張磊

（中海石油（中國）有限公司海南分公司工程技術(shù)作業(yè)中心，海南 ?？?570100）

進(jìn)入21 世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對能源的需求也在不斷地增加，尤其是我國在21 世紀(jì)隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對能源的需求不斷增加，加之我國城市化以及人口增加的影響，對能源的需求就更多，隨之對我國的能源開發(fā)要求較高。而在能源的開發(fā)中，不僅有陸地能源開發(fā)，也有海洋能源，海洋能源開發(fā)主要是在海洋上進(jìn)行能源開采，需要海上鉆井平臺進(jìn)行作業(yè)操作，而在海上鉆井平臺作業(yè)中，測深儀是其中的重要儀器，利用測深儀對海洋能源開發(fā)的區(qū)域進(jìn)行勘探和深度測量，進(jìn)而為海洋能源開發(fā)提供儀器支持。

1 海上鉆井平臺概述

在海洋能源的開發(fā)和勘探中，海上鉆井平臺是其中的重要作業(yè)平臺，在進(jìn)行作業(yè)的過程中，由于其平臺采用的都是全球最先進(jìn)的裝備和技術(shù)，在進(jìn)行作業(yè)的過程中，對操作人員的技術(shù)要求也較高，海上鉆井平臺就是在海上進(jìn)行作業(yè)的過程中會涉及一些鉆井的環(huán)節(jié)，這就需要實(shí)施鉆井作業(yè)，鉆井的設(shè)備有鉆井系統(tǒng)、輔助設(shè)備以及生活設(shè)施等，而隨著海上區(qū)域不同，其差別也較大，涉及的鉆井平臺也不一樣，常見的海上鉆井平臺主要有自升式平臺、半潛式平臺、深海鉆井船等類型，不同的類型在操作的過程中也需要不同的技術(shù)，但是，在進(jìn)行操作的過程中，由于各種因素的影響其作業(yè)風(fēng)險較大，首先，高壓就是一個影響海上鉆井平臺的重要因素；其次，就是結(jié)構(gòu)碰撞損傷也是一方面，在進(jìn)行海上作業(yè)的過程中，海上的設(shè)施不只是一個，設(shè)施較多有些都在航道附近，海上鉆井平臺的設(shè)施在進(jìn)行作業(yè)的過程中，可能存在一些碰撞的情況，這都會造成相應(yīng)的風(fēng)險，同時在海洋上進(jìn)行作業(yè)的過程中，由于海洋的海況不穩(wěn)定，有時會遇到海風(fēng)等惡劣天氣，平臺設(shè)備在作業(yè)的過程中受到這些不穩(wěn)定海況的影響，就會無法穩(wěn)定運(yùn)行，加上化學(xué)物質(zhì)危害、密閉空間、噪聲以及一些設(shè)備在作業(yè)和運(yùn)行的過程中有些易燃物的擴(kuò)散會導(dǎo)致爆炸，這些都是可能出現(xiàn)作業(yè)風(fēng)險的重要因素。因此，在海上鉆井平臺的作業(yè)中，要加強(qiáng)對各個作業(yè)環(huán)節(jié)的監(jiān)督，對一些主要人員的崗位職責(zé)、任職資格和培訓(xùn)等方面進(jìn)行嚴(yán)格審查，并提高海上鉆井平臺的操作技術(shù)水平，這樣才能減少海上作業(yè)風(fēng)險的發(fā)生，進(jìn)而提高海上能源的開發(fā)。

2 測深儀技術(shù)概述

2.1 聲吶系統(tǒng)

在測深儀技術(shù)中，聲吶系統(tǒng)作為其中的重要系統(tǒng)之一，在進(jìn)行海上作業(yè)的過程中具有重要的作用。在進(jìn)行海上鉆井的工作中，需要提前對作業(yè)的區(qū)域進(jìn)行勘探，在進(jìn)行勘探的過程中，對海上的目標(biāo)進(jìn)行識別和跟蹤也是其中的重要環(huán)節(jié)，聲吶就是借助聲波在術(shù)中傳播速度快以及衰減小的特點(diǎn)對海上的目標(biāo)進(jìn)行搜索、定位、識別和跟蹤，在搜索定位識別和跟蹤的過程中，聲吶系統(tǒng)會根據(jù)是否發(fā)出聲波信號進(jìn)行判斷，主要有主動式聲吶和被動式聲吶，利用聲吶系統(tǒng)在海上鉆井的過程中用于回聲測量、聲音導(dǎo)航和定位，這樣在遇到惡劣的海上環(huán)境時，可以提供安全技術(shù)保障，并保障海上鉆井工作的正常作業(yè)。

