Прокладка и контроль положения подводного трубопровода
При эксплуатации подводных участков нефте- и газопроводов необходимы регулярные технические инспекции для контроля состояния тела трубы и ее опор. Технология обследования подводного трубопровода с использованием гидролокатора бокового обзора (ГБО) характеризуется высокой степенью автоматизации, информативностью, оперативностью и низкими трудозатратами по сравнению с традиционными способами, основанными на применении подводных аппаратов или водолазов.
Зачастую подводные трубопроводы проложены прямо по дну или в мелких траншеях. Воздействие течений может приводить к эрозии дна и образованию больших участков провисания трубопровода, которые могут вызвать недопустимые поперечные нагрузки на тело трубы. Поэтому эксплуатация таких трубопроводов предусматривает регулярные технические инспекции. Такое обследование может осуществляться либо визуально с помощью подводного аппарата или водолаза, либо с помощью ГБО.
При проектировании и строительстве трубопроводов способность ГБО давать весьма подробную рельефную картину дна, а также обнаруживать препятствия используется при определении оптимального пути прокладки подводного трубопровода. Поскольку мутная вода для акустического сигнала прозрачна, ГБО эффективен также в ходе сооружения подводных трубопроводов и морских нефтяных платформ.
Автоматизированная интерпретация изображения ГБО для определения участков провисания трубопровода является большим преимуществом акустической съемки, значительно повышающим эффективность контроля трубопроводов. В отличие от интерпретации оператором-геофизиком, такая интерпретация не страдает провалами внимания и спадом производительности в ночное время. Она опирается на формализованные критерии, причем разработчики ПО предпочитают опираться на методы математической статистики и теории вероятностей, позволяющие количественно оценить производительность системы. Однако интерпретация человеком опирается на более широкий контекст. Это позволяет распознать ситуацию, связанную с возможными дорогостоящими мероприятиями по спуску подводного аппарата и мобилизации ремонтной команды, и сконцентрировать внимание на таких участках. Автоматическая интерпретация при этом используется как фильтр данных, где внимание человека привлекается к участкам, где вероятность обнаружения провисания достаточно велика. Алгоритмы фильтрации основаны на отслеживании с помощью робастной статистики более 30 различных переменных, описывающих состояние трубопровода. Используются также другие методы обработки изображений. Например, отражение высокой интенсивности с отбрасываемой глубокой акустической тенью отслеживается с прогнозированием положения трубы. Этот метод незаменим в случае, когда труба на подводном участке местами погребена под грунтом, а местами выходит на поверхность дна.
Вместе с тем, естественно, такая автоматизация имеет ряд ограничений. Первое — это предположение ровного дна, типичное для всех ГБО. Если труба уложена в углубление с наклонными стенками, то отбрасываемая ею акустическая тень на наклонную стенку углубления и сильное отражение сигнала от этой стенки не будут давать возможность оценить ее высоту и провисание. Второе ограничение — это ненадежная интерпретация изображений труб диаметром менее 15 см, которые вызывают трудности и у человека. Чем выше рабочая частота ГБО, тем выше разрешение и качество изображения. Поэтому для труб малого диаметра следует рассматривать высокочастотные варианты ГБО, с рабочей частотой более 250 кГц.
ГБО становятся в последнее время широко востребованным гидрографическим оборудованием. Внедрение таких систем позволит более качественно и оперативно осуществлять инспекцию подводных участков трубопроводов, что безусловно позитивно отразится на их безопасности и эффективности эксплуатации.
