摘要：本文结合我国常规的海洋石油工程领域海管铺设施工的现状，结合目前ROV的实际使用和海管铺设的施工技术，对海管铺设中的ROV进行介绍、对现有海管铺设方法进行分析，并对海管铺设过程中ROV可参与的工作进行描述，对于海管铺设施工的ROV应用具有一定的参考意义。
关键词：ROV;海管铺设;ROV应用
一、ROV相关介绍
1.1ROV的分类与选型
ROV共分成5类，分别为纯观察级、工作级、带负载的观察级、海底作业级、模型或发展级[1]。
1.2ROV的作业配置方式
在海底工作过程中，当ROV进入到海底进行作业时，通过自身携带的姿态传感器和定位设备，结合ROV的动力系统，以达到ROV在水下进行导航定位的效果。同时，ROV通过携带各种外接设备，已满足ROV具备在水下进行相关作业的能力。
1.3ROV外接工具的分类
为提高ROV在海底施工的效率，完成海底的相关作业，需对ROV进行相关未接设备的安装。按照外接设备的运行方式不同，分为直线型、旋转型及冲击型三种。旋转型的工具包括打磨刷、砂轮机、水下钻具等，分别用于水下结构物处理、水下切割和打磨、钻眼、攻丝等。直线型的工具包括切割器、夹持器，分别用于钢缆切割和沉物打捞。冲击型的工具包括破碎锤、冲击扳手、高压水枪和吸泥泵，分别用于岩石破碎、螺栓拧紧和松开、海生物清洗、排泥造坑[1]。
1.4ROV的结构组成
ROV系统的组成，从结构上可划分为水面控制系统和水下结构体2部分[2]。其中水面控制系统包括ROV水上电脑主机、操控系统、跟踪定位系统、显示系统、水上通信接口、水上动力源、脐带缆和收放系统等[3]，水下结构体为常见的ROV主体及其外接工具等。
1.5ROV的分类
概据挪威石油工业标准（NORSOK STANDARD U-102-Remotely operated vehicle (ROV) services）中对ROV的规定，ROV可分为5类：纯观察级、带负载的观察级、工作级、海底作业级以及模型或发展级潜器。其中工作级ROV又可细分为3类：
A类：轻工作级潜器<100HP；
B类：中工作级潜器100HP至150HP；
C类：重工作级潜器>150HP。
二、海底管道铺设方法
通常，海底管道铺设方法主要包括三大类：铺管船法、拖拉法和浮游法，其中铺管船法分为S-LAY、J-LAY和REEL LAY。本文重点探讨S-LAY法，该方法也是目前国内最常见的海管铺设方法，对ROV在该类管道铺设中的具体应用进行分析。
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海底管道铺设的常规步骤如下：
第一步：抛起始锚及张力调整或连接起始缆、起始封头焊接，应用ROV对封头处的偏转角度、法兰位置进行调整，确定管道铺设的起点坐标及剪切调整缆工作等。
第二步：正常铺设：驳船将海管运输至施工现场，通过铺管船上吊机将海管倒驳至铺管船的堆管区，船上辅助吊机将海管吊装至传送线上，海管前往作业线依次进行坡口处理、消磁、内对口器连接、预热、管道焊接、无损检验、节点防腐等基本工作，ROV持续监测海管的入水着泥情况，对海管的位置进行定位处理，以便能够及时对铺管船位置进行调整，以提升海管铺设的精度。
第三步：终止铺设：需要做好焊接终止封头工作，ROV的主要工作任务是监测海管终止封头的着泥情况，将牺牲缆剪切掉，对封头位置、终止封头偏转角度等进行调查，最终确定终点坐标，确保铺定工作的合理性。
三、海管铺设过程中的ROV应用
3.1起始铺设
海管起始铺设时，ROV负责起始铺设中的水下定位工作，通过ROV携带USBL（超短基线水声定位系统）定位信标，航行至目标点处，悬停于目标点正上方，水上定位工作人员打点，对所需定位的装备进行水下定位。
3.2临时弃管和弃管回收
（1）临时弃管作业
由于天气因素等特殊情况的影响，作业船队被迫撤离现场时需要临时弃管，即ROV使用机械手对海管临时封头上钢缆连接的回收钩进行摘钩作业。
（2）弃管回收作业
当铺管作业重新开始时，需要对之前临时放弃的海管进行回收，ROV需借助机械手对临时封头上的钢缆和回收钩进行挂钩作业。
3.3剪切调整缆、牺牲缆
起始铺设完成后，ROV代替潜水员进行调整缆的切除。此时钢缆上带有较大的张力，在不卸除张力剪切钢缆的作业中，ROV操作人员需要较高的技术要求，将ROV调整到合适的角度和位姿后进行钢缆切除，否则有可能会导致刀片断裂、破损甚至损坏液压剪，最严重时会出现ROV损坏或者被钢缆挂住。
同样在终止铺设时，也需要对牺牲缆进行切除，此时对ROV要求较低，ROV可代替潜水员进行正常的牺牲缆切除。
3.4海管屈曲处理
海管铺设时，由于风浪流等天气及海况因素、铺管船舶自身的稳性、铺设路由海底状况等的影响，可能会出现干式或湿式屈曲。此时，ROV需使用金刚石绳锯对出现屈曲的管段进行水下切割后安装应急回收装置，并辅助铺管船将海管回收到作业线上。
3.5海管状态监控
油气管道铺设施工过程中，潜水员无法实施下水监控海管的铺设状态，ROV航行至海管着泥点的上方，可通过ROV的坐标定位和视频监控，实时了解海管铺设路由的准确性和是否发生海管屈曲。
3.6海管铺设预调查
海管铺设前，项目组需对海管铺设路由区域进行预调查工作，常规的预调查工具一般为DGPS导航定位系统、侧扫声呐、定向系统、多波束测深仪等等，通过船舶搭载相关设备进行海底水深、浅剖、地貌测量，但该方法存在一定的局限性，对海面障碍物、海水深度等有要求，ROV搭载相关小型设备对海底情况进行近距离测量，代替传统的预调查方式。
3.7海管铺设后调查
在海管铺设完成后，项目组需对海管铺设后的海管实际状态进行调查，以确保海管的最终状态满足设计要求。ROV可搭载相关小型设备对海底管道进行近距离测量。
3.8特殊情况处理
在海管铺设过程中可能会发生各种突发事件，许多事件发生后需要潜水员下水进行处理，而目前海管铺设不断往深海发展，潜水员的下潜深度有一定的限制，即使是饱和潜水深度一般也不会超过300m，若事故发生在这类水深下，ROV将代替潜水员开展相关水下工作任务。
结语：
目前海洋石油工程领域一直在往深海远海发展，常规的近海浅海工程已经开始减少，海管铺设水下作业的难度不断增大，对潜水员的要求也越来越高，越来越多的工作无法通过常规方式解决，在这种情况下，ROV在海洋工程中的使用将越来越普遍，ROV将会在今后的海洋油气田施工建设中发挥的作用会不断突出。
参考文献：
[1]徐卫星，崔相鲁，陈龙，陈沛骏.ROV在海底油气管道铺设施工中的应用[J].防护工程,2017（22）
[2]彭学伦.水下机器人的研究现状与发展趋势[J].机器人技术与应用,2004,(4)，44-47.
[3]许竞克，王佑君，侯宝科，杨立浩.ROV的研发现在及发展趋势[J].四川兵工学报，2011（32-4），71-74.