2.2 回聲測量系統(tǒng)

在測深儀中，回聲測量系統(tǒng)也是其中的一個重要系統(tǒng)，在回聲測量系統(tǒng)中，主要是利用回聲聲波的原理對深度進(jìn)行測量，常說的聲波原理主要是利用發(fā)聲體的振動在空氣或其他物種中傳播的物質(zhì)，這種傳播物質(zhì)就叫作聲波，我們?nèi)粘Ｖ械穆暡軌蚪柚煌慕橘|(zhì)向周邊進(jìn)行傳播，這種聲波是一種縱波是彈性介質(zhì)中傳播者的壓力振動，其產(chǎn)生的聲波根據(jù)不同的頻率分為次聲波、可聞聲波和超聲波等，其中超聲波在日常生活中應(yīng)用得較多，回聲測深儀的聲波的頻率大多在20 ～200kHz 千，但是在水中由于受到各種因素的影響其聲波的傳播速度也存在不同，其中回聲測聲儀就是利用聲波在水中的反射對水深進(jìn)行測量的一種設(shè)備和技術(shù)，也是目前水深測量中常用的一種水深導(dǎo)航儀器?；芈暅y深儀主要是由顯示單元、發(fā)射系統(tǒng)、發(fā)射換能器、接收換能器、接收系統(tǒng)以及電源設(shè)備等構(gòu)成，其設(shè)備的換能器主要是安裝在鉆井平臺的底部，通過鉆井平臺上的換能器向海底發(fā)射聲波，并接收海底反射的聲波，然后通過鉆井平臺記性信號處理，并對海底深度進(jìn)行系統(tǒng)的計算，這樣就可以通過計算出鉆井平臺底部與海底之間的距離，如果需要精確的深度測量數(shù)據(jù)，就需要通過處理單元進(jìn)行計算，圖1 是回聲測深儀表系統(tǒng)的原理圖。

圖1 回聲測深儀表系統(tǒng)工作原理示意圖

但是，回聲測深儀在進(jìn)行操作的過程中，測深的范圍需要根據(jù)作業(yè)項目的水深進(jìn)行操作并在深度的計算中，其數(shù)據(jù)計算的精確要符合作業(yè)項目的數(shù)據(jù)計算精確范圍要求，除此以外，回聲測深儀的工作頻率和最大發(fā)射功率的參數(shù)以及設(shè)備的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)都符合相關(guān)要求。

3 測深儀在海上鉆井平臺上的應(yīng)用

3.1 準(zhǔn)備工作

在海上鉆井平臺上準(zhǔn)備工作是測深儀在使用中的重要內(nèi)容，測深儀作為海上鉆井作業(yè)中常用的儀器，在使用的過程中并不是直接使用，需要滿足相關(guān)的規(guī)范和法規(guī)要求進(jìn)行操作和使用。首先，在海洋上進(jìn)行鉆井作業(yè)，其海洋屬于全球共有的資源，在海上鉆井平臺上使用測深儀需要滿足《國際海上人命安全公約》的相關(guān)要求，根據(jù)其公約的內(nèi)容和要求科學(xué)使用測深儀，這樣可以避免引起國際爭端，同時，在鉆井平臺上使用測深儀要滿足相關(guān)法規(guī)的要求，并滿足船級社規(guī)范以及項目建造技術(shù)規(guī)格書的相關(guān)要求才能使用，因此，測深儀在海上鉆井平臺的使用中并不是可以毫無規(guī)范和法規(guī)就可以使用，需要在合法合規(guī)的要求下才能使用測深儀。

3.2 安裝要求

在海上鉆井作業(yè)中，測深儀在使用前需要對換能器在海上鉆井平臺上進(jìn)行安裝，在安裝的過程中，需要根據(jù)科學(xué)的安裝要求操作，這樣才能保障測深儀在水深高度的測量中獲取精確的數(shù)據(jù)。在測深儀中，換能器不僅是精密的前端信號傳感器，也是測深儀中的重要儀器，需要安裝到海上鉆井平臺上。在安裝的過程中，要避免重壓、裸露在空氣中和跌落，并小心處理，將換能器表面做好防護(hù)，并在工程師技術(shù)和安裝指導(dǎo)文件下對換能器進(jìn)行安裝、運(yùn)輸和操作，在換能器的安裝中，要將其安裝在甲板之間的電纜并盡量敷設(shè)在不銹鋼材質(zhì)的電纜管內(nèi)，測深儀的機(jī)殼、連接電纜和電纜管需要進(jìn)行接地安裝，同時，換能器在選擇安裝位置時，要根據(jù)海上鉆井項目的實(shí)際情況進(jìn)行確定，并盡量安裝在鉆井平臺底部相對平坦的位置，檢修閥門配置需要根據(jù)項目建造技術(shù)規(guī)則書決定是否安裝，并對閥門的規(guī)格、材質(zhì)和尺寸等參數(shù)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整滿足操作的安全穩(wěn)定。在測深儀的安裝中，海上鉆井平臺的底部大多為壓載水艙，可以設(shè)置獨(dú)立艙室安裝回聲測深儀換能器，并在電源電纜的安裝中根據(jù)海上鉆井平臺的電源配置選擇相應(yīng)的型號，并要根據(jù)電壓降和電網(wǎng)波動對其進(jìn)行安裝，此外，要根據(jù)海上鉆井平臺的環(huán)境參數(shù)如環(huán)境溫度以及防護(hù)等級等進(jìn)行設(shè)備的安裝，這樣可以便于操作。

