Методика навигационно-гидрографического обеспечения трубоукладочных работ, проводимых на шельфе

 

Рис 3.1 

3.1. ROV ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

«ROV» - подводный робот, который позволяет оператору аппарата оставаться в комфортной среде, в то время как аппарат осуществляет работу на глубине. Гибкий подводный кабель поставляет энергии, а также проводит сигналы управления на аппарат и выводит данные относительно статуса выполнения работ обратно. В более крупных системах также присутствуют подводный гараж и система управления соединением.

«ROV» значительно разнятся по размеру от небольших аппаратов, вмещающих только телекамеру и используемых для простого наблюдения, до сложных систем, которые могут иметь несколько гибких манипуляторов, видеокамер, механических приборов и другое оборудования.

Современные системы ROV характеризуются  следующими параметрами:

• размер,
• способность погружения,
• количество лошадиных сил
• электрическая/ электрогидравлическая модель аппарата

ROV используются в следующих  направлениях:

• Наблюдение за работой водолазов – служат как спутник ныряльщика для обеспечения безопасности и поддержки.
• Обследование буровых платформ – от наблюдательного обследования до использования инструментов для изучения влияния коррозии, загрязнений, поиска трещин, оценки биологических загрязнений и т.д.
• Инспекция трубопроводов – обследование подводных проводов для проверки на утечку, определения общей целостности трубы.
• Исследования – как визуальные, так и акустические исследования, которые необходимы до установки труб, кабелей и большинства других оффшорных установок.
• Поддержка бурения – вся работа от визуального наблюдения, сопровождения установки, операционной поддержки и ремонта с использованием различных манипуляторов.
• Поддержка строительства – естественное продолжение поддержки бурения. Задания на этом этапе становятся более сложными с использованием манипуляторов, инструментов с электрическим приводом, ножей.
• Уборка мусора – оффшорные платформы под водой могут стать «мусорной свалкой». ROV обеспечивают экономически выгодный метод поддержания этого района чистым и безопасным.
• Работа по вызову – обеспечение поддержки во многих выше названных областях, однако, задания обычно длятся от одного до нескольких дней для систем, которые не приписаны постоянно к оффшорным платформам или буровым судам.
• Очистка платформ – одно из наиболее сложных заданий, при котором используются манипуляторы и чашечные присоски для позиционирования и системы по 100 лошадиных сил, которые управляют щетками, напорами воды и другими абразивными устройствами.
• Подводные установки – с повышением мощности аппараты стали обеспечивать поддержку строительства, работы, обследования, ремонта установок на дне моря, особенно глубоководных.
• Поддержка телекоммуникаций – исследование, закапывание и починка – от буксирных кабелеукладчиков, которые закапывают кабель для защиты его от траулеров и якорей, до сложных аппаратов, которые могут находить, следовать, доставать и заново закапывать подводные телекоммуникационные кабели.
• Поиск объектов и их поднятие – ROV, наверное, получили самое высокое признание при работе на трагедиях, таких как падение пассажирских самолетов и катастроф космических шаттлов. Поиск, нахождение местоположения и подъем потерянных объектов стал обычно работой для таких аппаратов.

3.2. ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОТЛЬЗОВАНИЯ ROV ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ УЛОЖЕННОГО ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА

Подавляющее большинство ROV не имеют собственной системы позиционирования, необходимой для определения координат уложенного подводного трубопровода. В основном для позиционирования ROV в офшорной зоне применяются системы USBL (Ultra-Short Base Line – системы с ультракороткой базой), такие как Track Link 1500.

Принцип работы гидроакустической  системы позиционирования заключается в определении положения маяка-ответчика, установленного на подводном объекте, относительно судна-носителя. Для этого судно оборудуется одной или несколькими гидроакустическими антеннами (ГА), передающими и принимающими сигналы от маяков-ответчиков. По параметрам этих сигналов надводный блок обработки, построенный на базе персонального компьютера, определяет пеленг и дистанцию до маяка-ответчика.

Данная система состоит из источника (антенны) – transducer, и ответчика – transponder.

Антенна устанавливается либо на штанге, либо врезается в корпус судна, определяются её координаты в судовой системе координат. После чего можно определять относительные координаты ответчика. Основные технические характеристики представлены в таблице 3.2 

 

Технические характеристики ГСП Track Link
	TL 1500 LC	TL 1500
Радиус действия, м	500	1500-10000
Максимальная глубина  нахождения маячка-ответчика, м	300	1500
Максимальное количество объектов слежения	8	8
Точность позиционирования по дальности, %	5	2
Точность позиционирования по пеленгу, град.	3	1
Частота работы маячка-ответчика, кГц	31-43,2	31-43,2
Рабочая температура, °  С	от -2 до +45	от -2 до +45

Таблица 3.2

Track Link 1500 имеет специальный софт для запуска калибровки, визуализации относительных координат, но использовать данную программу для целей инспектировании подводных трубопроводов крайне неудобно, поэтому данные с этой программы интегрируют в гидрографический софт, такой как HYDRO Pro navigation, QUINCY.

Общая схема работы представлена на рисунке 3.3

Рис. 3.3

Наиболее распространённым является QUINCY, где база данных формируется с указанием двух судов, один – носитель, на борту которого установлена USBL и GPS антенны,  и ROV позиция которого определяется с помощью ответчика.

