8-14 海洋深水浮式平台现场监测研究进展
海洋平台结构健康监测方法研究的开题报告

海洋平台结构健康监测方法研究的开题报告一、选题背景和意义近年来,随着我国海洋经济的快速发展,油气、风电等海上工程的建设越来越多。
然而,在恶劣的海洋环境下,海洋平台结构的健康问题、安全问题时刻存在,如何及时、准确地监测海洋平台结构的健康状况,成为了一个非常重要的问题。
现有的海洋平台结构健康监测方法多为传统手段,如安装振动传感器、应变计等传感器进行实时的现场监测,并随时传回数据中心。
然而,这种监测方法需要频繁维护和校准传感器,在海上环境下非常的困难,而且对于长期和大范围监测来说,成本和维护难度非常大。
因此,开发先进的、可靠性高的海洋平台结构健康监测方法,成为了当前急需解决的问题与挑战。
二、研究目的和内容本项目旨在开发一套新型的海洋平台结构健康监测方法,该方法能够在保证监测准确性的同时,具有高效、低成本、易维护等特点。
本项目计划完成以下内容:1. 研究不同类型海洋平台结构的健康监测方法,分析各种监测方法的优缺点。
2. 开发基于无线通信技术和物联网技术的海洋平台结构健康监测系统,该系统能够实现对海洋平台结构的远程监测和数据传输。
3. 设计可靠的数据处理算法,对传回的原始数据进行处理和分析,准确评估海洋平台结构的健康状况。
4. 进行海洋平台结构健康监测系统的实际应用,对该系统进行实地测试和验证,评估监测效果和应用前景。
三、研究方法本项目将采用以下研究方法:1. 文献研究法:通过查阅前人的相关研究成果和论文,总结不同类型海洋平台结构的健康监测方法,分析各种监测方法的优缺点。
2. 模拟试验法:通过搭建海洋平台结构的模型,模拟实际情况下的海洋平台结构受力情况和变化规律,对不同的监测方法进行试验和对比。
3. 数据处理和算法设计法:对传回的原始数据进行处理和分析,结合海洋环境、材料特性等多方面的因素,设计可靠的数据处理算法,准确评估海洋平台结构的健康状况。
4. 实地测试法:对研究成果进行实地测试和验证,评估监测效果和应用前景。
深水浮式平台监测系统研制及应用

深水浮式平台监测系统研制及应用冯加果;谢彬;谢文会;王世圣;武文华【摘要】监测系统是获得浮式平台真实情况的可靠手段,跟水池模型试验一样,对评估平台安全非常有价值.本文研究浮式平台监测系统研发要点,并在我国\"南海挑战号\"FPS平台上成功实施了1套包含环境条件、浮体运动和水下系泊系统的监测系统,实现了监测系统远程控制和\"互联网+\"数据共享,实现了较为宝贵的台风期间监测和数据传输的功能,获得了多个台风数据和超过3年的监测信息,可为今后该平台的安全评估、深水浮式平台设计反馈、现场作业支持或预警等提供数据和依据,为将来监测系统推广应用提供了典型示范.建议下一步通过海上现场监测数据来研究无法准确通过数值模拟但对立管安全影响非常大的浮式平台涡激运动(VIM).【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】4页(P118-121)【关键词】监测系统;浮式平台;涡激运动;系泊系统;运动【作者】冯加果;谢彬;谢文会;王世圣;武文华【作者单位】中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】PT520 引言随着深远海油气开发的需要,越来越多的浮式平台应用于深远海开发,确保平台安全非常重要。
模型试验技术[1 – 2]是确保平台安全的重要手段,而平台海上安全监测则是将模型试验技术搬到了海上现场,进一步通过实际监测得到平台真实情况的手段,因此平台安全监测如同模型试验一样,对平台安全尤为重要,通过监测数据的实时采集、处理、分析, 确定平台的安全状态,具有快捷、省时、精度高、实时控制等优点,受到越来越多的重视[3]。
海洋核动力平台在海洋温度和海洋生态系统监测中的应用研究

海洋核动力平台在海洋温度和海洋生态系统监测中的应用研究近年来,随着海洋环境变化对人类社会的重要影响日益显著,海洋温度和海洋生态系统监测成为关注的热点。
海洋核动力平台作为一种新型的能源供应和科研设施,其在海洋温度和海洋生态系统监测中的应用研究已经引起了广泛关注。
1. 海洋温度监测海洋温度对气候变化、气象和海洋生态系统具有重要影响。
传统的海洋温度监测方式主要依靠船只、浮标和卫星等手段。
然而,这些方法受到了船只航行路线限制、数据采集范围有限和数据传输周期较长等问题的制约。
而海洋核动力平台可以作为海洋温度监测的理想平台。
海洋核动力平台具有自主航行能力和长时间在海上停留的能力,可以在广阔的海域范围内收集海洋温度数据。
通过搭载各种传感器和数据采集设备,可以实时监测海洋温度的变化情况,并将数据传输至地面站点。
