一种利用重力锚进行超深水海管起始铺设方法

技术领域

本发明涉及海底管道铺设领域，具体涉及一种利用重力锚进行超深水海管起始铺设方法。

背景技术

随着深水及超深水海底管道铺设需求日益增多，传统利用大抓力锚进行深水海底管道起始铺设的方法已经不能满足要求，原因有以下几点：1. 超深水海底管道终端一般设计有水下结构物，需要高精度安装，而大抓力锚抛锚目标区域大，在超深水很难精确定位；2在超深水抛大抓力锚需要超长起始缆，拖轮很难布置3、超深水海底管线铺设有很大的上拔力，大抓力锚不满足使用要求4、 大抓力锚在布置锚及拉力试验过程中容易损伤已存的水下设施。

利用超深水吸力锚进行深水海底管道铺设作业有以下限制：1. 体积大，不方便运输；2. 需要深水高压泵，作业效率低，费用高；3. 如果海床泥质偏硬，吸力锚很难工作。

发明内容

本发明提供了一种利用重力锚进行超深水海管起始铺设方法，解决了抓力锚在超深水很难精确定位的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用重力锚进行超深水海管起始铺设方法，通过以下步骤实现， S1、在海底管道起始铺设区域布置长基线定位信标阵，并完成重力锚入水前的准备工作；S2、在水下机器人的检测和协助下，将重力锚下放到海底，并完成重力锚的精准就位；S3、将管道在管道铺设船上完成预制，并将管道下放到预定位置；S4、将管道与重力锚上连接，开始正式超深水海底管道铺设。

更进一步的，所述步骤S1中完成重力锚入水前的准备工作具体为：在重力锚上安装用于海管起始缆连接的环形扣和长基线定位信标。

更进一步的，所述步骤S2中具体步骤包括：S21、利用深水作业船上的吊机起吊重力锚入水，利用水下机器人6对重力锚1姿态、位置及首向进行监控；S22、重力锚到达预定位置的海床上方时，暂时停止下放，利用长基线定位系统和重力锚上的长基线定位信标，通过深水作业船和水下机器人调整重力锚的安装位置及首向，使重力锚能够精准的下放到预定位置；S23、改变深水作业船对重力锚的拉力，并继续下放重力锚，将重力锚固定于海底，即完成重力锚的精准就位。

更进一步的，所述步骤S3中具体步骤包括：S31、将管道的起始封头与起始缆一端连接，在起始缆的另一端连接钩子，管道的另外一端与张紧器引出的吊装锁具连接；S32、将管道下放，水下机器人对管道的起始封头进行监控，并根据长基线定位信标对管道进行初步定位，当管道的起始封头即将到达预定位置的海床时，根据长基线定位信标的信号，调整管道铺设船的位置，以确保起始封头在重力锚的正上方；S33、在管道下放的同时，在管道铺设船上进行下一根管道的预制。

更进一步的，在所述步骤S32中，在管道通过托管架时，利用托管架上的摄像头和压力传感器，监控海底管道在托管架上的姿态，避免管道上预先连接的起始缆与滚轮干涉，同时根据现场天气情况适当调整铺管主作业船首向，避免管道在托管架上产生剧烈晃动。

更进一步的，所述步骤S4具体为：利用水下机器人机械手将钩子与重力锚上环形扣连接，调整管道铺设张力和管道位置，开始正式超深水海底管道铺设。

本发明的技术效果在于：（1）本发明成功解决了超深水海底管线起始铺设大抓力锚和吸力锚使用限制的问题，及超深水海底管线垂直入水后起始铺设的问题；（2）本发明通过长基线定位系统进行高度精确定位，能够使重力锚在安装时精确落位；（3）本发明通过重力锚下落时的重力作用，使重力锚吸附在牢固的吸附在海床上，可以解决吸力锚的使用局限性。

附图说明

图1是本发明中重力锚的主视图。

图2是本发明中重力锚吊装后的示意图。

图3是本发明中重力锚在海水中下放的示意图。

图4是本发明中重力锚安装就位的示意图。

图5是本发明中管道下放的示意图。

图6是本发明中管道和重力锚连接后的示意图。

图7是本发明中开始正常海底管道铺设作业示意图。

附图标记：1-重力锚；2-信标基座；3-定位信标；4-环形扣；5-深水作业船；6-水下机器人；7-吊装锁具；8-管道；9-管道铺设船；10-起始缆；11-起始封头；12-托管架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例，如图1到图7所示，本发明公开了一种利用重力锚进行超深水海管起始铺设方法，每一步的具体实施如下。

S1、在海底管道8起始铺设区域布置长基线定位信标阵，并完成重力锚1入水前的准备工作。

在海底管道8起始铺设区域布置长基线定位信标阵，在重力锚1上安装用于海管起始缆10连接的环形扣4和长基线定位信标3。位于重力锚1上的长基线定位信标3、布置在海底的定位信标阵以及水面船上控制中心共同组成定位信标系统，能够精确定位重力锚1和管道8的位置。

