Ứng dụng Side Scan Sonar đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm

Đường ống ngầm có vai trò quan trọng đối với các mỏ dầu khí, tuy nhiên vấn đề treo đường ống ngầm có thể dẫn đến những nguy hiểm tiềm tàng. Việc ứng dụng Side Scan Sonar sẽ giúp đánh giá được tình trạng xử lý vấn đề trên. Bài viết sau đây sẽ giúp hiểu thêm về phương án xử lý treo đường ống ngầm và nguyên lý hoạt động của Side Scan Sonar trong công tác đánh giá tình trạng xử lý.

Tầm quan trọng của đường ống ngầm

Đường ống ngầm là huyết mạch và liên quan trực tiếp đến sự an toàn của các mỏ dầu khí ngoài khơi. Bên cạnh đó, môi trường đại dương vốn dĩ rất phức tạp, các tác động bên ngoài như dòng thủy triều, sóng, thủy triều, triều cường, địa chất thiên tai biển,… sẽ gây ảnh hưởng nhất định đến đường ống ngầm. Đặc biệt là gần giàn khoan hoặc các công trình trên biển sẽ thay đổi trường dòng chảy cục bộ, làm cho các điều kiện thủy động lực tăng và thường tạo ra sự cọ xát xung quanh. Do đó, đường ống ngầm có nhiều khả năng bị lộ và xuất hiện trình trạng treo đường ống.

Tình trạng treo đường ống ngầm là một mối nguy hiểm tiềm ẩn lớn đối với sự an toàn khi sản xuất. Khi tình trạng treo của đường ống vượt quá phạm vi cho phép, nó cần được xử lý kịp thời. Hiện nay, một số tuyến ống ngầm dưới biển cũng đã xuất hiện nhiều đoạn bị treo.

Phương án xử lý tình trạng treo đường ống ngầm

Nhiều học giả đã nghiên cứu phương pháp xử lý tình trạng treo đường ống ngầm và hầu hết đã được áp dụng vào thực tế kỹ thuật, bao gồm: ném bao cát kết hợp với lớp phủ, hỗ trợ cọc ngắn dưới nước, ném bao cát kết hợp với lớp phủ cỏ sinh học, cọc dưới nước kết hợp với cỏ sinh học che, v.v… Theo các dạng khác nhau của cấu trúc dưới nước sau khi xử lý, các phương pháp xử lý nêu trên được chia thành hai loại: xử lý không thấm và xử lý thấm.

Lấy ví dụ phương pháp ném bao cát kết hợp lớp phủ, một bao cát có trọng lượng khoảng 30kg được ném xung quanh đường ống treo lơ lửng. Trong quá trình ném và lấp bao cát, thợ lặn đã sắp xếp các bao cát để đảm bảo rằng đáy của đường ống lơ lửng được lấp đầy bằng bao cát. Sau khi đóng bao cát xong, tiến hành rải lớp phủ lên đường ống. Sau khi xử lý ném bao cát kết hợp lớp phủ, khoảng cách giữa đường ống và đáy biển được lấp đầy, tạo thành một cấu trúc không thấm nước.

Ngoài ra, đối với phương pháp hỗ trợ cọc ngắn dưới nước, nguyên lý chính là thiết lập các giá đỡ trong phần treo của đường ống để giảm biên độ rung theo chiều ngang và dọc, ngăn đường ống bị vỡ do rung xoáy gây ra dưới tác động của dòng điện. Cách cụ thể là lắp đặt các cọc ngắn hỗ trợ dưới nước xen kẽ dọc theo đường ống treo để rút ngắn nhịp đường ống treo.

Trong cả 2 phương pháp xử lý không thấm và xử lý thấm, Side Scan Sonar có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả của công tác xử lý.

Hoạt động của công nghệ Side Scan Sonar trong đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm

– Nguyên lý hoạt động của Side Scan Sonar

Công nghệ Side Scan Sonar sử dụng nguyên lý tán xạ ngược của chùm sóng âm tới để phát hiện hình dạng của vật thể. Nhờ đó, Side Scan Sonar có thể cung cấp hình ảnh trực quan hơn của đối tượng.

Side Scan Sonar truyền chùm tia hình quạt sang bên trái và bên phải của mảng tuyến tính sóng âm và tín hiệu tán xạ ngược được mảng tuyến tính sóng âm thu nhận trở lại. Đối tượng có độ cao nhất định có thể tạo ra “bóng” trên hình ảnh phản xạ sóng âm.

– Side Scan Sonar trong đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm

Bằng cách phân tích bóng của hình ảnh phản xạ sóng âm trong các điều kiện hình ảnh khác nhau, có thể đánh giá liệu đường ống dưới biển có thấm hay không và có thể đánh giá hiệu quả xử lý của đường ống treo.

Khi đường ống dưới biển bị tình trạng treo, chùm sóng âm phát ra bên đầu tiên gặp đường ống, sẽ hình thành phản xạ mạnh trên hình ảnh sóng âm. Khe hở giữa đáy đường ống ngầm (độ cao của khe hở là độ cao của hệ thống treo ống ngầm) cho phép chùm sóng âm xuyên qua tạo thành vùng cho sóng âm đi qua (vùng này nằm ngoài vùng phản xạ mạnh của đường ống trên hình ảnh sóng âm).

