金學(xué)義 董海濤 何 軻 盛磊祥 許亮斌 王海燕

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司 河北三河 065201； 2.西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院 陜西西安 710072；3.中海油研究總院有限責(zé)任公司 北京 100028)

深水隔水管是深水油氣鉆探開(kāi)發(fā)的先決條件，在惡劣的海洋環(huán)境下，易遭遇疲勞失效等事故，導(dǎo)致巨額經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重生態(tài)災(zāi)難。深水隔水管監(jiān)測(cè)是科學(xué)分析隔水管穩(wěn)定性、評(píng)估其疲勞壽命的前提和基礎(chǔ)，是降低失效風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)防事故發(fā)生、確保安全服役的重要環(huán)節(jié)，對(duì)深水安全作業(yè)具有重要的意義[1-3]。

隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)是完整性管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在國(guó)外已有多年歷史[4-5]。相關(guān)技術(shù)主要被國(guó)外2H 海洋工程公司(2H Offshore)、康斯伯格(Kongsberg)等公司壟斷，技術(shù)使用成本高，核心技術(shù)、數(shù)據(jù)等對(duì)國(guó)內(nèi)仍持封鎖、保密狀態(tài)。隨著“863”計(jì)劃和國(guó)家科技重大專項(xiàng)的相繼出臺(tái)以及海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的提出，以“奮進(jìn)號(hào)”鉆井平臺(tái)南海開(kāi)鉆為標(biāo)志，中國(guó)邁進(jìn)深水油氣鉆探開(kāi)發(fā)的新紀(jì)元。研究深水隔水管監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，是油氣鉆探邁進(jìn)深水的必經(jīng)之路，是維護(hù)海洋管線服役安全與完整的必然之策。2008年6月，在“南海深海油氣田開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵工程與基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題”論壇上，與會(huì)專家提出加強(qiáng)海洋管線監(jiān)測(cè)技術(shù)以及安全與風(fēng)險(xiǎn)管理等方面的研究。隨后由中海油研究總院牽頭立項(xiàng)，西北工業(yè)大學(xué)承擔(dān)技術(shù)攻關(guān)與研制，從“十一五”末期至“十三五”，經(jīng)過(guò)各參研單位不懈努力，突破了隔水管多點(diǎn)力學(xué)傳感、參數(shù)檢測(cè)與處理、深水無(wú)線遙感、低功耗監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，形成了中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)核心技術(shù)成果[6-10]。研制了一套滿足3 000 m水深多點(diǎn)力學(xué)同步監(jiān)測(cè)的隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，打破了長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)外的技術(shù)壟斷，并先后在“奮進(jìn)號(hào)”“海洋石油982”“興旺號(hào)”等鉆井平臺(tái)成功開(kāi)展了多次千米以上的深水鉆井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)測(cè)，具備了推廣應(yīng)用的條件。

本文根據(jù)中國(guó)海洋石油鉆井隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)比分析了中國(guó)現(xiàn)階段隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與國(guó)外公司的優(yōu)勢(shì)與差距，并就未來(lái)的發(fā)展方向給出若干建議，以期促進(jìn)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，為深水油氣鉆探開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

1 深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

深水鉆井隔水管是連接海上鉆井平臺(tái)與海底之間的重要紐帶，在鉆井、完井和修井，生產(chǎn)和回注，輸出/輸入或循環(huán)流體等方面發(fā)揮重要作用[3]。然而隔水管的橫向尺度遠(yuǎn)小于縱向尺度，為細(xì)長(zhǎng)撓性結(jié)構(gòu)體，在大水深條件下其受到波浪、海流等環(huán)境載荷的影響，平臺(tái)拖曳、線內(nèi)拖曳、橫向振動(dòng)、線內(nèi)振動(dòng)等導(dǎo)致隔水管在水下力學(xué)響應(yīng)復(fù)雜，直接影響到鉆井作業(yè)的安全與高效。為了提高深水鉆井隔水管的安全可靠性，通過(guò)科學(xué)的手段來(lái)管理和保障安全作業(yè)是必然的選擇，因此隔水管完整性管理[11-13]被重點(diǎn)關(guān)注。隔水管完整性管理是指隔水管整個(gè)服役期內(nèi)的一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程的持續(xù)管理評(píng)估，其關(guān)鍵是對(duì)在役管線信息的持續(xù)監(jiān)測(cè)分析，通過(guò)沿管道按一定規(guī)則布放測(cè)點(diǎn)，采集重要的信息參數(shù)，獲取管線作業(yè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)而分析管線結(jié)構(gòu)缺陷或疲勞、評(píng)估所處風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，做到科學(xué)地防患于未然。

1.1 深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)參數(shù)