S2、在水下机器人6的检测和协助下，将重力锚1下放到海底，并完成重力锚1的精准就位。

具体包括以下三步：S21、利用深水作业船5上的吊机起吊重力锚1入水，利用水下机器人6对重力锚1姿态、位置及首向进行监控；S22、重力锚1到达预定位置的海床上方时，暂时停止下放，利用长基线定位系统和重力锚1上的长基线定位信标3，通过深水作业船5和水下机器人6调整重力锚1的安装位置及首向，使重力锚1能够精准的下放到预定位置；S23、改变深水作业船5对重力锚1的拉力，并继续下放重力锚1，将重力锚1固定于海底，即完成重力锚1的精准就位。水下机器人6将监控到的信息传递给水上控制中心，使中心人员能够及时获取管道8的位置，并对管道8的位置进行调整。在S23步骤中，减小深水作业船5对重力锚1的拉力，使重力锚1利用自身重力和冲量，使其能够嵌入海床上，完成重力锚1的固定和安装。

S3、将管道8在管道铺设船9上完成预制，并将管道8下放到预定位置；

具体包括以下三步：S31、将管道8的起始封头11与起始缆10一端连接，在起始缆10的另一端连接钩子，管道8的另外一端与张紧器引出的吊装锁具7连接；S32、将管道8下放，水下机器人6对管道8的起始封头11进行监控，并根据长基线定位信标3对管道8进行初步定位，当管道8的起始封头11即将到达预定位置的海床时，根据长基线定位信标3的信号，调整管道铺设船9的位置，以确保起始封头11在重力锚1的正上方；S33、在管道8下放的同时，在管道铺设船9上进行下一根管道8的预制。其中在步骤S32中，在管道8通过托管架12时，利用托管架12上的摄像头和压力传感器，监控海底管道8在托管架12上的姿态，避免管道8上预先连接的起始缆10与滚轮干涉，同时根据现场天气情况适当调整铺管主作业船首向，避免管道8在托管架12上产生剧烈晃动。

S4、将管道8与重力锚1上连接，开始正式超深水海底管道8铺设。

利用水下机器人6机械手将钩子与重力锚1上环形扣4连接，调整管道8铺设张力和管道8位置，开始正式超深水海底管道8铺设。

如图2所示，重力锚1的顶部设有安装定位信标3的信标基座2。

本发明在实施的过程中，更具体的通过以下步骤实施：（1）在超深水海底管道8起始铺设区域布置长基线定位信标阵，在重力锚1定位信标基座2上安装长基线定位信标3，在重力锚1上预先安装用于海管起始缆10连接的环形扣4；（2）利用深水作业船5吊机起吊重力锚1入水，利用水下机器人6对重力锚1姿态、位置及首向进行监控，并将检测数据传送至水上控制中心，并根据回收数据通过回收机器人和深水作业船5位置的改变，对重力锚1的位置进行调整；（3）水下机器人6引导重力锚1向目标区域下放，当重力锚1快到达海床时，暂停下放，利用长基线定位信标3和重力锚1上预先安装的一个长基线定位信标3对重力锚1定位，如果不满足要求，通过调整深水作业船5位置控制重力锚1安装位置，到达目标区域后，利用水下机器人6控制重力锚1首向，使重力锚1在海床上方位置及首向满足要求后；（4）减小深水作业船5的对重力锚1的拉力，重力锚1靠自身重力，固定于海床上，即完成重力锚1的精准定位；（5）在管道铺设船9上进行管道8预制，在管道8的起始封头11处安装起始缆10，起始缆10的另一端安装钩子，起始缆10的长度根据重力锚1水下的安装位置确定，管道8到的另一端通过吊装锁具7与用于控制管道8下放的张紧器连接；（6）管道8先通过托管架12，在通过托管架12时，利用托管架12上的摄像头和压力传感器，监控海底管道8在托管架12上的姿态，避免管道8上预先连接的起始缆10与托管架12上的滚轮干涉，同时根据现场天气情况适当调整铺管主作业船首向，避免管道8在托管架12上产生剧烈晃动；（7）通过导管架后，管道8垂直入水，利用水下机器人6持续对管道8起始封头11进行监控，并根据长基线定位信标阵信号对管道8进行初步定位；（8）当管道8通过托管架12后，下一根管道8继续在深水重力船上预制，为下一根管道8入水做准备；（9）当海底管道8起始封头11快到达海床上方时，根据深水长基线定位信标阵信号指导管道铺设船9调整船位，确保起始封头11在重力锚1正上方；（10）当起始封头11和起始缆10到达重力锚1正上方时，利用张紧器控制管道8下放速度，使起始缆10上钩子在重力锚1上环形扣4附近；（11）利用水下机器人6机械手将钩子与重力锚1上环形扣4连接，连接成功后，根据管线铺设路由及位置调整好船位，同时根据深水海底管道8铺设设计张力及位置，调整管道8铺设张力，利用水下机器人6监控管道8起始铺设状态，开始正常超深水海底管道8铺设。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。