[发明专利]一种海底管道掩埋状况检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及管道检测领域，特别涉及一种海底管道掩埋状况检测方法。

背景技术

随着我国海洋石油开采规模的扩大，海底油气管道建设逐渐进入高峰，中海油、中石油、中石化等大公司仅在渤海湾的海底管道已达数百千米。海底管道是投资高、风险大的海洋石油工程，它对海上油气田的生产起着至关重要的作用。海底管道所处的海洋环境极为复杂，受到风浪、洋流、风暴潮等自然因素作用，普遍存在裸露、悬空等安全隐患。海底管道长期悬空裸露，遭受风浪、海流冲击极易产生疲劳断裂；同时，由于近海工程施工、捕鱼作业和船舶抛锚等人为因素的破坏，海底管道破损事故也时有发生。海底油气管道一旦出现泄漏，将导致海上油气田停产，污染海洋环境，造成生态灾害，不仅抢修费用高昂，甚至引起海洋石油平台爆炸，给企业和国家带来巨大的经济损失。所以，对海底管道状态的科学检测是当务之急，也是海洋石油安全运行工作的重中之重。

目前国内外常用的海底管道检测的主要声学方法包括：多波束测深仪、旁扫声呐、浅地层剖面仪、水下摄像机、海洋磁力仪等，完成水下及海底泥面以下管道埋藏状况以及路由区域海底地质状况调查。其中，多波束测深仪和旁扫声呐通过对水深和海底地貌的探测达到调查海底悬空管道的出露位置和悬空高度的目的；浅地层剖面仪可以获得高、低频两种浅地层剖面资料，实现对埋藏管道的埋深、上覆沉积物的类型及厚度的调查，多波束测深不能显示完全掩埋管道的状态，需要配合浅地层剖面仪来确定上覆沉积物厚度。水下摄像机检测海底管道直观性强，但是能见度很低。海洋磁力仪可用于检测管道是否存在，但不能探测管道的空间状态。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存下以下缺点和不足：

上述方法都有各自不足，需要综合利用，联合分析，且随着海底管道深度的增加，检测难度急剧上升。这将导致检测任务复杂、难度大、成本高、周期长的问题。

发明内容

本发明提供了一种海底管道掩埋状况检测方法，本方法缩短了检测周期，降低了检测难度和成本，详见下文描述：

一种海底管道掩埋状况检测方法，所述方法包括：

利用快速傅里叶变换后的分组声音数据X_l(k)制作数组子集的频谱图；通过频谱图制作频谱分布的统计直方图；

设定分组声音数据的比较间隔，将下标差为Δl的分组声音数据对应的直方图向量相减并求其模的平方，得到差值数据序列；

通过所述差值数据序列和管道掩埋过渡段声音数据采样点数获取拟合结果函数，并进行峰值检测；

对与峰值对应的统计直方图进行判断，进而识别管道的掩埋状况。

在所述利用快速傅里叶变换后的分组声音数据X_l(k)制作数组子集的频谱图的步骤之前，所述方法还包括：

将声音传感器固定在管道内检测器里的任意位置，获取管道中的声音数据，并将声音数据传输至上位机；对每一个分组声音数据作快速傅里叶变换(FFT)变换，得到X_l(k)。

其中，通过频谱图制作频谱分布的统计直方图的步骤具体为：

将频谱图的[0，f/2]区间均分为M段；对于每一分段区间内的横坐标值f_c，计算其相应纵坐标值的加和；获取统计直方图向量。

其中，通过所述差值数据序列和管道掩埋过渡段声音数据采样点数获取拟合结果函数的步骤具体为：

检索差值数据序列中的最大值，将最大值赋为G_max，设定阈值系数ε，若有连续的数据大于阈值εG_max，则将连续数据编为一个数组子集。

另，对与峰值对应的统计直方图进行判断，进而识别管道的掩埋状况的步骤具体为：

1）确定对应的统计直方图向量H₁，对该向量内的离散数据{h₁,h₂,…,h_M}进行二次多项式的最小二乘拟合并检测峰值，记录峰值处横坐标值l’；

2）当检测到一个峰值且l’<γM时，γ为低频阈值系数，表明管道进入完全掩埋状态；

3）当检测到两个峰值且l₁’<γM、l₂’>δM时，δ为高频阈值系数，且δ＞γ，表明管道进入裸露状态。