深水鉆井隔水管疲勞包括波激疲勞和渦激疲勞。波激疲勞主要由波浪循環(huán)載荷和鉆井平臺(tái)運(yùn)動(dòng)引起；渦激疲勞主要由海流引起。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)隔水管完整性管理主要以渦激疲勞監(jiān)測(cè)[13-14]為主，如挪威船級(jí)社(Det Norske Veritas，DNV)、美國(guó)石油協(xié)會(huì)(American Petroleum Institute，API)、麻省理工學(xué)院(Massachu-setts Institute of Technology，MIT)等機(jī)構(gòu)已開(kāi)展了以渦激振動(dòng)(Vortex-Induced Vibration，VIV)疲勞監(jiān)測(cè)為主的海洋管線完整性管理技術(shù)研究。因此深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)參數(shù)主要圍繞渦激疲勞監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包含結(jié)構(gòu)響應(yīng)和海洋環(huán)境兩類。其中結(jié)構(gòu)響應(yīng)主要包含應(yīng)變類參數(shù)和運(yùn)動(dòng)類參數(shù)，需要關(guān)注隔水管運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的力學(xué)響應(yīng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及空間姿態(tài)剖面等；海洋環(huán)境主要關(guān)注管線周圍的海流波浪載荷。主要監(jiān)測(cè)參數(shù)與傳感方式如下：

1)應(yīng)變類參數(shù)監(jiān)測(cè)。應(yīng)變類參數(shù)是分析隔水管疲勞壽命的重要參數(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)量較小、算法簡(jiǎn)單，主要包括管道應(yīng)變和彎矩等。目前主要采用的傳感技術(shù)基于電學(xué)應(yīng)變片以及光纖光柵應(yīng)變計(jì)兩大類。電學(xué)應(yīng)變片功耗小，但抗干擾能力相對(duì)較差，而新型光纖光柵傳感器[15-17]具有傳感動(dòng)態(tài)范圍大，受水下環(huán)境影響小的優(yōu)勢(shì)，在強(qiáng)電磁環(huán)境下也可以穩(wěn)定工作，更加適用于隔水管安全監(jiān)測(cè)，其缺點(diǎn)在于安裝復(fù)雜、費(fèi)用高、功耗較大，多井連續(xù)監(jiān)測(cè)的持續(xù)能力不足。目前，國(guó)外研制的基于光纖光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)傳感器的隔水管應(yīng)變監(jiān)測(cè)儀已取得廣泛應(yīng)用，中國(guó)深水隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用布拉格光纖光柵傳感原理。

2)運(yùn)動(dòng)類參數(shù)監(jiān)測(cè)。運(yùn)動(dòng)類參數(shù)包含三維加速度(Acceleration，ACC)、傾角和位移等[8,18-20]，分別由相應(yīng)的傳感器進(jìn)行采集，用于分析隔水管渦激振動(dòng)(VIV)。隔水管的運(yùn)動(dòng)和應(yīng)變可以互算，與應(yīng)變類參數(shù)采集相比，運(yùn)動(dòng)類參數(shù)采集十分方便，只要將內(nèi)置微機(jī)電系統(tǒng)(Microelectro Mechanical Systems，MEMS)傳感器及附屬器件的防腐耐壓的密閉罐與隔水管硬連接，便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集作業(yè)，是海洋管線完整性監(jiān)測(cè)應(yīng)用最廣泛的方法。該方法的不足是評(píng)估隔水管疲勞需要大量數(shù)據(jù)且數(shù)據(jù)處理過(guò)程比較復(fù)雜，且由于管線的傾斜和彎曲，重力加速度作為噪聲混雜在所采集的管線加速數(shù)據(jù)中，一般需要增加傾角和角速率信息以優(yōu)化數(shù)據(jù)分析，從而更加準(zhǔn)確地對(duì)隔水管的VIV動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析。

3)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)。風(fēng)浪、海流是反應(yīng)海洋環(huán)境的重要參數(shù)。環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)管線周圍的海流參數(shù)，其中海流流速是被廣泛應(yīng)用于隔水管響應(yīng)分析的重要指標(biāo)，可以用于VIV的評(píng)估和管線偏移估算。海流流速監(jiān)測(cè)一般分為面流速監(jiān)測(cè)和點(diǎn)流速監(jiān)測(cè)[20]。聲學(xué)多普勒剖面儀(Acoustic Doppler Current Profiler，ADCP)精度高，能滿足剖面流和點(diǎn)流速測(cè)量，是目前監(jiān)測(cè)應(yīng)用最廣的儀器，但價(jià)格昂貴。

4)位置監(jiān)測(cè)。位置監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)隔水管空間姿態(tài)剖面。目前，位置監(jiān)測(cè)主要通過(guò)對(duì)水下測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)定位，結(jié)合隔水管傾角、轉(zhuǎn)角和平臺(tái)實(shí)時(shí)GPS位置信息進(jìn)行計(jì)算，給出隔水管空間姿態(tài)剖面。如康斯伯格的4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)平臺(tái)浮箱下的雙接收系統(tǒng)完成對(duì)測(cè)點(diǎn)水聲信號(hào)的短基線定位[21]。

由于完整性監(jiān)測(cè)是一個(gè)全面的、綜合的管理評(píng)估過(guò)程，信息的完整性是基礎(chǔ)，多參數(shù)同步協(xié)同監(jiān)測(cè)是必然要求，測(cè)點(diǎn)數(shù)量越多信息越完整，分析結(jié)果越準(zhǔn)確。監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)參數(shù)的增多同樣會(huì)帶來(lái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜化與高成本化，如何折衷平臺(tái)作業(yè)效率與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)復(fù)雜度是該系統(tǒng)面向應(yīng)用的一個(gè)重要問(wèn)題。給出了2H海洋工程公司的隔水管疲勞監(jiān)測(cè)實(shí)踐情況部分統(tǒng)計(jì)[22]如表1所示，其監(jiān)測(cè)的隔水管類型包括常規(guī)鉆井隔水管(Drilling Riser，DR)、鋼懸鏈管(Steel Catenary Riser,SCR)、頂部張緊隔水管(Top Tensioned Drilling Riser，TTR)等，最深應(yīng)用2 350 m，其監(jiān)測(cè)參數(shù)的選取主要以ACC和應(yīng)變?yōu)楹诵?，輔以ADCP的海流流速、底部以及頂部?jī)A角監(jiān)測(cè)，單次測(cè)量最多可包括20個(gè)ACC測(cè)點(diǎn)和5個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。

