随着全球经济的发展,人类对能源的需求与日俱增。在海洋油气开发过程中,海底管道是海上油气集输的主要方式,但其工作环境恶劣,失效事故时有发生。海管失效不仅影响海上油气田正常生产,而且油气外泄还会严重污染海洋环境,造成巨大经济损失和不良社会影响,因此必须采取有效措施防止海底管道失效。 近年来,分布式光纤传感技术由于具有诸多优点,在结构健康监测中应用越来越广。为了将其应用于海底管道健康监测,浙江大学承担了国家863计划“长距离海底管道分布式光纤传感技术”子课题的研究工作,拟通过建立分布式光纤传感系统来对长距离海底管道安全性进行实时监测。本文的研究基于此课题,以在QK17-2油田海底管道上安装B-DOFS光纤传感系统为依托工程,设计完整可行的海上施工方案,实现将监测系统安全有效地布设到海底管道上,并保证该系统在海管服役期间具有足够的可靠性。 本文分析了国内外各种海底管道检测方法的不足以及分布式光纤传感技术在海底管道监测中存在的问题,针对工程应用中的难点,提出了管内气吹法、管外粘贴法布设光纤传感系统的基本思路。通过气吹光纤性能试验、灌浆料配合比室内试验、长距离微管真空灌浆试验,选定用于气吹灌浆法的光纤、微管型号及灌浆材料,完善气吹光纤、真空灌浆施工工艺,实现了一次性气吹光纤、微管真空灌浆距离超过500m的目标。最终设计出一套完整可行的分布式光纤传感系统布设方案,在实际工程中进行应用,并对其经济可行性进行了分析。 光纤传感器技术是未来健康监测的发展方向,本课题的研究针对海底管道进行,但技术的适用面不仅仅局限于海底管道,它还能应用于城市自来水管道、煤气管道、桥梁、大坝等结构物的健康监测中,极具发展潜力。