此外,海洋核动力平台还可以配备深海探测装置,实现对深层海水温度的监测,为深层海洋研究提供重要数据支持。
2. 海洋生态系统监测海洋生态系统是地球生态系统的重要组成部分,对于维持地球的生物多样性和生态平衡具有关键作用。
然而,由于海洋生态系统的复杂性和海洋环境的多样性,对其进行全面监测和研究具有一定的困难。
海洋核动力平台提供了一种新的方法用于海洋生态系统监测。
其可以搭载各种传感器和探测设备,实时获取海洋环境中的多种参数数据,如水质、海洋生物多样性和底层沉积物等。
同时,海洋核动力平台可以灵活调整作业区域,根据实时数据调整监测点位,实现对不同区域和深度的监测。
这为海洋生态系统的研究和保护提供了重要的工具和数据支持。
3. 海洋科研支撑海洋核动力平台不仅可以用于海洋温度和海洋生态系统监测,还可以作为海洋科研的重要支撑设施。
海洋科研包括海洋地质、海洋地球化学、海洋生物学等多个学科领域,这些学科对于探索和理解地球海洋的奥秘具有重要意义。
海洋核动力平台可以提供稳定的能源供应,满足海洋科研设备对能源的需求,确保设备的长期运行。
南海海域深水浮式平台结构可靠度分析的开题报告

南海海域深水浮式平台结构可靠度分析的开题报告一、选题背景及意义海洋深水油气开采已经成为国际上一种具有重要战略意义的领域。
针对这一需求,海洋工程领域涌现出了许多高品质的深水浮式平台,这类浮式平台因为采用海洋浮力原理,能够满足深水深度的需求,并且不需要进行深水井探测,也不存在过多的固定和承载工作。
随着深水工程建设的不断普及,深水浮式平台在构造设计和可靠性分析上愈发成为研究的热点。
因此,本次论文的选题背景即为关于深水浮式平台的可靠度分析,针对南海深海海域可行性分析,研究分析深水浮式平台的极限荷载、安全性能分析及底部环境影响因素等问题,为提高深水浮式平台的建设标准和技术水平,具有很强的理论和实践意义。
二、研究内容和方法论文主要围绕南海海域深水浮式平台的可靠性分析,具体研究内容包括:1. 分析深水浮式平台结构的构造、工作原理,以及南海海域固有的环境因素并建立对应的模型。
2. 深入分析平台结构的荷载计算,研究平台受到的荷载类型、数值大小、时效诸因素,解决平台所面临的各种负荷情况。
3. 分析平台结构的应力变形状况,利用软件的复杂建模算法,完成各种形式的应力分析;根据应力分析结果,对平台结构的设计参数进行合理的确定。
4. 运用适当的统计分析方法,建立结构可靠性分析模型,综合考虑设计根据、荷载计算、材料和制造质量等因素进行多个场景下的可靠度分析。
5. 进行深水浮式平台结构的可靠性分析,系用有限元分析方法对深水浮式平台底部的环境情况、沉降变形进行分析预测,并通过结构可靠度指标对其进行评估,从而获得较为全面的结构可靠度信息。
三、预期成果本论文的研究成果主要包括以下几个方面:(1)对南海海域深水浮式平台的结构构造及其工作原理进行分析,得到该平台结构的荷载及应力特征;(2)综合运用互联网搜索、专业数据库检索、及相关文献查阅等方式,收集成熟专业的结构可靠性分析方法和技术,建立相应的可靠度分析模型和流程;(3)对平台结构进行多方面场景下的可靠度分析,并获得相应的结构可靠度指标;(4)对深水浮式平台结构的可靠度分析与评估得出具有较高科学准确性的结论,为未来深水浮式平台的设计,建设、维护提供理论依据及技术支持。
海洋浮动结构体在海洋资源勘探中的先进使用技术

海洋浮动结构体在海洋资源勘探中的先进使用技术海洋资源勘探一直都是人类探索海洋深处的重要任务之一。
海洋浮动结构体作为一种重要的技术手段,在海洋资源勘探中扮演着至关重要的角色。
本文将介绍海洋浮动结构体的先进使用技术,包括深水井、海洋石油平台、海底光缆等。
首先,深水井是一项重要的海洋浮动结构体使用技术。
深水井是指在海洋中钻取的井口超过500米的钻井设施。
这种技术能够对深海地质结构进行详细的研究和勘探,为能源开发提供了重要的数据支持。
通过深水井技术,人类能够掌握更多的深海地质情况,了解海底油气的分布情况等,从而为油气勘探提供科学依据。
其次,海洋石油平台也是海洋浮动结构体中的一种先进使用技术。
海洋石油平台是指在海洋上搭建的工程设施,用于石油勘探和开采。
这些平台通常由钢铁和混凝土构成,能够抵御海洋恶劣环境的侵蚀。
在平台上,人类可以进行石油勘探、钻井和生产作业等,从而有效开发海洋石油资源。
海洋石油平台的使用技术经过长期研究和改进,已经能够在极端天气条件下保持平稳运行,获得较高的生产效率。
此外,海底光缆也是海洋浮动结构体中的一项先进使用技术。
海底光缆是一种用于海底通信的光纤电缆,用于全球互联网通信和数据传输。
这种技术通过在海底铺设光缆,将全球不同地区相互连接,实现海底通信和数据传输。
海底光缆的使用极大地加快了全球互联网发展的速度,促进了世界各地的信息交流与合作。