表1 2H Offshore開(kāi)展的隔水管VIV監(jiān)測(cè)實(shí)例情況統(tǒng)計(jì)[22]

1.2 深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)模式

從監(jiān)測(cè)模式來(lái)講，可通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸獲取劃分為離線監(jiān)測(cè)、聯(lián)機(jī)監(jiān)測(cè)和無(wú)線遙感監(jiān)測(cè)3類[22]。離線監(jiān)測(cè)主要采用機(jī)械傳輸法，即將固定在隔水管外壁的監(jiān)測(cè)設(shè)備由遙控?zé)o人潛水器(Remote Operated Vehicle，ROV)卸載取回或隔水管回收時(shí)人工卸載后，將數(shù)據(jù)讀入監(jiān)控中心進(jìn)行聯(lián)機(jī)評(píng)估分析，如圖1a所示。聯(lián)機(jī)監(jiān)測(cè)主要采用有線傳輸法，即數(shù)據(jù)記錄儀采集的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜或光纜傳輸接入監(jiān)控中心聯(lián)機(jī)評(píng)估分析，如圖1b所示。無(wú)線遙感監(jiān)測(cè)采用無(wú)線傳輸方法，將數(shù)據(jù)記錄儀所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)水聲通信的方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，如圖1c所示。3種監(jiān)測(cè)模式的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表2，相較離線監(jiān)測(cè)和聯(lián)機(jī)監(jiān)測(cè)而言，無(wú)線遙感模式可以讓隔水管完整性監(jiān)測(cè)更加高效便捷，可以降低安裝成本及占用井口時(shí)間，是監(jiān)測(cè)模式的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

表2 3種傳輸模式的優(yōu)缺點(diǎn)比較

圖1 3種監(jiān)測(cè)模式示意圖

國(guó)外如2H Offshore、Kongsberg等已建立較為完善的隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中對(duì)大數(shù)據(jù)量的三維ACC、應(yīng)變參數(shù)，目前仍采用離線模式與聯(lián)機(jī)模式；無(wú)線遙感目前僅應(yīng)用于隔水管底部撓性接頭轉(zhuǎn)角[23]、防噴器(Blow-out Preventer，BOP)控制[24]和平臺(tái)定位[25]等小數(shù)據(jù)量監(jiān)測(cè)信息傳輸。盡管國(guó)外已實(shí)施了多次隔水管的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)踐，但是考慮作業(yè)成本，目前隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用推廣仍然不足。在常規(guī)情況下，平臺(tái)考慮便捷性一般僅配備動(dòng)力定位相關(guān)的的無(wú)線遙感底部轉(zhuǎn)角、BOP控制和平臺(tái)定位系統(tǒng)。然而，隨著作業(yè)水深增加，隔水管的疲勞失效風(fēng)險(xiǎn)陡增，隔水管疲勞損傷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)意義重大，具有準(zhǔn)實(shí)時(shí)優(yōu)點(diǎn)的無(wú)線遙感監(jiān)測(cè)在應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)[26-28]。2019年美國(guó)通用電氣公司申請(qǐng)了基于無(wú)線遙感技術(shù)的隔水管監(jiān)測(cè)方法美國(guó)專利[29]，但是該方法目前還未見(jiàn)在實(shí)際監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中得到定型應(yīng)用?？紤]多參數(shù)同步協(xié)同監(jiān)測(cè)下的數(shù)據(jù)獲取，在時(shí)間、帶寬和能耗等資源受限的情況下多測(cè)點(diǎn)大數(shù)據(jù)量的水聲傳輸問(wèn)題仍是無(wú)線遙感監(jiān)測(cè)面向應(yīng)用的一個(gè)挑戰(zhàn)性問(wèn)題。

1.3 深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與處理

監(jiān)測(cè)提供了隔水管在實(shí)際服役條件下的現(xiàn)場(chǎng)響應(yīng)數(shù)據(jù)，但是由于管線材料本構(gòu)關(guān)系和結(jié)構(gòu)損傷演化的非線性與隨機(jī)性，真實(shí)的結(jié)構(gòu)異常狀態(tài)通常隱藏于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之后。數(shù)據(jù)處理，即挖掘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)藏的結(jié)構(gòu)損傷信息并提取損傷敏感特征，是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)隔水管損傷識(shí)別與安全評(píng)估的基礎(chǔ)。

運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)與應(yīng)變監(jiān)測(cè)是深水隔水管完整性監(jiān)測(cè)的核心，數(shù)據(jù)方法主要有：

1)應(yīng)變類數(shù)據(jù)的處理，將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為應(yīng)力，然后利用Miner法則和應(yīng)力-壽命曲線(S-N曲線)計(jì)算疲勞。