Đường ống chặn một số chùm sóng âm đi qua và tạo thành một vùng bóng của sóng âm với khoảng cách phản xạ dài nhất, nằm bên ngoài vùng cho sóng âm đi qua. Do đó, hình ảnh mà Side Scan Sonar thu được hình thành bởi các đường ống treo theo thứ tự phản xạ mạnh của đường ống ngầm.

Side Scan Sonar phát hiện tình trạng treo đường ống ngầm.

Khi đường ống ngầm bị tình trạng treo được xử lý không thấm nước, chùm sóng âm phát ra bên trước tiên gặp đường ống và các bao cát hỗ trợ đường ống, do khoảng cách phản xạ ngắn nhất nên lần đầu tiên đó tạo thành phản xạ mạnh trên hình ảnh. Đường ống và bao cát chặn một số chùm sóng âm đi qua và tạo thành một vùng bóng âm thanh có khoảng cách phản xạ dài nhất, nằm bên ngoài vùng phản xạ mạnh trên hình ảnh sóng âm. Do đó, hình ảnh Side Scan Sonar được hình thành bởi các đường ống bị treo sau khi xử lý không thấm nước theo thứ tự phản xạ mạnh của đường ống và bao cát.

Side Scan Sonar phát hiện tình trạng treo đường ống ngầm sau khi xử lý không thấm, được tạo ra khi sử dụng phương pháp xử lý cắm cọc ngắn dưới nước.

Ví dụ kỹ thuật về ứng dụng Side Scan Sonar đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm

Ứng dụng Side Scan Sonar có thể thu được dữ liệu độ phân giải cao hơn bằng cách chọn tần số cao hơn, phạm vi phát hiện ngắn hơn và phạm vi khảo sát nhỏ hơn. Thí nghiệm cho thấy rằng hiệu quả đánh giá đường ống bị treo là tốt nhất khi góc giữa chùm sóng âm và đáy biển được giữ ở khoảng 20 độ.

Ngoài ra, trong một số trường hợp, khi có một hố dưới đáy biển bên dưới đường ống, đặc điểm phản xạ của nó rất dễ bị nhầm lẫn với bóng của đường ống trên dữ liệu.

– Kết quả đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm sau khi xử lý không thấm

Sau khi xử lý bằng phương pháp ném bao cát kết hợp lớp phủ, có thể thấy rằng đoạn treo đường ống ngầm được xử lý luôn hình thành vùng bóng dọc theo hướng phát ra chùm tia sóng âm. Điều này là do sự phản xạ của khoảng trống năng lượng và vùng bóng có kích thước thay đổi, liên quan đến góc phát hiện, vị trí tương đối của đường và đường ống, v.v…

Ngoài ra, đoạn treo đường ống ngầm sau khi xử lý chuyển từ hình ảnh phản chiếu mạnh đồng nhất ban đầu sang hình ảnh phản chiếu không đồng nhất dạng hạt, đây là đặc tính phản chiếu của các bao cát chất đống xung quanh đường ống.

Dữ liệu Side Scan Sonar đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm theo phương pháp xử lý không thấm.

– Kết quả đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm sau khi xử lý thấm

Sau khi xử lý thấm, cụ thể là dùng giá đỡ cọc ngắn dưới nước, có thể thấy rằng tổng cộng bốn cọc ống thép dưới nước đã được khoan vào phần treo của đường ống ngầm, và các cọc ống thép dưới nước được bố trí xen kẽ ở hai bên của đường ống treo. Bốn cọc ngắn dưới nước chia phần treo thành năm phần nhỏ, giúp giảm chiều dài nhịp treo và giảm nguy cơ hư hỏng đường ống sau rung động xoáy.

Trong dữ liệu Side Scan Sonar thu được, phản xạ mạnh của cọc ống thép giao nhau với phản xạ mạnh của đường ống. Điều này phản ánh mối quan hệ tiếp xúc giữa cọc ống thép và đường ống. Sự phản xạ mạnh mẽ của cọc ống thép là phần bóng tối bên ngoài, và có một độ rộng nhất định của vùng sóng âm đi qua giữa sự phản xạ mạnh mẽ của đường ống và bóng tối.

Dữ liệu Side Scan Sonar đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm theo phương pháp xử lý thấm.

Trên đây là nguyên lý hoạt động của Side Scan Sonar trong đánh giá tình trạng xử lý treo đường ống ngầm. Công nghệ Side Scan Sonar hiệu quả và khả thi trong việc phát hiện ảnh hưởng của việc xử lý đường ống bị treo.

Nếu còn bất kỳ thắc mắc nào về hoạt động của Side Scan Sonar, cũng như các công tác khảo sát thủy đạc khác, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125 để được hỗ trợ và tư vấn thêm chi tiết!

>>> Xem thêm: Khảo sát và thăm dò đáy biển với Công nghệ quét sườn Side Scan Sonar