海底光缆的铺设和维护需要先进的技术手段和设备,以确保通信系统的稳定性和可靠性。
要实现海洋浮动结构体在海洋资源勘探中的先进使用技术,需要解决一系列技术难题。
首先是海洋环境的复杂性和恶劣性。
海洋环境对海洋浮动结构体的耐久性和稳定性提出了较高的要求。
其次是深海勘探技术的难度。
深海地质和水下环境的复杂性使得深海勘探任务异常困难。
再次是海底施工和维护的复杂性。
海底施工和维护需要高度专业化的作业技术和设备,以确保工程的安全和可靠性。
为应对这些挑战,科学家们正不断探索各种先进的使用技术。
浮式装置:浮舟在海洋地质调查中的作用和方法

浮式装置:浮舟在海洋地质调查中的作用和方法海洋地质调查是研究海洋地貌、构造、沉积物以及海洋生物等领域的重要方法之一。
而在海洋地质调查中,浮式装置——浮舟被广泛应用于海洋勘测、采样和地质数据收集等方面。
本文将针对浮舟在海洋地质调查中的作用和方法进行探讨,旨在展现浮式装置在这一领域的重要性和优点。
浮舟是一种能够漂浮在水面上并携带调查设备的平台。
它主要由浮筒、工作平台、定位系统和通讯设备等组成,能够承载各种地质勘探设备进行海洋地质调查。
首先,浮舟在海洋地质调查中的主要作用即为勘测海洋地质和地貌。
通过搭载各种测量仪器和设备,浮舟能够对海洋地质进行高分辨、高精度的测量和观测。
比如,通过激光测距仪、地震测量仪和水下声波设备等,浮舟可以精确测量和记录海底地形、海洋地震活动、海洋地壳构造等重要地质信息。
这些数据对于研究海洋地质演化、地震地质学以及洋底资源勘探等领域具有重要价值。
其次,浮舟的作用还包括海底沉积物的采样和研究。
海底沉积物是海洋地质调查中的重要研究对象,对于了解海洋环境变化、沉积物来源和成因等都有重要意义。
浮舟通过携带取样器和采样设备,可以对海底沉积物进行直接采集和分析。
例如,利用多种采样器,如柱样采集仪、多管岩芯采集仪和多排水岩芯采集仪等,浮舟能够从不同深度采集沉积物样品,为研究海洋沉积过程、古环境重建以及沉积物资源评价提供重要数据。
此外,浮舟还能进行海洋地质数据的实时监测和传输,实现科学家远程控制和数据实时分析。
通过搭载海底传感器、实时图像传输设备和无线通讯设施,浮舟能够将海洋地质数据即时传输到地面,省去了科学家长时间进行现场观测的需求。
这种实时数据监测和传输方式大大提高了海洋地质调查的效率和精度。
那么,浮舟在海洋地质调查中的方法又有哪些呢?首先,为了完成海洋地质调查任务,浮舟需要借助于定位系统进行自身位置的确定和掌握,在海洋调查中实现精确定位。
常见的定位系统包括全球卫星导航系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)。
新一代海洋监测技术——综合智能观测浮标

新一代海洋监测技术——综合智能观测浮标
王军成
【期刊名称】《智能系统学报》
【年(卷),期】2022(17)3
【摘要】海洋是人类生存发展的新疆域,也是各国竞相角逐的制高点。
海洋强国,装备先行。
海洋环境监测是关心海洋、认识海洋、经略海洋的基础,对我国海洋强国战略顺利实施具有重大意义。
海洋监测浮标是今后相当长时期内我国获取海洋战略安全数据、实现离岸海洋综合环境参数长期连续现场实时观测必不可少的支柱装备,也是挺进深海、大洋、两极等国家战略新高地的“先锋队”和“排头兵”。
【总页数】1页(P447-447)
【作者】王军成
【作者单位】中国仪器仪表学会;中国工程院;国家海洋监测设备工程技术研究中心;山东省科学院海洋仪器仪表研究所;齐鲁工业大学(山东省科学院)学术委员会
【正文语种】中文
【中图分类】F42
【相关文献】
1.东海海洋环境监测网浮标观测站布设及其科学意义
2.东海海洋环境监测网浮标观测站布设及其科学意义
3.一种用于海洋综合观测浮标的多种通信方式集成系统
4.面向海洋综合观测的一种新型安全警戒浮标
5.河北省地矿局第八地质大队海洋观测监测浮标纳人国家近海海洋观测研究网络
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浮式装置:浮舟在深海科考中的技术挑战

浮式装置:浮舟在深海科考中的技术挑战深海科考一直是人类对地球深海环境的探索和研究的重要手段之一。
然而,由于深海环境的极端恶劣以及水压和温度的巨大变化,使得深海科考存在着巨大的技术挑战。
为了克服这些挑战,科学家们不断探索创新,其中之一就是浮式装置——浮舟技术。
本文将探讨浮舟在深海科考中的技术挑战,并探索其可能的解决方案。
深海科考的技术挑战主要包括以下几个方面:水压、温度、无线通信和供电、控制和稳定性以及样本采集等。
首先,深海中的水压可达到数千米水深时的几百倍大气压,这对装置本身的结构和耐压性能提出了极高的要求。
其次,深海水温低至数摄氏度甚至更低,对装置的材料和密封性能提出了高要求。