3.3 地貌探測

在海上鉆井平臺中，測深儀對測量區(qū)域的海底地貌進(jìn)行探測也是其中的重要環(huán)節(jié)。在海上鉆井平臺的作業(yè)中，許多鉆井工作都涉及海底的作業(yè)，在進(jìn)行作業(yè)的過程中，如果海底的地貌較為復(fù)雜，這就需要采用高科技的鉆井技術(shù)，這樣才能保障鉆井工作的高效率完整，需要對海底的地貌進(jìn)行探測尤其是在一些油氣勘探開發(fā)的工程項目中。因此，在海上項目的作業(yè)中，油氣勘探工程項目在進(jìn)行作業(yè)前需要進(jìn)行早期的評估工作，利用回聲測深儀器不僅要對需要勘探的海洋區(qū)域的水深進(jìn)行測量，也要對海底的地形和地貌等進(jìn)行精確的測量，測量后，對水深、地形地貌等數(shù)據(jù)進(jìn)行精確計算，并將其測量的數(shù)據(jù)作為鉆井平臺挑選合適設(shè)備的重要數(shù)據(jù)依據(jù)。同時，在進(jìn)行海上鉆井工作中，由于不同海洋區(qū)域其深度和地形地貌是不同的，這就需要在換到另一個海洋區(qū)域后，重新借助測深儀對水深高度和地形地貌進(jìn)行測量，在進(jìn)行測量的過程中要對測量技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格要求，并對水深高度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果測量出的深度不符合作業(yè)要求，要及時進(jìn)行調(diào)整保障海上鉆井作業(yè)的正常進(jìn)行。

3.4 數(shù)據(jù)計算

在完成水深高度和地形地貌的測量后，要對其數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，在數(shù)據(jù)計算中對樁腿入泥的深度進(jìn)行計算也是其中的重點(diǎn)。在海上作業(yè)中，海上鉆井平臺作業(yè)都需要將樁腿打入海洋中，這就需要對樁腿的入泥深度進(jìn)行計算，在計算樁腿入泥深度中，要先將自升式的鉆井平臺托運(yùn)到預(yù)定的井位后下降樁腿將樁腿插入海底的泥土中，在海底泥土對樁腿的阻力等于或者超過壓樁荷載時樁腿就要靜止，樁腿末端的樁靴在完整的插入海底后，要以最大的壓載能力進(jìn)行壓載固定，這樣可以保障海上鉆井平臺的定位穩(wěn)定，這時就可以借助回聲測深儀對樁腿入泥的深度進(jìn)行測量和計算，鉆井船在海上航行或者漂浮的過程中會遇到安全風(fēng)險，需要在鉆井船上安裝測深儀，可以利用測深儀對作業(yè)的水深高度進(jìn)行實(shí)時精確掌握和監(jiān)測，這樣可以保障鉆井船的安全可靠運(yùn)行，也能夠避免鉆井船在其他海上區(qū)域作業(yè)中存在安全風(fēng)險，并通過測深儀對水深的精確測量為其他各項系統(tǒng)的選型設(shè)計提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4 結(jié)語

總而言之，在海洋能源的開采中，需要對其開采※區(qū)域進(jìn)行勘探和深度測量，通過勘探和測量，為后續(xù)的海洋能源開發(fā)提供支持，在使用測深儀進(jìn)行勘探和測量時要做好準(zhǔn)備工作，按照相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)使用，之后根據(jù)安裝要求進(jìn)行儀器安裝，避免安裝不規(guī)范引起操作事故，然后對需要勘探的區(qū)域進(jìn)行地貌探測，根據(jù)勘探的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，這樣可以為海上鉆井平臺的操作提供支持和指導(dǎo)，為海洋能源的開采提供儀器和技術(shù)支持。