2)運(yùn)動(dòng)類數(shù)據(jù)處理方面，因直接監(jiān)測(cè)隔水管位移存在困難，由加速度積分得到位移依然是目前工程應(yīng)用中最主要的方法。加速度到位移需2次濾波和2次積分。積分?jǐn)U大低頻誤差，而濾波器的低頻截止頻率，既不能太高將信號(hào)濾除，又不能過(guò)低而增大誤差。目前的VIV識(shí)別主要方法有[30-33]：基于峰度的VIV識(shí)別方法、基于快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform Algorithm，F(xiàn)FT)的VIV識(shí)別方法、基于Welch方法的VIV識(shí)別、基于有限元分析(Finite Element Analysis，F(xiàn)EA)的VIV識(shí)別方法、基于模態(tài)分解和重構(gòu)(Modal Decomposition and Reconstruction，MDR)的VIV識(shí)別方法等。此外，B.M.Gravier 等將希爾伯特黃變換(Hilbert-Huang Transform，HHT)[34]用于研究隔水管的響應(yīng)模態(tài)分解，分析各響應(yīng)模態(tài)的時(shí)間分布。Huang Chaojun將二階修正小波盲辨識(shí)(Wavelet Modified Second Order Blind Identification，WMSOBI)[35]用于分析VIV響應(yīng)模態(tài)，并提出復(fù)合WMSOBI分析行波振動(dòng)響應(yīng)并盲識(shí)別疲勞損傷位置。Mukundan提出了響應(yīng)重構(gòu)算法[36]，根據(jù)加速度數(shù)據(jù)得出隔水管整體的疲勞壽命。H.Mukundan[37]用相同的方法研究高次諧波對(duì)隔水管疲勞壽命的影響。T.Srivilairit和L.Manuel[38]提出經(jīng)驗(yàn)正交分解(Proper Orthogonal Decomposition，POD)來(lái)識(shí)別隔水管VIV的主模態(tài)。

3)海流數(shù)據(jù)以及位置數(shù)據(jù)主要用于VIV的評(píng)估和管線偏移估計(jì)。

目前對(duì)于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理手段仍然傳統(tǒng)，事實(shí)上隨著信息融合以及人工智能領(lǐng)域的發(fā)展，多參數(shù)融合、大數(shù)據(jù)分析將為隔水管監(jiān)測(cè)帶來(lái)新的方向，目前國(guó)內(nèi)外典型成果還未見(jiàn)報(bào)道。對(duì)于此，一方面要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累，同時(shí)應(yīng)盡早布局相關(guān)方向的研究。

2 中國(guó)深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)展

2.1 中國(guó)深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

中國(guó)深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)研究起步于“十一五”末期，由中海油研究總院牽頭，西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院海洋智能感知與網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)技術(shù)攻關(guān)與研制，復(fù)合了離線監(jiān)測(cè)模式與水聲無(wú)線遙感監(jiān)測(cè)模式，經(jīng)過(guò)“十二五”與“十三五”十多年科技攻堅(jiān)，先后解決了隔水管多點(diǎn)力學(xué)傳感、參數(shù)檢測(cè)與處理、深水無(wú)線遙感、低功耗監(jiān)測(cè)[6-10,16-17]等關(guān)鍵技術(shù)，形成了中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)核心技術(shù)成果。面向應(yīng)用需求，通過(guò)模塊化、集成化設(shè)計(jì)，研制了1套滿足3 000 m水深多點(diǎn)力學(xué)同步監(jiān)測(cè)的隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，打破了長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)外的技術(shù)壟斷，并先后在“奮進(jìn)號(hào)”“海洋石油982”“興旺號(hào)”等鉆井平臺(tái)成功開(kāi)展了多次千米以上水深的鉆井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)測(cè)，已基本具備了推廣應(yīng)用的條件。系統(tǒng)可通過(guò)模塊化集成實(shí)現(xiàn)對(duì)隔水管的振動(dòng)、位移、應(yīng)力、轉(zhuǎn)角及海流流速等參數(shù)的組合監(jiān)測(cè)，平臺(tái)中控完整性管理模塊可根據(jù)任務(wù)生成同步采集與傳輸指令，利用水聲雙向通信機(jī)遙控水下各測(cè)點(diǎn)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_(tái)完整性管理軟件數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隔水管的在線完整性分析與管理，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理框圖如圖2所示。

圖2 深水隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理框圖

2.2 深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能指標(biāo)及技術(shù)創(chuàng)新

給出了中國(guó)深水隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要性能指標(biāo)與國(guó)外2H Offshore與Konsberg監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)對(duì)比，如表3所示?？梢钥闯觯趥鞲蟹矫?，中國(guó)自主研發(fā)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已具備全參量的同步傳感能力，相比國(guó)外公司產(chǎn)品監(jiān)測(cè)參數(shù)更加完整；對(duì)于監(jiān)測(cè)模式則以水聲無(wú)線遙感監(jiān)測(cè)模式為主，復(fù)合離線監(jiān)測(cè)模式的同步存儲(chǔ)，監(jiān)測(cè)模式更加靈活；為了避免與“奮進(jìn)號(hào)”等平臺(tái)配備的Konsberg動(dòng)力定位系統(tǒng)相互干擾，特別區(qū)分了水聲通信的調(diào)制方式與通信頻段。其他主要的功能參數(shù)如下：

