摘要：脐带缆是指电缆、光缆、液压或化学剂管的复合管线，其被广泛应用于水下油气田开发开采领域，是水下油气田设施，特别是深水油气田设施中不可或缺的重要组成部分。本文通过简述ROV在水下脐带缆安装过程中承担的主要作业任务，对ROV在水下脐带缆铺设过程中的主要工作内容，脐带缆接头对接过程以及所使用的外接工具做了简单论述，旨在对今后同类型的ROV水下作业提供参考借鉴。
关键词：ROV，脐带缆，安装
APPLICATION ANALYSIS OF ROV IN SUBMARINE UMBILICAL CABLE INSTALLATION
Gong Yuan Long, Chen Long, Chen Pei Jun
(COOEC Offshore Division, Shenzhen 518067, China)
Abstract：Umbilical cable refers to the composite pipeline of cable, including optical cable, hydraulic or chemical agent. It is widely used in the development and exploitation of underwater oil and gas fields. It is an indispensable and important part of underwater oil and gas field facilities, especially deep water oil and gas field facilities. This paper briefly describes the main tasks of ROV in the installation process of underwater umbilical cable, and briefly discusses the main work of ROV in the laying process of underwater umbilical cable, the umbilical cable joint docking process and the external tools used. It is intended to provide reference for the future ROV underwater operations of the same type.
Key Words: ROV; Submarine Umbilical Cable; Installation
1.前言
脐带缆(Umbilical)是指电缆、光缆、液压或化学剂管的复合管线，其被广泛应用于水下油气田开发开采领域，是水下油气田设施，特别是深水油气田设施中不可或缺的重要组成部分。脐带缆主要实现为水下生产系统提供电力、为水下生产系统控制提供液压通道、提供油气田开发所需化学药剂管线以及传递上部模块的控制信号及水下生产系统传感器数据等多种功能。
图1水下脐带缆首端
本文重点分析了ROV在海底脐带缆安装过程中主要作用，包括ROV的主要作业流程，ROV作业过程中的风险与控制，以及ROV所使用的专业工具，以便对于今后使用ROV进行同类型的脐带缆安装提供借鉴。
2.ROV在海底脐带缆安装中所使用的外接工具
（1）TSS440
在脐带缆铺设预调查阶段，可能由ROV搭载TSS440对预先安装的海底电缆或者海管进行调查，确定脐带缆铺设过程中是否会与之发生干扰。TSS440是利用电磁脉冲感应原理，当电流通过导体就会产生一个与之相对应的磁场，它可以通过线圈内部的导线探测到该磁场。TSS440系统是通过三个线圈来进行探测，因此，通过比较三个线圈所获得的探测距离就可以准确的获得目标物所在位置，同时利用ROV自身高度计以及TSS440的高度计，就可以同步测量线圈距离海底的距离，从而获得目标物的埋藏深度。
（2）FLOT
FLOT是Flying Lead Orientation Tool的缩写，中文简称液飞线终端对准装置。该工具的主要作用是将Torque Tool搭载其中，并连接固定，同时与ROV框架相连接。通过ROV液压系统向其提供液压动力，从而实现带动Torque Tool旋转、上下摆动调整角度以及左右调整角度的功能，其上下摆动能达到180度，左右调整能达到15度。在实际作业过程中便于ROV水下操作，达到ROV连接Torque Tool轻松锁入脐带缆眼镜蛇头（CHA，Cobra Head）终端的目的。
图2水下脐带缆末端CHA
（3）Torque Tool
Torque Tool（TT），中文简称扭矩扳手。该工具的主要作用是锁入脐带缆CHA后，将其带入水下生产设施的接头之上，通过ROV液压系统向其提供液压动力，驱动其内置的液压马达产生一定的扭矩，从而将脐带缆CHA牢固锁紧在水下生产设施上，并实现脐带缆内部光缆、电缆以及液压管线等各通道与水下生产设施相应接口的连接与密封。
