХ

Работа навигационно-гидрографической компании, прописывается в техническом задании, которое она получает. Обычно оно включает:

• Схема участка работ (в настоящее время крайне редко данная схема предоставляется в бумажном виде, обычно это файл формата *DXF или *CAD для удобства их изучения и дальнейшего использования в качестве подложки в ГИС)
• Система координат, где указывается непосредственно система координат, эллипсоид (большая полуось, сжатие, параметры перехода с WGS-84 на данный эллипсоид), проекция (тип проекции, центральный меридиан, масштаб по меридиану)
• Точность определения координат Roll (точка на трубоукладочной платформе с которой трубы сходят либо в море, либо на стингер).
• Координаты проектного трубопровода, (также возможно, что будут даны координаты расстановки технологических якорей, но с возможностью их редактирования  капитаном трубоукладочного судна (данный пункт справедлив лишь для якорных судов, основным движителем которого во время трубоукладки являются технологические якоря))

Требования по тому, какое именно должно быть установлено навигационно-гидрографическое оборудование выдвигается редко, и обычно, субподрядчик сам в праве его выбирать, основываясь на требованиях заказчика, хотя и должен в этом случае согласовывать его с последним.

Основой работой по подготовке к  позиционированию, является выбор  навигационно-гидрографического оборудования, программного обеспечения, калибровка оборудования, установленного на судне, измерение всех необходимых офсетов судна, а также, если это необходимо, то подготовка всех вспомогательных судов (якорезаводчиков).

1. КАЛИБРОВКА КОМПАСА

Калибровку компаса, обычно, производиться  методом определения азимута по светилу, для этих целей может быть использован как обычный судовой секстан, так и более точные приборы, такие как теодолиты и тахеометры. Тахеометр или теодолит возможно использовать, только при отсутствии ощутимого перемещения судна, например у причальной стенки, секстан же можно использовать и при наличии волнения, однако точность определения азимута при этом уменьшается.

Процесс калибровки методом определения  азимута звезды состоит из следующих этапов:

1. Определения на судне диаметральной плоскости, или плоскости параллельной её (ДП).
2. Синхронизация часов (компьютер – переносные часы)
3. Установка записи в ГИС ежесекундных данных с компаса.
4. Установка на ДП теодолита (тахеометра, секстана)
5. Установка марки для визирования на ДП.
6. Установка лимба в нулевое положение (отсчёт по направлению теодолит - марка 0° 00’ 00”)
7. Синхронизированное, по времени, наблюдение светила.
8. Определение истинного азимута светила
9. Разница между истинным азимутом светила в заданный момент времени и отсчётом компаса в это же время является поправкой к компасу, которая вводиться в ГИС.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОФСЕТОВ

В большинстве случаев определение офсетов в судовой системе координат можно получить, сняв их с судового плана, но обязательно нужно проверить, правильно ли указан масштаб данного плана, сличив одну и ту же величину в натуре и плане с внесением поправки за масштаб. Если же снять с плана офсеты не представляется возможным, или же нет уверенности в его точности, то тогда все офсеты измеряются с помощью рулетки, и если это необходимо, теодолита, или же с помощью тахеометра с использованием отражателей (для однозначного определения точки офсета). К офсетам, положение которых необходимо определить обязательно относятся: положение GPS антенны, точки ROLL (точка схода трубопровода с судна в море), если судно при трубоукладки использует технологические якоря, то все точки выхода якорных тросов (цепей), так же по просьбе заказчика могут быть и другие точки такие как, сварочные или установочные посты. 

2. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СУБПОДРЯДЧИКА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА

Деятельность гидрографа (навигатора) во время трубоукладки сводиться к следующим основным задачам (задачи описываются для судов в качестве движителей использующих технологические якоря):

1. Контроль над нормальным функционированием навигационно-гидрографического комплекса оборудования, и в случае, выхода из строя одного или нескольких из его частей, оперативного переключения на резервные источники информации.
2. Обеспечение заказчика, и штурманский состав судна, информацией о местоположении судна и его курсе, дистанций до определённых точек и пеленги на них, координаты технологических якорей, и дистанции до соответствующих якорных офсетов. Координаты схода трубы с судна, и дистанция между фактическим местом трубоукладки и запланированным.
3. Обеспечение перезаводки технологических якорей (ТЯ)
1. Предоставление судну-якорезаводчику информации о настоящем положении ТЯ, положении якорного офсета, планируемом положении ТЯ
2. Редактирование навигационных и информационных окон ГИС, согласно поступающей информации с якорезаводчика. Информация может поступать либо в режиме онлайн, либо по завершению определённых циклов. В зависимости от того есть ли система радио модемов для передачи информации между якорезаводчиком, и трубоукладчиком.
4. Постоянная запись трубоукладки в автоматическом и ручном режиме. При укладке трубопровода со скоростью до 1500 м в сутки автоматические фиксы должны ставиться с периодичностью раз в 20 минут, что соответствует приблизительно ручной постановке фиксов с частотой 24 метра (две секции трубы по 12 метров)

3. РЕЗУЛЬТАТЫ НАВИГАЦИОННО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОРСКИХ ТРУБОУКЛАДОЧНЫХ РАБОТ

Результатом навигационно-геодезического обеспечения морских трубоукладочных работ является составлением отчёта обязательной частью которого являются:

1. Планы прокладки подводного трубопровода в масштабах заданных заказчиком (для внутри-промысловых трубопроводов обычно это составляет 1:5000)
2. Каталог координат Roll трубоукладочной баржи.
3. Каталог координат точек отдачи ТЯ
4. Составление отчёта с описанием всех проводимых работ связанных с навигационно-гидрографическим обеспечением, включая, описание установки дифференциальной станции (если такая была установлена)

 

 

4. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ НАВИГАЦИОННО-ГИДРОГРАФИЧЕСКОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ МОРСКИХ ТРУБОУКЛАДОЧНЫХ РАБОТ 
   
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Выбор оборудования для  навигационно-гидрографическом обеспечения морских трубоукладочных работ во многом зависит от требований заказчика к точности определения координат, а также от удаленности от берега проводимых работ. При всём при этом можно вывести основную схему установки оборудования, которая обязательно состоит из следующих основных элементов  
(рис 2.1):

1. GPS приемника с антенной
2. Компаса
3. Компьютера
4. Комплекта мониторов

Рис. 2.1

Теперь перейдём от общих случаев  к частным. Так в 2011 году компания «ЗАО» Ромона участвовала в двух проектах по строительству морских трубопроводов. Навигационно-гидрографическое обеспечение баржи KP-1 для компании McDermott на Сахалине, и баржи Con Son для компании Вьетсовпетро во Вьетнаме.

2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КР-1

Место проведения работ: месторождение  Аркутун-Даги к востоку от побережья о. Сахалин. Проект предполагал прокладки 25 км нефтепровода, соединяющего прибрежную платформу с буровой площадкой Чайво.

 Требуемая точность позиционирования  должна была составлять менее  1 метра.

В качестве основной системы позиционирования использовалась система C-Nav 2000 с поправками, при этом заявленная производителем точность составляет в режиме DGPS в горизонтальной плоскости 10 см, в вертикально менее 30 см. Что удовлетворяет требования заказчика.

Дополнительной системой позиционирования являлась система Trimble RTK, Состоящая из Приемника Trimble MS 750, двух GPS антенн, радиомодем Pacific Crest Low Power Base PDL Transceivers с антеннами для приема поправок. Референсная станция была установлена на территории буровой площадки Чайво. Могла применяться только при приближении баржи к референсной станции на расстояние менее 10 км, но при этом давала точность в горизонтальной плоскости около 10см. До перехода в режим RTK работала с локальными дифференциальными  поправками и предоставляла позицию с точностью около 0,5 м

Основной системой курсоуказания  являлся гирокомпас Meridian Surveyor обеспечивающий измерение курса баржи с точностью до 0.1°, в качестве резервной системы использовался курс, получаемый от системы Trimble MS 750.

Курс и позицию на буксирах обеспечивали двух-антенные приёмники GPS Hemisphere V111, принимающие локальные дифференциальные поправки, и обеспечивающие точность в горизонтальной плоскости менее 0,6 м с 95% вероятностью. Точность определения курса у данной системы составляет менее 0,3°.

Для синхронизации работы баржи и буксиров использовались PDL модемы. Схема установки оборудования на Барже КР-1 представлена на рисунке 2.2

Рис 2.2

3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ CON SON

Прокладка трубопроводов с баржи  Con Son производилась в районе месторождений «Дракон» и «Белый Тигр». Южно-китайское море 120 к юго-востоку от города Вунг-Тау. Заказчиком являлась компания Вьетсовпетро.

Точность позиционирования заданная заказчиком составляла 3 метра, что  значительно упрощало выбор оборудования. Так 3 метровую точность может обеспечить C-Nav 2000, без подключения дифференциальных поправок. Но из-за высокой стоимости данного оборудования было принято решение использовать более простое и дешёвое оборудование.

Основным приёмником был DGPS Trimble Beacon, способный принимать локальные дифференциальные поправки и обеспечивающий горизонтальную точность позиционирования менее 1м.

Резервной системой являлся двух-антенный приёмник GPS Hemisphere V111, этот же приемник устанавливался на буксиры обеспечения. Принимающие локальные дифференциальные поправки, и обеспечивающие точность в горизонтальной плоскости менее 0,6 м с 95% вероятностью. Точность определения курса у данной системы составляет менее 0,3°.

В качестве референсной станции  использовалась станция кампании Sea Map, установленной в городе Вунг-Тау.

Для синхронизации работы баржи  и буксиров использовались PDL модемы. Схема установки оборудования представлена на рисунке 2.3

Рис 2.3

На основании вышесказанного можно  сделать следующие заключения, что  на современном этапе развития систем позиционирования, они достигли высокого уровня и для целей навигационно-геодезического обеспечения трубоукладочных работ полностью соответствуют требованиям по точности. Дальнейшее их развитие можно ожидать исключительно в удешевлении данных систем, а также повышению их помехоустойчивости. Также в качестве направления для дальнейшего развития подобных систем я вижу развитие двух и более антенных приемников с высокой точностью позиционирования, что заметно сокращает объем оборудования требующий установки на судно. Так система GPS Hemisphere V111 обеспечивает необходимую точность не только по позиционированию, но практически может и применяется и в качестве компаса. Более тот факт, что вся система находиться в корпусе антенны, значительно сокращает рабочий объём всего устанавливаемого оборудования, и в простейшем случае может представлять лишь комплект из данной системы, и ноутбука.