表3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)對(duì)比

1)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前耐壓殼體結(jié)構(gòu)可以滿足3 000 m水深工作要求，配備的水聲通信系統(tǒng)最大傳輸距離已超過(guò)6 000 m，后續(xù)再研制5 000 m深水工作僅需優(yōu)化耐壓殼體即可。

2)供電系統(tǒng)可支持監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間大于60 d(數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)周期60 min)。

3)底部?jī)A角監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有預(yù)警功能，當(dāng)?shù)撞績(jī)A角超過(guò)設(shè)定值后水下裝置自主切換至預(yù)警模式，以1 s周期持續(xù)向平臺(tái)發(fā)送實(shí)時(shí)角度信息。

4)具備定向遙控及監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)數(shù)量可擴(kuò)展功能。

主要關(guān)鍵技術(shù)如下：

1)雙向遙控的隔水管多點(diǎn)力學(xué)同步監(jiān)測(cè)技術(shù)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行體系化軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化了系統(tǒng)各個(gè)功能模塊工作模式，采用常規(guī)監(jiān)測(cè)模式與預(yù)警模式，通過(guò)雙向遙控實(shí)現(xiàn)功能開(kāi)啟、切換、關(guān)閉等。提升了對(duì)重點(diǎn)區(qū)域、關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)的靈活性，拓展了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用功能，提升監(jiān)測(cè)的效率與效能。

2)3 000 m水深多測(cè)點(diǎn)有限帶寬信息傳輸復(fù)用技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括有限帶寬時(shí)分復(fù)用技術(shù)、3 000 m水深耐壓封裝技術(shù)和3 000 m水深通信傳輸技術(shù)。在通信帶寬極窄條件下，采用高效的信號(hào)處理技術(shù)，避免了多測(cè)點(diǎn)之間的信號(hào)干擾，誤碼率仍能夠達(dá)到數(shù)據(jù)級(jí)通信要求。

3)深水FBG應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)。建立了溫度和壓力補(bǔ)償條件下的應(yīng)力、應(yīng)變理論模型，使用全金屬封裝替代環(huán)氧樹(shù)脂封裝試制傳感器，大大改善了傳感器的滯后性和蠕變性。內(nèi)部封裝結(jié)構(gòu)中雙層膠點(diǎn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得傳感器的設(shè)計(jì)耐壓達(dá)30 MPa，并使得水壓不會(huì)直接作用在光柵上，提高了傳感器的生存能力。

4)水下信息處理裝置的低功耗技術(shù)。通過(guò)選擇低功耗的芯片和睡眠/喚醒的低功耗的工作模式2種方式來(lái)降低監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功耗，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)時(shí)的功耗為0.075 W，睡眠時(shí)的功耗為0.005 W。

5)模塊化集成技術(shù)。采用模塊化設(shè)計(jì)，分別研制了渦激振動(dòng)測(cè)量模塊、轉(zhuǎn)角監(jiān)測(cè)模塊、流速測(cè)量模塊、應(yīng)力測(cè)量模塊、電源模塊、深水垂直通信模塊、平臺(tái)顯控模塊、GPS/北斗定位模塊等。在模塊化的基礎(chǔ)上，用戶可以根據(jù)需求自由將若干參數(shù)組合監(jiān)測(cè)，不僅可以用于隔水管疲勞壽命分析，還可以對(duì)管線姿態(tài)進(jìn)行預(yù)警。可支持設(shè)定離線監(jiān)測(cè)模式和無(wú)線遙感監(jiān)測(cè)模式，每個(gè)測(cè)點(diǎn)最大支持3個(gè)外部獨(dú)立數(shù)據(jù)接口。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前在純離線監(jiān)測(cè)模式下最大支持配置3種獨(dú)立的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)；離線監(jiān)測(cè)模式下，系統(tǒng)可以自主采存監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；無(wú)線遙感監(jiān)測(cè)模式可支持2種獨(dú)立的傳感器和外伸獨(dú)立的水聲傳輸模塊，實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)測(cè)信息至平臺(tái)中控完整性管理軟件。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)任務(wù)任意配置多傳感器組合監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)模式更加靈活，自由度更高。

6)系統(tǒng)耐壓殼體及夾裝工具設(shè)計(jì)、優(yōu)化、防腐技術(shù)?？紤]系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)，采用航空鋁材整削加工，通過(guò)設(shè)置堆場(chǎng)與月池協(xié)作的安裝模式，單個(gè)測(cè)點(diǎn)的月池作業(yè)時(shí)間不超過(guò)10 min，大幅降低了井口占用時(shí)間；通過(guò)對(duì)比測(cè)試新的防腐蝕保護(hù)方法，對(duì)各測(cè)點(diǎn)均增加陽(yáng)極保護(hù)措施和涂裝技術(shù)，從2018年“奮進(jìn)號(hào)”試驗(yàn)結(jié)果看，試驗(yàn)系統(tǒng)回收后無(wú)明顯腐蝕。

2.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)海試情況

隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已先后在“奮進(jìn)號(hào)”“海洋石油982”和“興旺號(hào)”等鉆井平臺(tái)完成了多次千米以上水深的監(jiān)測(cè)作業(yè)。