此外,深海环境下的无线通信和供电也面临巨大困难,例如传统的电缆供电将受到水温和压力的限制,而高压蓄电池则会带来安全隐患。
此外,为了确保装置的控制和稳定性,需要解决深海波浪、洋流等因素对装置的影响。
最后,深海科考还需要对深海环境进行样本采集和观测,对采集设备的设计和操作提出了更高要求。
针对这些技术挑战,浮舟技术成为一种潜在解决方案。
浮舟是一种类似浮标的浮式装置,可以自主漂浮在深海表面。
浮舟与传统的潜水器相比,具有一些独特的优势。
首先,浮舟不需要直接承受深海的高压和低温,因为它们浮在水面上,只需抵抗来自上方的风浪和波浪等外部因素的影响。
这大大降低了装置设计和制造的难度。
其次,浮舟能够提供大量的空间,以容纳更多的科研设备和样品采集工具。
这样科学家们就可以进行更多种类的实验和观测,从而提供更全面的数据和洞察力。
此外,浮舟还具有相对较低的成本和易于操作的特点,使得它成为深海科考的一种可行选择。
然而,浮舟技术在深海科考中仍然面临一些技术挑战。
首先,由于在深海表面漂浮,浮舟容易受到风浪和波浪的影响,造成船身的晃动和稳定性问题。
这将直接影响到设备的准确性和可靠性。
其次,浮舟需要进行长时间的供电和通信功能,这对电池和通信设备的耐用性提出了更高要求。
基于实测的浮式海洋平台系泊系统分析与评价

基于实测的浮式海洋平台系泊系统分析与评价一、概述随着海洋资源的日益开发和利用,浮式海洋平台在海洋工程领域的应用越来越广泛。
作为浮式海洋平台的重要组成部分,系泊系统的性能直接关系到平台的安全性和稳定性。
对浮式海洋平台系泊系统进行深入的分析与评价,对于保障平台的安全运行和提高海洋资源的开发利用效率具有重要意义。
本文旨在通过对实测的浮式海洋平台系泊系统数据进行深入研究,分析系泊系统的性能特点和影响因素,评估其在实际应用中的表现。
文章首先介绍了浮式海洋平台和系泊系统的基本概念和分类,然后详细阐述了系泊系统的主要功能和技术要求。
在此基础上,文章重点分析了实测数据的来源和处理方法,以及如何利用这些数据对系泊系统进行性能评价。
通过本文的研究,不仅可以深入了解浮式海洋平台系泊系统的实际工作状态,还可以为平台的优化设计和运行维护提供重要依据。
同时,本文的研究方法和成果也可以为类似海洋工程结构的系泊系统分析和评价提供参考和借鉴。
1. 浮式海洋平台系泊系统的研究背景和意义随着全球能源需求的日益增长,海洋能源的开发与利用逐渐成为研究热点。
浮式海洋平台作为一种重要的海洋资源开发设施,在深海石油天然气开采、海洋风能发电、海洋科研观测等领域具有广泛的应用前景。
浮式海洋平台在复杂的海洋环境下需要承受风、浪、流等多种载荷的联合作用,其稳定性与安全性问题尤为突出。
对浮式海洋平台的系泊系统进行深入研究,具有重要的理论价值和现实意义。
系泊系统是浮式海洋平台的重要组成部分,负责将平台固定在海上的指定位置,以抵抗外界环境力的作用。
系泊系统的性能直接影响到浮式平台的稳定性和安全性。
在极端海况下,系泊系统需要承受巨大的张力和冲击力,若设计不当或维护不善,可能导致系泊失效,进而引发平台漂移、碰撞甚至倾覆等严重后果。
对浮式海洋平台系泊系统的分析与评价至关重要。
本文旨在通过实测数据对浮式海洋平台的系泊系统进行深入研究,分析其在不同海洋环境下的受力特性、动力响应及稳定性等问题,评估系泊系统的性能和安全可靠性。
海洋平台结构健康监测方法综述

海洋平台结构健康检测方法综述摘要海洋平台由于其重量大,结构复杂,并且长期处于苛刻的腐蚀性环境和多种荷载作用的条件下,其结构健康监测问题已经成为了避免环境灾害以及经济损失、确保安全健康服役所必需面临的问题。
通过对海洋平台健康监测问题的深入研究,总结了近些年来各位专家学者对海洋平台结构检测问题的研究现状,归纳了海洋平台健康监测的研究方向,并介绍了海洋平台健康监测的新方法,对海洋平台健康监测的存在的问题和发展的方向做出了总结。
关键词:海洋平台健康监测振动响应新方法引言随着世界经济迅猛发展,石油天然气的需求量猛增,然陆地的油气供给能力有限,海洋中又蕴藏着丰富的油气资源,所以,海洋油气资源的开发势在必行。
海洋平台作为海上油田开发的主要设备,其投资占到了海洋石油开采总投资的70%左右,一旦发生事故,不仅会带来重大的经济损失和人身伤亡,而且还会带来不良的社会政治影响。
其目前所面临的问题主要有:海洋平台重量大而其结构复杂,长周期在苛刻的腐蚀性环境条件下使用的大型工程结构物,其水下部分结构长期受到海水及海生物的侵蚀、冻融损坏、碱集料反应和化学物质侵袭、地基冲刷、环境载荷等的作用,使得结构的承载力会随着时间推移而降低。