Окна управления при этом выглядят следующим образом:

• Текстовые окна – сообщающие информация о координатах судна-носителя, ROV, глубина погружения ROV.
• Навигационное окно, в котором представлено взаимное расположение судна-носителя, ROV, схема проложенного трубопровода, фиксы, характеризующие истинное положение трубопровода, определённое ROV, а также отличительные особенности на поверхности трубопровода, такие как: жертвенные аноды, вмятины, трещины и т.д.

 Исходя из технических данных  Track Link 1500, в зависимости от модели точность определения ответчика на глубине 50 метров составит от 1 до 2,5 м.

Взаимодействие экипажа судна-носителя и гидрографов, при позиционировании ROV в целях инспекции трубопровода, в основном осуществляется через монитор, специально выведенный для судоводителя. Где судоводитель может оценить взаимное расположение его судна и ROV, что позволяет ему безопасно маневрировать и поддерживать взаимное расположение таким образом, чтобы ответчик всегда был в активной зоне антенны. Последнее является крайне важным фактором, и если судно находится слишком далеко от ROV, сигнал от ответчика может быть потерян. Что приведёт к остановке инспекции, и потере времени.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

До тех пор пока человечество будет добывать жидкие и газообразные полезные ископаемые, и их распределение по планете не будет равномерным, будут строиться  местные и магистральные трубопроводы. Со временем, возможно, будут строить океанические трубопроводы, пока это только идеи, но если это будет нужно и экономически оправдано, рано или поздно человечество сделает это.

На сегодняшний день навигационно-гидрографического  обеспечения находиться на уровне, который от него требуют, и даже выше.  Точность позиционирования, задаваемые заказчиком, полностью выполняются тем оборудованием, которое представлено на рынке современных морских систем позиционирования и ориентирования.

Выполнением навигационно-гидрографического  обеспечения морских трубоукладочных  работ, как правило, занимаются специализированные компании. Большинство из которых, с многолетним опытом работы в офшорной зоне и материально технической базой, отвечающей самым высоким требованиям заказчика.

Программное обеспечение для постоянно  совершенствуется , но уже сейчас существует ряд ГИС с простым и интуитивным интерфейсом и при этом с большим количеством функций и возможностей, делающей отображение процесса трубоукладки понятным и информативным.

Обязательные инспекции морских  трубопроводов, ещё раз уточняют его положение, а также следят за техническим состоянием. И так  как для данных работ наиболее подходят ROV, то с увеличением объёмов трубопроводов, будет увеличиваться и численность самих аппаратов, что в конечном итоге приведёт к их удешевлению,  и как следствие удешевлению всего процесса морской трубоукладки.

На основании практических наблюдений можно сделать вывод, что отклонение от положения запланированного трубопровода, обычно, происходит по двум причинам:

• Неточное управление судном малоопытным судоводителем
• Тяжелые гидрометеорологические условия, когда сложно удержать судно в заданном проектном положении

Хотя второй пункт не всегда справедлив, ибо при сложных гидрометеорологических условиях следует прекращать работы, но порой, по приказу вышестоящего, не всегда компетентного в подобных вопросах , начальства ра работы продолжаются.

Тем самым можно подвести итог, что основной причиной отклонения трубопровода от запланированного маршрута происходит не из-за не стабильности или неточности систем позиционирования, а из-за человеческого фактора.

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства нефтегазопромысловых сооружений СП 11-114-2004 Москва 2004.
2. Правила классификации и постройки морских подводных трубопроводов НД № 2-020301-002. Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург 2009.
3. Процедура процесса применения Правил и Руководства РС по техническому наблюдению за проектированием и постройкой морских подводных трубопроводов, изготовлением материалов и изделий для морских подводных трубопроводов НД № 2-090602-003. Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург 2008.
4. Рекомендации по проектированию и строительству подводных нефтегазопроводов Р 412-8. ВНИИСТ. Москва 1981.
5. Руководство по техническому наблюдению за постройкой и эксплуатацией морских подводных трубопроводов  
   НД N 2-030301-001. Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург 2009.
6. Фирсов  Ю.Г. Применение спутниковых радионавигационных  систем в гидрографии ГМА имени адмирала С.О. Макарова. Санкт-Петербург 2006.
7. http://www.hemispheregps.com/Portals/2/literature/V101_Data_Sheet_WEB_12.2011.pdf
8. http://www.kmcgeo.com/Products/HydroProConstr.htm
9. http://maritime-zone.com/articles/2009-04-16-rovs
10. http://www.link-quest.com/html/pic_tlconfig.htm
11. http://www.tetis-pro.ru/catalog/167/1002/
12. http://www.geocad.ru/hard/hard/oborudovanie-vysokotochnoj-navigacii/programmnoe-obespechenie/hydropro-construction-137
13. http://www.geocad.ru/hard/hard/oborudovanie-vysokotochnoj-navigacii/dgps-rtk-priemniki/ms-750\
14. http://www.trimble.com/hydroprocon.shtm
15. http://www.trimble.com/productsaz.shtml#1
16. http://www.qps.nl/display/qinsy/pipeinspection