1)2012年7月于“奮進(jìn)號(hào)”鉆井平臺(tái)，通過(guò)操控平臺(tái)移動(dòng)對(duì)第一代原型樣機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。試驗(yàn)?zāi)康氖窃O(shè)計(jì)鉆井平臺(tái)通過(guò)移動(dòng)對(duì)隔水管傾角進(jìn)行測(cè)試——平臺(tái)向前移動(dòng)約12m，傾角變化大約為1°。試驗(yàn)人員通過(guò)無(wú)線遙感方式對(duì)平臺(tái)移動(dòng)產(chǎn)生的隔水管傾斜進(jìn)行了傾角實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果與平臺(tái)Konsberg監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比(Konsberg井口傾角測(cè)量結(jié)果為0°→0.9°→0.1°，樣機(jī)水下60 m測(cè)試結(jié)果為0°→0.85°→0.10°)，驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性。

2)2014年10月至12月，再次于“奮進(jìn)號(hào)” 鉆井平臺(tái)，對(duì)隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程樣機(jī)(第二代樣機(jī))進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。該次試驗(yàn)分別在水下布放VIV+流速監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)以及應(yīng)力+VIV監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，2個(gè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。VIV傳感模塊、無(wú)線通信模塊、水下控制模型以及電源模塊集成為一個(gè)監(jiān)測(cè)裝置，流速監(jiān)測(cè)模塊(ADCP)采用外伸支架的方式安裝以期更準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)流場(chǎng)變化，應(yīng)力監(jiān)測(cè)模塊(FBG)通過(guò)剛性連接，其監(jiān)測(cè)原理與加裝現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。

圖3 監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

圖4 布拉格光纖光柵(FBG)的隔水管應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)

測(cè)點(diǎn)每間隔1h同步采集隔水管的振動(dòng)、應(yīng)力、流速等參數(shù)，通過(guò)水聲通信機(jī)分時(shí)傳回監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這是該系統(tǒng)首次在超過(guò)千米的水深作業(yè)條件下開(kāi)展的隔水管監(jiān)測(cè)海上試驗(yàn)，并成功獲取了完整的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，測(cè)試了安裝方法的可行性與實(shí)效性、發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)在水中工作的可靠性等，驗(yàn)證了系統(tǒng)樣機(jī)的監(jiān)測(cè)性能，為隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的定型和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。試驗(yàn)中圍繞信息傳輸?shù)目煽啃砸喟l(fā)現(xiàn)了隔水管浮力塊遮擋問(wèn)題，在隔水管一定姿態(tài)下通信鏈路存在不可靠的情況?；诖耍罄m(xù)通過(guò)將水聲通信模型分離的方式進(jìn)行優(yōu)化，利用固定外伸式支架解決了遮擋的問(wèn)題。

3)2015年7月25日至8月16日對(duì)正在進(jìn)行鉆井作業(yè)(水深1 380 m)的“興旺號(hào)”鉆井平臺(tái)完成了6個(gè)測(cè)點(diǎn)的同步力學(xué)監(jiān)測(cè)作業(yè)。此次海試是深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布放測(cè)點(diǎn)最多、監(jiān)測(cè)參數(shù)最完整的一次全作業(yè)周期海上試驗(yàn)。在模塊化設(shè)計(jì)下，分離了水聲通信模塊，根據(jù)監(jiān)測(cè)任務(wù)配置了7 套工程樣機(jī)組合監(jiān)測(cè)設(shè)備，海上試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖5所示。通過(guò)采用外伸式通信機(jī)，有效地規(guī)避了隔水管浮力塊遮擋問(wèn)題，保證了水下通信機(jī)的姿態(tài)保持問(wèn)題，確保穩(wěn)定地發(fā)射和接收數(shù)據(jù)，同時(shí)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)模式也可以更加的靈活。

圖5 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多傳感組合集成的監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

本次海試完成了對(duì)隔水管下放、連接、鉆井作業(yè)、拖航和提升各階段的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用時(shí)分復(fù)用技術(shù)實(shí)時(shí)獲取了各測(cè)點(diǎn)在所有階段完整的VIV、應(yīng)力、底部轉(zhuǎn)角、流速、上部撓性接頭轉(zhuǎn)角以及井口方位等數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)了與隔水管完整性管理軟件之間的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳遞，通過(guò)對(duì)峰度和頻譜分析可觀測(cè)到隔水管在不同時(shí)刻發(fā)生了多模態(tài)VIV振動(dòng)。底部?jī)A角數(shù)據(jù)，3 min采集1次，正常情況下每小時(shí)傳輸1次，預(yù)警狀態(tài)下，連續(xù)發(fā)送。從7月29日到8月16日的全周期角度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖6所示，在整個(gè)海試期間，隔水管底部轉(zhuǎn)角一直在安全范圍內(nèi)，沒(méi)有預(yù)警情況發(fā)生?？梢钥吹皆O(shè)備入水、下隔水管、BOP坐底、常規(guī)作業(yè)、臺(tái)風(fēng)影響和起隔水管整個(gè)過(guò)程中角度變化情況，同時(shí)在過(guò)程中與平臺(tái)Konsberg監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。以水下2號(hào)測(cè)點(diǎn)為例，給出全周期監(jiān)測(cè)的隔水管每日應(yīng)力統(tǒng)計(jì)情況如圖7所示。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：在下放及回收隔水管時(shí)應(yīng)力總體波動(dòng)較大，BOP坐底后相對(duì)應(yīng)力波動(dòng)較小，隔水管底部(測(cè)點(diǎn)2)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果總體小于上部(測(cè)點(diǎn)4)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果。