特别是钢结构腐蚀病害而引起的平台耐久性问题,已成为一个突出的灾害性问题;海啸、台风,过往船只撞击海洋平台、火灾、天然气泄漏发生爆炸等偶然事件时有发生,极大威胁着平台的正常使用和耐久性;半潜式平台的浮体与柱、柱与甲板连接处,张力腿平台的浮体与柱、张力腿与浮体连接处以及支撑半潜式、张力腿甲板的刚架结构均是受力极大的危险区域,如果结构不连续、加工或焊接上的缺陷,易形成应力集中,焊接残余应力也会造成材料的局部塑性变形,这样在交变载荷、海水腐蚀等作用下,接头的高应力危险区将会发生疲劳裂纹,并逐渐扩大而导致整个节点的破坏。
另外,由于平台所采用的材料往往含有微小的缺陷,在循环荷载作用下,这些微缺陷(微裂纹和微孔洞)会成核,发展及合并形成损伤,并逐步在材料中形成宏观裂纹。
浮式装置:浮舟在固定海洋平台建设中的应用评估

浮式装置:浮舟在固定海洋平台建设中的应用评估1. 引言海洋平台建设是为了满足能源需求和海洋资源开发而进行的重要项目之一。
传统的固定式海洋平台需要耗费大量的工程和资金,因此近年来,浮式装置,特别是浮舟的应用在固定海洋平台建设中受到了广泛关注。
本文将对浮式装置浮舟在固定海洋平台建设中的应用进行评估,并探讨其优势和潜在挑战。
2. 浮式装置浮舟的基本原理浮式装置浮舟是一种能够与自然环境相协调的新型建设方式。
它通过在平台上使用具有浮力的浮舟,实现在海洋平台建设过程中的浮力反作用。
浮舟采用轻质材料制成,具备良好的浮力和稳定性。
通过掌握浮舟与水面之间的浮力平衡,可以实现固定海洋平台的建设和运维。
3. 浮舟在固定海洋平台建设中的应用优势3.1 节约成本相比传统的固定式海洋平台,浮舟的建设和运维成本更低。
浮舟可以根据实际需求进行模块化设计和制造,在工厂中完成大部分的预制工作,减少了现场施工时间和人工成本。
此外,浮舟可以重复使用,降低了海洋平台的更新和维护成本。
3.2 灵活性和可移动性浮舟具备良好的灵活性和可移动性。
相比传统的固定式海洋平台,浮舟可以快速移动和重新定位,适应不同地理和气候条件。
这使得海洋平台建设更加适应多样化的需求和运营环境。
3.3 环境友好浮舟建设使用的材料和技术对环境的影响较小。
浮舟可以采用可再生材料制造,减少了对环境的损害。
此外,浮舟建设过程中产生的废物和排放物可以进行有效处理,降低了对海洋生态系统的影响。
4. 浮舟在固定海洋平台建设中的潜在挑战4.1 抗风浪能力海洋环境复杂多变,强风和大浪是浮舟建设面临的主要挑战之一。
因此,浮舟的抗风浪能力需要得到充分考虑和改进。
选择合适的材料和设计具有良好的风浪适应性是关键。
4.2 荷载承载能力固定海洋平台通常需要承载重大设备和结构,而浮舟本身的承载能力有限。
因此,需要在设计和施工过程中充分考虑荷载承载能力以及材料的选择,确保平台的安全和稳定。
4.3 环境保护虽然浮舟建设对环境的影响较小,但海洋平台建设本身会对海洋生态系统产生一定的影响。
海洋在线水质生态观测系统研究进展

海洋在线水质生态观测系统研究进展作者:田红彦来源:《环球市场》2019年第15期摘要:随着我国海洋环境污染的持续加剧和海洋突发性污染灾害的逐年增加,我国海洋生态环境面临着巨大的压力,尤其是近岸海洋生态环境问题日益严重。
因此,开展海洋生态环境要素观测,提高海洋生态环境监测能力,加强海洋生态环境保护,全面掌握海洋生态环境状况,为我国海洋经济发展以及海洋环境保护与管理提供基础数据和决策依据,成为当前刻不容缦的任务。
关键词:海洋环境;海水质量监测;在线;系统目前,我国近岸海域水质在线监测系统与国际先进水平、国内实际需求仍存在较大差距,监测数据十分有限,并且欠缺可靠性和实时性。
因此,应用可靠的海洋生态环境在线连续观测技术,集成研发取样成本小、检测周期短、可自动控制、易于海洋站推广应用的现场监测系统,提供实时连续的数据资料,是应对近岸海洋生态环境问题的可靠手段,对于海洋生态环境保护、防灾减灾,以及实施基于生态系统的海洋管理战略都有着至关重要的意义。
一、在线水质观测系统必要性20世纪90年代以来,我国海洋污染尤其是近海污染日益严重,海洋突发性污染灾害逐年增加,生态环境持续恶化。
国家海洋局发布的《2016年中国海洋环境质量公报》显示,2011-2016年,排污口邻近海域水质无明显改善,近岸局部海域海水环境污染依然严重,入海排污口邻近海域环境质量状况总体较差,91%以上无法满足海域海洋功能区的环境保护要求,海洋环境风险突出。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》强调,要着力建设海洋环境监测网,对海洋环境实施业务化、全天候、不间断的动态监测,全面掌握中国海洋环境状况及其变化趋势。
而海洋在线水质生态环境监测仪器在监测网中发挥着不可替代的作用。
国家“十五”至“十二五”863计划支持了一大批海洋生态环境监测仪器的研制,这些仪器采用了物理、化学、生物、电子、光学等高新技术,科研样机已经通过验收,取得了显著成果山。