一般的扭矩扳手有开关锁、高低扭矩切换、正反旋转等功能。开关锁用来实现脐带缆与ROV的机械连接，便于ROV移动脐带缆，将其CHA带入水下生产设施。高低扭矩切换功能主要用于转换液压马达的输出扭矩，以适应不同工作环境的扭矩要求。正反旋转功能主要用于实现脐带缆CHA与水下生产设施之间的锁紧及拆卸。整个TT的数据反馈通过电缆连接至ROV，通过其可准确读取TT的扭矩读数、圈数以及TT的状态等信息。
图3 FLOT及Torque Tool
3. ROV在海底脐带缆安装中的主要作业流程
（1）预调查
在脐带缆正式开始铺设安装之前，ROV需要对平台护管口位置、护管及周围海床状态以及预先设计的铺设路由进行细致的预调查，如果发现有杂物及垃圾干扰，应及时移除。同时，预调查阶段也可能由ROV搭载TSS440，多波束声纳等工具对预先安装的海底电缆或者海管进行调查，确定脐带缆铺设过程中是否会与之发生干扰，如果存在干扰则需提前采用铺设水泥压块，改变铺设路径等措施，避免影响脐带缆的铺设安装。此外，在预调查过程中，还有可能会利用ROV对预先设计的脐带缆铺设路由弯段处放置沙包，以便在铺设过程中使脐带缆的弯曲半径满足设计要求，保护脐带缆不受破坏。
（2）脐带缆首端铺设安装
一般脐带缆首端通过平台护管，均安装连接在平台上，因此在铺设开始，需要进行脐带缆首端的抽拉以及安装。在首端铺设开始前需要先ROV在水下辅助连接平台绞车与清管球，进行清管作业。完成清管后则开始进行脐带缆首端下放，下放过程中采用吊机与船舶甲板绞车配合的下放方式，在首端放于海床之后由ROV记录坐标，并由ROV拉拽信号缆至脐带缆首端位置进行挂钩，挂钩完成后ROV持续在护管口观察脐带缆首端抽拉进护管情况，直至密封塞，限弯器等全部就位，在整个操作过程中由于水下管线及锁具较多，平台附近水下环境复杂，同时在首端铺设安装过程中可能会遇到渔网，架子管等杂物，ROV操作时需小心谨慎，合理选择船位及ROV飞行路径，整个过程中ROV都需要注意自己的控制电缆，避免与其他水下结构物缠绕刮擦。
（3）脐带缆连续铺设阶段
首端抽拉完成后脐带缆进入连续铺设阶段，此时ROV的主要任务为脐带缆着泥点（TDP）监控。直线段铺设时需注意自身脐带缆的长度以及ROV的监测位置，避免发生缠绕，压缆等情况，在水下能见度不好时可以由侧方位TDP监控改为正上方监控方式，同时ROV操作人员要利用好声纳，T4机械手摄像头等工具，以便能够提供脐带缆准确的着泥点数据。而在脐带缆连续铺设的最后阶段，一般都会进行铺设末端的曲线消耗性铺设。曲线段铺设由于船位及艏向会发生较大变化，ROV在此过程中会产生飞行路由与铺设线路交叉，TDP监测方向变化以及在船底作业等问题，ROV操作人员需要头脑清晰，及时调整ROV位置及姿态，避免发生缠绕的基础上记录准确的着泥点信息。
（4）脐带缆末端安装
脐带缆末端需要由ROV通过FLOT、TT等专用工具，引导脐带缆与水下生产设施相连，尤其在深水油气田领域，更是只能采用ROV进行安装。因此，为便于ROV安装操作，脐带缆末端设计形式均为眼镜蛇头（CHA, Cobra Head）形状。而在整个安装过程中需要两台ROV同时水下作业，由一台ROV操作TT与脐带缆进行连接，并负责引导脐带缆与水下设施进行连接，而第二台ROV负责脐带缆驼峰锁具挂钩，以及提供视野支持。
脐带缆末端由船舶吊机、船舶绞车同时吊装其入水，在脐带缆末端完全入水后，由ROV检查CHA状态并解除船舶绞车，同时吊机继续下放脐带缆和 CHA至海底，此时由ROV检查 CHA状态。确认无误后，由ROV1 拆除CHA 吊装框架，由ROV2 安装FLOT和TT完成脐带缆CHA docking工作。之后，由ROV1连接驼峰索具至预先安装在脐带缆管体上的索具上，由ROV2飞行并移动脐带缆至回接位置，吊机吊起管体进行辅助。最后，ROV2 将CHA回接至SUTU，并按照脐带缆说明书要求进行扭力锁紧，完成所有安装工作。
图4 脐带缆首端铺设安装
在整个水下作业过程中，ROV需要面对诸多的作业风险。两台ROV作业过程中，由于水下存在多条索具，ROV控制缆有可能与索具发生缠绕与刮擦，且两台ROV有可能发生碰撞，互相干扰。因此，这就需要两台ROV的操作者在作业过程中要密切配合，各司其职，同时，作业过程中要与各单位保持良好的沟通，避免在交叉作业或配合作业时时因交流不清导致事故发生。
图5 脐带缆末端安装时两台ROV同时作业
论文作者:龚元龙,陈龙,陈沛骏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
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