圖6 作業(yè)期間隔水管底部?jī)A角的監(jiān)測(cè)結(jié)果及對(duì)比驗(yàn)證

圖7 作業(yè)期間隔水管應(yīng)力監(jiān)測(cè)情況

此外，依托相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)一步推廣應(yīng)用于海底管線懸跨監(jiān)測(cè)[40]、防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急狀態(tài)下的隔水管軟懸掛監(jiān)測(cè)[41]、水下溢流監(jiān)測(cè)等?！笆濉逼陂g核心突破了雙向遙控關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)平臺(tái)中控與各監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)上下行無(wú)線通信遙控傳輸協(xié)議體系，大大增加了對(duì)重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)的靈活性。在此基礎(chǔ)上，以美國(guó)石油協(xié)會(huì)API標(biāo)準(zhǔn)定型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各模塊，并在“奮進(jìn)號(hào)”“海洋石油982”等鉆井平臺(tái)成功開(kāi)展了3次應(yīng)用試驗(yàn)，目前正在積極開(kāi)展多井連續(xù)監(jiān)測(cè)、軟懸掛防臺(tái)應(yīng)急監(jiān)測(cè)[42]等應(yīng)用驗(yàn)證。

2.4 隔水管典型狀態(tài)下的VIV分析

由圖6可知，隔水管在入水下放、連接作業(yè)等狀態(tài)下底部?jī)A角變化具有明顯的差異性，其中隔水管下放過(guò)程中角度變化相對(duì)平穩(wěn)，BOP坐底期間狀態(tài)有明顯的躍變，連接狀態(tài)(常規(guī)作業(yè))時(shí)角度波動(dòng)相對(duì)較大。因此本節(jié)圍繞實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分別對(duì)隔水管入水下放中間狀態(tài)、BOP對(duì)接懸掛狀態(tài)以及常規(guī)作業(yè)期間的連接狀態(tài)進(jìn)行VIV分析，認(rèn)知完整作業(yè)期間隔水管典型狀態(tài)下的VIV激勵(lì)特性。給出了隔水管系統(tǒng)的固有頻率如表4所示，其為評(píng)估固有頻率是否被VIV激勵(lì)的依據(jù)。

表4 深水鉆井隔水管系統(tǒng)的固有頻率

1)隔水管入水下放狀態(tài)的VIV分析。

選取測(cè)點(diǎn)BOP位于中間深度時(shí)的一組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采樣頻率5 Hz，分別對(duì)加速度傳感器水平x軸(ACCX)和y軸(ACCY)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)，結(jié)合流速數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析，搜索VIV特征參數(shù)，分析每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻譜特征和數(shù)量，信號(hào)頻率不滿足VIV的約束條件。因此，此時(shí)隔水管未發(fā)生VIV現(xiàn)象。

2)隔水管懸掛狀態(tài)下的VIV分析。

當(dāng)全部隔水管單根、配長(zhǎng)安裝完畢，BOP位于井口附近，尚未與井口連接時(shí)，即為懸掛狀態(tài)。對(duì)x、y軸加速度數(shù)據(jù)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)分析，搜索VIV特征參數(shù)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度為86°時(shí)，對(duì)其進(jìn)行特征提取，結(jié)果見(jiàn)表5，表中F1、F2代表頻率(Hz)；A1、A2代表加速度振幅(m/s2)。根據(jù)流速特征，對(duì)其進(jìn)一步分析，可知ACCX-F1約為ACCY-F1的8倍，可知其是ACCY-F1的8次諧波，進(jìn)而斷定ACCY-F1為垂直海流方向(CF方向)振動(dòng)，ACCX-F1為海流流向(IL方向)振動(dòng)，其他參數(shù)不滿足VIV約束條件。最后根據(jù)ACCX-F1和ACCY-F1，重構(gòu)VIV如圖8所示，將其CF方向振動(dòng)頻率與表格4中的隔水管固有頻率對(duì)比進(jìn)行模態(tài)判別，發(fā)現(xiàn)其介于第1～2階固有頻率之間，與第1階固有頻率相距較近，所以第1階固有頻率被激勵(lì)而參與VIV。同理，IL方向振動(dòng)頻率近似等于第19階固有頻率，所以第18～20階固有頻率可能被激勵(lì)。識(shí)別結(jié)果為隔水管VIV發(fā)生鎖定(Lock-in)現(xiàn)象。

表5 懸掛狀態(tài)隔水管數(shù)據(jù)的特征提取結(jié)果

圖8 懸掛狀態(tài)鉆井隔水管VIV識(shí)別結(jié)果

3)隔水管連接狀態(tài)下的VIV分析。

選取多組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分別對(duì)其x、y軸加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)分析，搜索并提取VIV特征參數(shù)，其中存在未識(shí)別VIV狀態(tài)，如圖9所示，分別為其中4組識(shí)別的VIV結(jié)果重構(gòu)。可以看出，其加速度軌跡表現(xiàn)為不同的形態(tài)，其中圖9b不能稱為嚴(yán)格意義上的VIV，從圖9d中，可以發(fā)現(xiàn)一種水滴形狀的VIV加速度軌跡，其與文獻(xiàn)[39]中VIV模型試驗(yàn)結(jié)果相符。