二、国内外海洋生态观测仪器研究现状(一)多参数水质仪国外对多参数水质分析仪的研究起步早,最初主要应用在环保领域,后来开始应用于海洋环境监测领域。
浮式装置:浮舟在海洋地质灾害监测中的作用评估

浮式装置:浮舟在海洋地质灾害监测中的作用评估海洋地质灾害是指在海洋环境中发生的地质灾害事件,如海啸、海水侵蚀、海底滑坡等。
这些灾害对沿海地区和海洋资源的安全和可持续发展造成了威胁。
因此,及时监测和评估海洋地质灾害的发生和演化对于保护人民生命财产安全以及合理利用海洋资源具有重要意义。
在海洋地质灾害监测中,浮式装置,特指浮舟,扮演着重要的角色。
浮舟是一种能够自由浮动并携带各种监测设备的浮动平台,具有灵活、实时、远程监测的优势,广泛应用于海洋科学研究和监测活动。
下文将从海洋地质灾害监测的需求、浮舟的特点以及浮舟在不同海洋地质灾害监测中的作用进行评估探讨。
首先,需要认识到海洋地质灾害监测的需求。
海洋地质灾害具有突发性、复杂性和不可预测性的特点,因此需要实时、准确的监测手段来及时掌握海洋地质灾害的发展态势。
浮舟作为一种灵活的监测平台,可以配备各种传感器和设备,能够实时收集地质灾害相关数据,并通过无线通信技术传输给地质灾害监测中心,为灾害的预测、预警和决策提供及时可靠的数据支持。
其次,浮舟具有很多独特的特点,使其成为海洋地质灾害监测的理想工具。
首先,浮舟具有自由浮动的能力,可以根据海洋环境的变化灵活调整监测位置,覆盖范围广。
其次,浮舟具备较好的生存能力,能够适应恶劣的海洋环境,如大浪、强风等,并能够长时间稳定运行。
再者,浮舟还能够携带多种监测设备,如声呐、摄像头、气象传感器等,可以实时监测海水、海底地貌、水文气象等多种要素。
最后,浮舟还可以通过无线通信与地质灾害监测中心建立实时联系,将数据及时传输过去,以便及时做出决策。
根据不同的海洋地质灾害类型,浮舟在监测中发挥着不同的作用。
首先,对于海啸灾害的监测,浮舟可以携带声呐设备,通过声波的传播与反射来实时测量海洋的水深和海底地形,提供重要的观测数据。
其次,对于海水侵蚀灾害的监测,浮舟可以携带摄像头设备,通过拍摄和录像来实时监测海岸线的变化和波浪的冲击情况。
此外,浮舟还可以配备气象传感器,实时收集风速、风向、气温等气象数据,为海洋灾害的预测和预警提供可靠依据。
深水浮式平台一体化海洋监测系统发展现状与国产化探索

深水浮式平台一体化海洋监测系统发展现状与国产化探索何骁勇;李达;陈勇军;王婷婷;贾创
【期刊名称】《化工自动化及仪表》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】通过对深水浮式平台一体化海洋监测系统的发展历史以及在我国海洋油气平台上的应用现状进行调研,给出了监测设备具体部署以及国产化设备的研制和示范应用情况。
通过对现场监测关键传感器设备、系统集成等核心技术进行国产化现状分析与研究,提出国产化研究方向和建议,为打破国外技术垄断、指导深水浮式平台一体化海洋监测系统进一步开展国产化研制提供了依据。
【总页数】8页(P145-151)
【作者】何骁勇;李达;陈勇军;王婷婷;贾创
【作者单位】中海油研究总院有限责任公司;北京迪玛尔海洋技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
【相关文献】
1.深水浮式海洋平台水动力性能计算研究
2.深水浮式平台监测系统研制及应用
3.浮式平台一体化海洋监测系统的利用和发展
4.浮式平台一体化海洋监测系统方案集成
5.一种适用于深水浮式海洋平台结构的新型系泊系统设计及水动力性能分析
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海洋深水浮式平台现场监测研究进展∗屈衍1,季顺迎2,时忠民1(1. 中海石油研究中心,北京 100027;2. 大连理工大学,辽宁大连 116023)摘要:在深水油气田开发中,现场实时监测可为平台系统的作业生产提供实时的数据支持,并对平台设计方案进行校核与评估。
平台监测系统已经逐步成为深水浮式平台完整性管理的重要系统之一。
本文对国外已经开展的深水油气田开发中的浮式平台及立管、系泊系统的现场监测技术进行了归纳。
选取了已有的浮式平台现场监测系统实例进行了分析。
通过对国外深水油气开发中监测技术和经验的分析和归纳,对我国相关技术的应用将起到一定的促进作用。
关键词:现场监测;浮式平台;立管系统;系泊系统1 前言近年来,随着深水油气田开发的迅速发展,越来越多的深水浮式平台在美国墨西哥湾、欧洲北海、巴西海域和西非沿海等海域得到了应用。
由于浮式平台结构形式复杂,发展历史相对较短,其设计,分析理论尚不完善。
工程界对平台在实际海洋环境中的总体性能是否与设计结果相一致并没有完全的把握。
