海上固定平臺位置與方位復(fù)測方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種海上固定平臺在安裝過程中對其位置、方位的測量方法，具體地說是一種海上固定平臺位置與方位復(fù)測方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]目前海洋石油裝備產(chǎn)業(yè)在海洋油氣產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的帶動下，正處于高速發(fā)展的新時(shí)期。海洋油氣工程裝備產(chǎn)業(yè)是直接關(guān)系到海洋油氣資源開發(fā)，影響國家能源穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。海洋油氣工程裝備已是造船業(yè)利潤的新增長點(diǎn)，并成為主要海洋國家相爭的目標(biāo)。
[0003]鉆井平臺與海上固定平臺對接定位是海洋油氣工程中非常重要的一部分，對接的成功與否關(guān)系到海洋油氣資源開發(fā)的生產(chǎn)進(jìn)度及效益。鉆井平臺與海上固定平臺對接定位的精度要求高、施工非常復(fù)雜，在對接定位過程中，提供給定位工程人員的海上固定平臺位置、方位往往會出現(xiàn)較大的偏差，位置最大偏差會達(dá)到幾十米，方位偏差最大會達(dá)到3°，這就嚴(yán)重影響了對接定位的精度及成功率，如果出現(xiàn)因誤差過大引起對接定位的失敗或井口覆蓋不完全，必須進(jìn)行第二次的對接定位，甚至?xí)驗(yàn)榈谝淮尉臀粫r(shí)產(chǎn)生的粧穴而多次就位失敗，這就會大大的浪費(fèi)人力物力，影響工程進(jìn)度及效益。
[0004]因此，在鉆井平臺與海上固定平臺對接定位過程中，對海上固定平臺的位置、方位進(jìn)行復(fù)測就顯得尤為重要。通過調(diào)研了解，海上固定平臺在安裝過程中對其位置、方位的傳統(tǒng)測量方法比較簡單，基本原理是采用差分GPS天線安裝在固定平臺中心，電羅經(jīng)安裝在固定平臺軌道平行線上，進(jìn)行長時(shí)間的測量，得到位置、方位結(jié)果。該方法存在以下不足:一是精度低，由于設(shè)備誤差、安裝誤差及海上固定平臺在吊裝過程中產(chǎn)生的誤差，最后的測量結(jié)果往往會有較大偏差;二是周期長，具有危險(xiǎn)性，固定平臺安裝時(shí)由吊車從空中往海里打粧進(jìn)行安裝，安裝位置需要不斷校準(zhǔn)，人員和設(shè)備長時(shí)間位于懸空的平臺上，具有一定的安全隱患。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種海上固定平臺位置與方位復(fù)測方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對海上固定平臺位置、方位的高精度測量。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案是:該海上固定平臺位置與方位復(fù)測方法的具體步驟是:
[0007]1)、進(jìn)行作業(yè)時(shí)，工作人員首先到固定平臺，為設(shè)備的安裝選取合適的區(qū)域并進(jìn)行供電布線。
[0008]2)、進(jìn)行設(shè)備安裝；星基差分GPS天線安裝于固定平臺井口中心；激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)安裝于固定平臺方位基準(zhǔn)線或引測線上；電羅經(jīng)安裝于固定平臺方位基準(zhǔn)線或引測線上;全站儀安裝于固定平臺軌道方位基準(zhǔn)線上;接收機(jī)及數(shù)據(jù)錄取設(shè)備同INS和電羅經(jīng)安裝在一起。
[0009]3)、所有設(shè)備安裝完畢后，設(shè)備開機(jī)，設(shè)定相應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣頻率，在星基差分GPS、激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)和電羅經(jīng)工作狀態(tài)穩(wěn)定后，對固定平臺位置和方位進(jìn)行連續(xù)多次測量1-2個(gè)小時(shí);利用星基差分GPS測量固定平臺井口中心的位置，利用激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)、電羅經(jīng)、全站儀組合系統(tǒng)測量鉆井平臺的方位，并將這些信息送入數(shù)據(jù)錄取設(shè)備。
