[发明专利]海洋平台海底地基地形地貌测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及海洋遥感探测和海洋石油平台安全领域，尤其涉及一种海洋平台海底地基地形地貌测量仪。

背景技术

目前，全世界有6500 多座油气生产设施在53 个国家的海域作业。其中，美国墨西哥湾有4000 多座，约950 座在亚洲，700 余座在中东，600 余座在北海和大西洋东北，我国仅中海油就有近200 座固定平台，这些海上设施为世界创造了巨大的财富。尽管固定平台的设计寿命一般为20 年，但由于油田生产的需要，绝大部分平台在达到设计寿命后依然继续服役。而随着油价的攀升，边际油田的开发具有特殊的意义，这进一步要求现役平台功能的扩充和新建平台依托现役平台的改造。所有这些都要求对目标平台进行健康检测和诊断，需要对平台结构进行系统、充分和具体的检测，综合评价平台继续服役和超期服役的安全性及可能性，更深地挖掘平台的潜能。

由于海洋平台分布范围广泛，平台设计建造年代跨度大，面临不同的恶劣环境条件和严重的地基冲刷、基础软化等影响平台安全的特殊问题，进一步需要对现役平台进行海底地基形位测量。

目前石油行业普遍采用的平台海底地基形位测量的方法主要有两种，一种是利用潜水员进行摸探的方式，另一种是利用单波束超声测深仪。其中，第一种方法由于受到潜水员水下作业时间和活动范围的限制，只能对平台桩基极小的范围进行摸探，同时水下作业又存在较大的安全风险，因此非迫不得已一般也很少采用。利用单波束超声测深仪进行水下平台海底地基形位测量，可以避免潜水员的水下作业风险，但是由于其测量效率低，测量间隔大，很难实现对平台地基形位的精细测量，从而难以准确的判断地基冲刷和基础软化程度以及对平台安全的影响程度。随着，世界油价的不断上涨和平台服役期的不断延长，海洋石油行业迫切需要一种高效率、高精度的海洋平台海底地基形位测量装置，以实现对平台海底地形的三维精细测量，并以此作为一个重要的依据评估平台的安全性和可继续服役时间。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种海洋平台海底地基地形地貌测量仪，其根据多波束声学探测基本原理设计而成，可利用多通道发射换能器阵实现探测超声波的宽覆盖，多通道接收换能器阵则保证对海底散射回波信号的高分辨力接收，从而有效地实现对海洋平台海底地基的高精度、高效率测量。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明海洋平台海底地基地形地貌测量仪，其特征在于，主要包括水下分机113、水上分机114以及连接二者的电缆；其由水下分机113向水中发射高频声波信号，声波遇到平台海底地基发生反射，反射信号再由水下分机113接收并进行滤波、放大等调理操作后通过电缆上传至水上分机114进行处理后得到255个深度测量值。

前述的海洋平台海底地基地形地貌测量仪，其中水下分机113由多通道信号发射机103、发射换能器阵101、多通道接收换能器阵102和接收前置放大电路104组成；该发射换能器阵101与多通道接收换能器阵102相连；该多通道信号发射机103与发射换能器阵101和主控计算机108相连，在主控计算机108控制下向水中发射高频声信号；该接收换能器阵102与接收前置放大电路104相连，将接收到的海底回波信号进行放大后上传给水上分机114中的信号调理电路105。

前述的海洋平台海底地基地形地貌测量仪，其中水上分机114由信号调理电路105、信号采集与预处理电路106、信号处理电路107、主控计算机108、海量存储器109、显示器110、绘图仪111以及辅助测量设备112组成；该信号调理电路105、信号采集电路106及信号处理电路107依次与主控计算机108相连，海量存储器109、显示器110、绘图仪111和辅助测量设备112分别与主控计算机108相连；该海量存储器109通过SATA接口与主控计算机108相连；该显示器110通过VGA接口与主控计算机108相连；该绘图仪111通过以太网接口与主控计算机108相连；该辅助测量设备112通过串口与主控计算机108相连。

前述的海洋平台海底地基地形地貌测量仪，其中多通道信号发射机103的通道数为56通道，其由信号发生器201、功率放大器组202及多通道阻抗匹配器电路203组成并依次连接；该信号发生器201通过水密电缆与主控计算机108相连，多通道阻抗匹配器电路203与发射换能器阵101相连，使输出信号电连接至发射换能器阵101。