在灾害海洋环境作用下,也发生了多起浮式平台破坏的事故。
如墨西哥湾2005年Katrina和Rita飓风中,约16座浮式钻井平台发生平台移位及系泊系统损坏[1],TLP平台Typhoon在Rita飓风过后倾覆等。
为了改进善这一现状,石油公司大力发展了浮式平台系统的完整性管理技术(FSIM,Floating System Integrity Management)。
其主要任务是通过对平台系统现场监测和平台检测,得到平台在实际海况作用下的响应,进而制定符合现场情况的平台操作策略,改进新平台的设计方法,同时对平台在灾害环境下可能发生的风险进行更为准确的评估。
[2 OTC 20137]浮式平台系统的现场监测是完整性管理技术中的核心部分,其主要作用可以归纳为:为平台设施的安全操作提供数据;评估、校核平台的在位表现;缩短平台灾害环境下的关断时间,降低损失;准确评估平台未来可以承受的回接能力;为平台破坏后涉及法律事务提供数据支持[3 OTC 18626]。
鉴于现场监测的重要性,目前,几乎所有的浮式平台系统都已经安装了现场监测系统。
我国海洋石油工程正处在由浅水到深水的跨越阶段,国家正在积极进行南海深水开发的技术储备,并已经开始建造针对南海的3000米水深半潜式钻井平台。
鉴于南海目前仍没有深水作业的浮式平台,因此,需要同步发展浮式平台监测技术,对南海海洋环境作用下的浮式平台响应进行测量。
为建立针对南海海域的浮式平台完整性管理系统进行技术积累。
考虑到深海现场监测的方案和部分设施需要在平台设计和建造前进行确定,以便在陆上进行前期工作。
因此,在我国深海油气平台开发建造前就应对现场监测的方案、原理和技术进行深入系统的分析整理。
为此,本文针对国际上深水浮式平台现场监测的主要工作进行了回顾,对现场监测的实施方案以及关键技术进行了分析总结,其目的主要是收集当前深水油气开发工程中的现场监测方案和技术、整理相关的监测经验,为我国开展深海油气中的现场实时监测技术提供依据。
本文首先对深水海洋环境、浮式平台结构系统、系泊系统、立管系统监测技术进行介绍,对IMMS系统及IRMS系统技术进行总结,并选取几个在浮式平台上开展的实际监测项目内容进行介绍。
2 浮式平台结构的现场实时监测目前的深水浮式生产平台形式可以概括为三大类:张力腿平台(TLP)、深吃水立柱式平台(SPAR)、半潜式平台(SEMI)。
对于深水浮式平台结构的实时监测主要是对运动和位置进行测量,以确定其与附属的立管、系泊/张力腿系统的相对运动和作用力。
对于平台的运动和位置一般测量其6个自由度上的运动响应,其中平台的平动分量通常采用3个线加速度计测量,转动分量用3个高精度角速度计进行测量。
浮式平台的平动周期通常为20 s以上或者更高。
采用加速度传感器,安装的位置一般要避免平台振动的影响。
此外,GPS定位系统也一种有效的测量平台运动的有效方法。
如果测量平台的准静态倾角,最精确的办法就是采用倾角仪\倾斜计。
由于结构动力特性的不同,因此在对平台结构进行运动和响应监测时应有针对性地选用不同特性的传资助项目:国家重大专项课题资助项目(2006AA09ZX026-002).作者简介:屈衍(1977-),男,辽宁辽阳人,博士,工程师,主要从事海洋工程和工程力学专业研究。
感器。
例如,在墨西哥湾(GoM)的Allegheny Seastar TLP平台监测中,选用4 Hz频率采集6个上部张力腿的张力,选用1 Hz的GPS测量平台的运动情况。
尽管GPS不能监测到波浪作用下的平台运动,但可识别出其平均运动情况[7]。
此外,在平台甲板上安装了200 Hz的加速度传感器以测量平台振动情况。
如果在每个张力腿上安装吃水计,这样平台的升降就可以由吃水计测量结果和潮汐表确定。
由于环境荷载对平台工作状态的重要性,对风、浪和流的作用荷载进行测量将会更加有效地获得作用力的大小。
然而,由于以上环境要素作用力的特殊性,各环境荷载不易直接测量。
它一方面可以通过安装在平台上的压强传感器进行局部荷载的测量,另外还可以通过构件间的内力进行推算。
平台构件间的内力则通过测量其相对变形或局部应变进行确定。
通过对浮式平台结构的动力过程监测,可确定不同类型平台结构的动力特性,同时为分析平台结构与立管、系泊系统之间的耦合作用提供依据。
最早的深水现场监测系统是由BMT公司在1987年为CONOCO公司的Joliet TLWP平台开发的,随后不断发展和完善。
Edwards et al.(2005)对当前浮式平台的综合性海洋监测系统(IMMS)进行了全面地分析,并指出现场监测的主要内容[3]。
近年来,平台系统的整体性监测系统有了迅速的发展,并在深水油气开发中发挥着强有力的作用。
3 立管系统的现场监测立管系统是指用来连接浮式平台和海底井口的传输管线,是深海油气开发工程中非常复杂的一部分。