[0010]4)、數(shù)據(jù)錄取設(shè)備通過軟件對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集及存儲后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，濾除由于各種隨機(jī)噪聲產(chǎn)生的影響，將可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，按照位置精度評定方法和方位精度評定方法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到固定平臺精確的位置和方位，實(shí)現(xiàn)海上固定平臺位置、方位的高精度測量。
[0011]所述的星基差分GPS利用星基差分技術(shù)，通過導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的差分校正量，對海上固定平臺井口中心位置進(jìn)行測量;激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)用于測量固定平臺方位信息。電羅經(jīng)用于測量固定平臺方位信息;全站儀用于固定平臺軌道方位基準(zhǔn)線引測，以及不同高度軌道方位基準(zhǔn)線引測，輔助電羅經(jīng)、INS測量固定平臺的方位;數(shù)據(jù)錄取設(shè)備用于測量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集及存儲，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行精度分析。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:該海上固定平臺位置與方位復(fù)測方法能夠全面、精確的測量固定平臺的位置及方位，在海上實(shí)時(shí)作業(yè)過程中能夠達(dá)到各種性能指標(biāo)并且誤差都能夠控制在有效范圍內(nèi)，而且在事故發(fā)生、信號中斷等情況下，由于系統(tǒng)自身的高冗余度，使得無論是處于各種意外情況下都能夠保證系統(tǒng)準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行，系統(tǒng)可靠性高。本方法設(shè)備安裝使用簡單可行。定位設(shè)備重量輕、體積小、攜帶方便，具有測量精度高、成本低、直觀性、安全性、可靠性及實(shí)時(shí)性特點(diǎn)。
四、【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明海上固定平臺位置與方位復(fù)測方法應(yīng)用的設(shè)備主要由星基差分GPS、激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)、電羅經(jīng)、全站儀合數(shù)據(jù)處理設(shè)備等組成。其工作原理是主要利用星基差分GPS、全站儀、電羅經(jīng)、激光陀螺慣導(dǎo)等設(shè)備，采用組合導(dǎo)航技術(shù)、星基差分GPS技術(shù)、激光測距測角技術(shù)、桿臂測量技術(shù)和數(shù)據(jù)后處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海上固定平臺位置、方位的高精度測量。
[0014]1、星基差分GPS天線位置的選取:在一般情況下，星基差分GPS天線位置應(yīng)該選取在固定平臺井口中心位置，但由于平臺上實(shí)際情況比較復(fù)雜，會出現(xiàn)以下情況無法將天線直接安裝于井口中心:一是井口中心位置處于懸空位置，定位人員無法進(jìn)行測量及安裝;二是井口中心位置未處于頂層甲板，上方被上層甲板完全遮擋。在這兩種情況之下就需要定位人員采用桿臂原理精確測量計(jì)算出GPS天線與井口中心的相對位置，以滿足固定平臺位置測量需求。
[0015]2、方位基準(zhǔn)線的引測:固定平臺上的方位基準(zhǔn)線一般以平臺上的軌道為基準(zhǔn)，但平臺上的軌道位置基本都位于中層甲板上，且附近沒有開闊的地帶不便于設(shè)備安裝，這就需要確定軌道的方位基準(zhǔn)線后對其進(jìn)行引測。一是軌道方位基準(zhǔn)的水平引測，首先，用全站儀沿著軌道精確測量出方位基準(zhǔn)線，然后利用激光測距儀將其引測至同一層甲板的開闊地帶；二是在使用一臺全站儀測量出方位基準(zhǔn)線后，由于同一層甲板沒有適于安裝設(shè)備的開闊地帶，那么就需要在具備開闊地帶的上(下)層甲板上安裝另一臺全站儀，兩臺全站儀進(jìn)行通視后，第二臺全站儀旋轉(zhuǎn)相同的角度，從而將軌道方位基準(zhǔn)線引測至另一層甲板。
[0016]3、供電布線的方式:一般采取兩種方式，一是當(dāng)固定平臺具備供電條件時(shí)，按照平臺的安全要求及平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布線供電；二是當(dāng)固定平臺不具備供電條件時(shí)，需要拖船在固定平臺旁邊進(jìn)行拋錨，利用拖船上的交流電為平臺上的定位設(shè)備進(jìn)行供電，定位人員可根據(jù)拖船與固定平臺的相對位置進(jìn)行合理的布線。
[0017]4