圖9 連接狀態(tài)鉆井隔水管VIV識(shí)別結(jié)果

海上試驗(yàn)結(jié)果表明：深水隔水管服役期間，VIV的發(fā)生是概率事件，非必然事件，但發(fā)生的概率較高。其中，隔水管VIV發(fā)生是概率事件的結(jié)論與BP[27]的監(jiān)測(cè)結(jié)論相同。

3 中國(guó)深水隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展思考

經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，圍繞中國(guó)深水隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)研究已取得矚目的成果，中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的深水隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也即將邁入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。在分析國(guó)外相關(guān)技術(shù)，并結(jié)合我們?cè)诤Ｉ显囼?yàn)現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，以及中國(guó)海洋石油工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，在今后的工作中，給出以下發(fā)展的思考與建議。

3.1 監(jiān)測(cè)設(shè)備小型化與輕型化

監(jiān)測(cè)設(shè)備的小型化與輕型化是需要著重考慮的問(wèn)題，主要考慮數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及設(shè)備安裝兩方面。對(duì)于數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，隔水管自身的質(zhì)量與附加質(zhì)量是分析隔水管的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特別是渦激振動(dòng)的重要參數(shù)。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)設(shè)備硬連接于管線外壁，增加了相應(yīng)位置的附加質(zhì)量，將影響管線的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，所以為保證動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)不失真，監(jiān)測(cè)設(shè)備的質(zhì)量應(yīng)盡可能小。設(shè)備的安裝必須滿足可靠性、簡(jiǎn)便性及安全性等3個(gè)指標(biāo)。首先，監(jiān)測(cè)設(shè)備與管線之間確保硬連接，在管線長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)中不松動(dòng)、不脫落；其次，海洋工程的作業(yè)計(jì)費(fèi)以分鐘為單位，價(jià)格高昂，縮短安裝時(shí)間就是提高效益，設(shè)備務(wù)必要便于操作；最后，隔水管處于運(yùn)動(dòng)中，監(jiān)測(cè)設(shè)備的體積與質(zhì)量過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致其安裝和拆卸極為不便，裝卸過(guò)程中一旦發(fā)生裝備墜落，撞擊到其他部件，也將造成嚴(yán)重事故。

3.2 監(jiān)測(cè)智能化

近年來(lái)，隨著“數(shù)字海洋”向“智慧海洋”的快速推進(jìn)，更高效、更智能的監(jiān)測(cè)方式成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。從發(fā)展的角度看，智能監(jiān)測(cè)是深水隔水管監(jiān)測(cè)的未來(lái)方向。2020年，國(guó)家自然科學(xué)基金委將《油氣領(lǐng)域人工智能基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)》列入重點(diǎn)項(xiàng)目領(lǐng)域指南，這吹響了中國(guó)對(duì)油氣開(kāi)發(fā)智能監(jiān)測(cè)的新號(hào)角。在中國(guó)當(dāng)前深水隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，新的智能在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展需要被重視，在科技進(jìn)步不斷發(fā)展的同時(shí)，著眼未來(lái)發(fā)展方向的提前布局是中國(guó)趕超國(guó)外海洋強(qiáng)國(guó)的必由之路。綜合國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理手段仍然比較單一，事實(shí)上隨著信息融合以及人工智能領(lǐng)域的快速發(fā)展，隔水管完整性監(jiān)測(cè)智能化發(fā)展必將要成為新的方向。發(fā)展智能化在線監(jiān)測(cè)的前提是大數(shù)據(jù)的累積，但是現(xiàn)階段實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的積累仍然很少，這需要加大監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在各石油平臺(tái)的應(yīng)用推廣，同時(shí)對(duì)智能在線監(jiān)測(cè)的相關(guān)研究也要盡早布局。

4 結(jié)束語(yǔ)

隔水管監(jiān)測(cè)是為深水油氣鉆采提供安全保障的一項(xiàng)前瞻性的跨學(xué)科技術(shù)。本文圍繞中國(guó)深水鉆井隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用，系統(tǒng)地介紹了深水隔水管監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)展情況。多次監(jiān)測(cè)作業(yè)的成功實(shí)施不僅為深水鉆井隔水管的安全作業(yè)提供了可靠的技術(shù)保障，也為隔水管的完整性管理提供了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。“十三五”期間，雙向遙控關(guān)鍵技術(shù)取得突破，通過(guò)設(shè)計(jì)平臺(tái)中控與各監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)上下行無(wú)線通信遙控傳輸協(xié)議體系，大大增加了對(duì)重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)的靈活性，拓展監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用功能，提升了監(jiān)測(cè)的效率與效能。此外，依托相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)一步推廣應(yīng)用于海底管線懸跨監(jiān)測(cè)、防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急狀態(tài)下的隔水管軟懸掛監(jiān)測(cè)、水下溢流監(jiān)測(cè)等。今后將進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其技術(shù)成果的應(yīng)用推廣，積極布局開(kāi)展對(duì)智能在線監(jiān)測(cè)的相關(guān)研究。