由于深水环境的不确定因素以及立管设计中的不足,使得现场实时监测更为重要。
它在保障立管系统的完整性、制定现场操作方案、优化检验方法、制定维修方案以及改进设计等方面均起着重要的作用。
Chezhian et al.(2006)对当前不同类型立管的监测方法和技术进行了全面的总结和归纳,并指出在立管监测主要考虑如下两个问题:监测目的、位置、方法以及对平台和立管的重要性;如何利用测量结果提供反馈信息[8]。
当前立管监测中的重点发展技术包括:提高立管角速度测量的精度、减小传感器的尺寸和重量、降低长周期应变测量的造价、立管内部流速监测、全长度光纤应变测量技术、深水光纤ROV安装、测量数据的存储和遥感传递等[8]。
目前,较广泛采用的立管系统主要包括顶部张紧立管(TTR)、柔性立管、钢悬链立管(SCR)和混合立管等4种。
针对不同类型的立管类型,发展了不同的现场监测技术。
3.1 TTR监测TTR主要用于干式采油树类型的浮式生产系统与海底系统的连接,并方泛地应用于TLP和Spar平台。
由于TTR在与上部浮式平台和海底基础竖直相连处的转角受到约束,其在波浪和海流作用下对平台竖直运动非常敏感。
如果顶部张力为负,TTR很容易发生屈曲现象。
此外,涡激振动(VIV)导致的TTR疲劳损伤也是一个非常重要的问题。
对于TTR立管,一般需要对其顶部的拉力和弯矩进行监测。
例如,在GoM的一个SPAR平台上,Thethi et al. (2005) 为研究TTR的疲劳问题,采用2H Offshore 公司自行设计的自容式传感器进行了现场监测[9]。
该传感器该测量仪里面设置三向加速度传感器和二向角速度计。
它重约4 kg,内存128M,可适用于10 000 ft 水深测量。
在TTR上的传感器分布及由水下机器人(ROV)安装过程如下图所示。
此外,由于每个TTR立管均安装充满空气或氮气的浮桶,并通过立杆将采油树与平台底舱相连。
在连接器处可以进行立管所受拉力和弯矩的测量。
一般一个TTR立管监测系统由三个应变压力计组成。
该压力计的使作寿命可达8年,其量程可根据不同情况而确定,一般可达1500 kips,其精度可达1%左右[3]。
在立管的VIV监测中,Natarajan et al. (2006)采用线性回归法进行了传感器位置的优化布置,以及传感器的数量及精度、深水声纳数据传输中的电力供应、加速度传感器的应变片和光纤测量技术及其温度补偿、长期监测中的仪器校对和稳定性。
在立管监测中,传统的应变片传感器具有如下缺点:高温条件下粘接的寿命较短、焊点降低立管疲劳寿命、深水条件下的密封保护条件苛刻[10]。
这时更多地采用光纤测量技术进行ROV安装,从而避免了对立管结构的损伤[11]。
在TTR立管中,对立管冲程的测量也是一个重要部分。
它可通过立管与平台间的相对位置来判断其是否在可允许范围之,还还反映出立管浮桶是否提供了适当的浮力。
冲程的测量一般通过安装在平台底部与立管间的一个位置转换器进行测量。
3.2 SCR立管监测SCR集海底管线与立管于一身,将井口与浮式平台结构相连,具有成本低,无需顶部预张力,对浮体漂移和升沉容度大,适用于高温高压介质等优点,是深水油气开发的首选立管系统。
1994年Shell公司在GoM的872 m水深处安装了第一条SCR,现已成功地应用于不同类型的浮式平台,其应用水深已超过3 000 m。
目前,在深水油气开发中,已安装使用了100多条SCR[12]。
为了适应于不同水深的需要,SCR的概念不断发展和延伸,目前主要有4种类型的SCR系统:简单悬链式立管、浮力波/缓波悬链线立管、陡波悬链线立管和L型立管。
缓波和陡波立管是为减小立管的顶部张力而设计的,其隆起部分由浮力实现。
因此,它们可适用于更深海域。
图1 TTR测量仪分布及ROV安装过程示意图[9]一般SCR的现场监测可包括:VIV、波浪及平台运动引起的SCR疲劳载荷、下接触点等特殊部位的极值载荷、立管与床基的作用特性等[13]。
在柔性连接处,对相对和绝对的角度、运动的测量一般需要ROV 进行辅助。
对于SCR立管的测量是相对非常困难和昂贵的。
共有16家公司和协会等联合进行了SCR的完整性管理的联合工业项目(IM JIP),其目标主要有两个:一是建立一个系统的SCR现场整体性管理方法,二是研究当时适用于SCR检测和监测的最新技术[14]。
对于立管的VIV监测,一般采用加速度和应变传感器。
为了测量VIV情况下立管的振动情况,传感器的布点位置需要进行优化设计,其间隔至少要低于1/4个波长。
在下接触点处,由于立管的曲率最大,其所承受的弯矩也最大。
因此,VIV引起的疲劳破坏也最易发生在下接触点处。
Natarajan et al. (2007)对平台引起的SCR动力响应、VIV和SCR与海床地基相互作用进行了监测。