产品名称： WFS的海齿系列海底管线腐蚀监测仪

项目时间： 2016

项目地点： 英国

项目国家： 英国

所属公司： WFS

项目简介：

WFS的海齿系列监测仪搭载了超声波测厚传感器，即使管线绝缘层厚达6毫米，壁厚测量数值也可精确到0.1毫米。客户可根据特定需求自定义仪器的壁厚监测周期，测量数据可自动存储在船载数据记录器内。可以通过近距离无线双向通讯来交换信息。

主要问题：

海底管道是海上油气田开发工程设施的主要组成部分，担负着海上油气输送的重要任务。相比于陆上管道，海底管道的工作环境更为恶劣，管道易受腐蚀、第三方活动、自然灾害等因素的影响而出现损伤甚至失效等问题。其中，海底管道腐蚀是导致管道失效的重要因素。而海底管道一旦失效泄露，将会严重破坏海洋环境，造成巨大的经济损失，甚至有可能导致人员伤亡。且海底管道的修复工作难度大、周期长、费用高。因此有必要对管道的腐蚀情况进行实时监测，以便能够及时采取相应措施，防止管道失效这种灾难性问题出现。

解决方案：

针对上述情况，英国WFS科技公司推出了Seatooth PipeLogger（以下简称海齿系列）腐蚀监测仪。该公司在新闻发布会上表示：“海齿系列腐蚀监测仪旨在降低长期监控海底管线或跨接管的作业成本，该工具的研制会彻底改变水下资产完整性监控模式。”

在海水、海底、混凝土罩面结构或浪溅区，海齿系列监测仪的无线通讯覆盖范围是5~10米，额定入水深度为1000~4000米，在海水中的视重不超过5千克。

海齿系列调幅系统包含一个海齿系列单元（搭载一款Seatooth感应加速度计传感器）和一个数据记录器，可用于改造现有管线资产。对于倾斜、隆起或者塌陷管线，海齿系列系统在监控过程中无需穿透管线。

可利用Seatooth数据回收单元（Data Recovery Unit，以下简称DRU）无线获取存储在海齿系列调幅系统内的数据，该回收单元可通过远程遥控机器人（以下简称ROV）、潜水员或自主式水下载具（以下简称AUV）下放到位。

海齿系列监测仪可实时监控与记录管线腐蚀情况，专门服务于埋藏管线等水下资产的改造作业，是一项具有革命性意义的产品。为了提高油气藏开发采收率、保障管线等资产完整性与流动安全性，海齿系列产品基地研发了一系列的水下基础设施无线改造工具。

对于水下管线系统与隔水导管，海齿系列系统是一种有效的数据采集与监视控制系统（Supervisory Control and Data Acquisition，以下简称SCADA）平台，可作为有效流动安全保障计划的重要组成部分。为了保护管线外表面， Seatooth传感技术与海齿系列系统糅合于一体，其包含有一系列的非侵入型传感器，可实现管线状态监控。

非侵入型传感器的应用，可避免管线内部出现流体扰动现象，还可有效避免常规插入式传感器出现的腐蚀、堵塞和清洁问题。水合物形成、管线疲劳以及腐蚀现象都会影响流动安全性，而传感数据可对这些问题进行早期预警。

Seatooth技术可在海水、空气或者地下进行无线通讯。WFS公司的Seatooth专利技术支持在海水、海床、混凝土罩面结构、金属管线以及浪溅区等介质内开展可靠的双向无线通信。海齿系列在SCADA架构中可作为无线远程测控单元（Remote Terminal Unit，以下简称RTU）。

Seatooth技术产品中应用的数据传输技术支持数字数据的双向传输，传输速率高、低延迟。

海齿系列系统数据记录器所记录的传感数据，之后可由DRU提供的ROV实现无线收集。海齿系列系统与Seatooth S100 DRU整合在一起，可实现双向数据传输，即意味着后者可向前者发送命令数据流。

海齿系列可以独立作业，也可与其他仪器联合组成网络系统设备，利用Seatooth S400通信平台，可使节间距延展至30米。

通过应用专利技术，海齿系列调幅单元可用于监控管线运动、振动、倾斜及角度等多方面情况。海齿系列单元搭载的是Seatooth感应非穿透型加速度计传感器。

此外，加速度计传感器可与其他类型的非侵入式传感器联合使用，例如超声波测厚传感器，可用于监控管线腐蚀与管道壁厚；超声波流量传感器，可用于监控过程流量或相对速度；温度计，可用于确定芯管内外部温度；内部电压传感器，可用于阴极保护和电流阴极保护（ICCP）系统监控。

用户可根据自身需求调节传感器的读取速率，变化范围从1/分钟到1/每月均可，Pipelogger数据记录器可存储多达4万个数据点。

海齿系列基础系统是专为8 in直径管线设计，包括一个加速度计传感器和一个数据记录器，目前已开发出系列化产品，可安装在4 in~48 in直径的管线上。PipeLogger可通过多条绑带或重型磁夹固定在管线上。

为了方便安装，海齿系列调幅系统可配备ROV或潜水员握柄或ROV夹具，另外还可能配置ROV/潜水员LED接口，可下到1000m水深。WFS公司应用了专利化电池持久续航管理技术，水下部署设备的电池使用寿命可达15年，这可有效降低常规水下长期监测时需要投入的高额ROV安装和监测设备维护费用，将大大提高无线监测及传输数据的能力。

Seatooth S100 DRU利用ROV（通过RS232串行连接）或潜水员、AUV可与海齿系列调幅系统间实现双向通信，带宽可达2.4千位节/秒，在流体介质中的传输距离为5米。该耦合系统可与传统型无线通信系统相兼容。此外，Seatooth S400基础系统支持清管器收集数据，通过管壁传输数据。

适用范围

海齿系列调幅系统适用范围

1.改造的涡激振动监控器——监控周遭海水流动对水下设备的冲击振动情况，实时了解累积性管线疲劳状态；2. 改造的流激振动监控器——监控管线内部流体流动对水下管线的冲击振动情况，实时了解累积性管线疲劳状态；3. 改造的波激振动监控器——监控水下波动区流体对部署设备的冲击振动情况，实时了解累积性管线疲劳状态。

配合其他传感器可获得扩展功能：1.UT或电压传感器——长期性腐蚀监测；2. 超声波流量传感器——水合物形成监测；3. 温度传感器——管线内外温度监测。

WFS公司的“Seatooth”（型号：S5510）频率为100kHz～200kHz，水中传播速度为100kbps，最大通信距离达10m。如果提高频率的话，从技术上来说速度最大可达1Mbps，WFS公司认为将来能够提高至10Mbps左右。Seatooth这个名字是因为该技术与通信距离约为10m、数据传输速度约为几百k～1Mbps的蓝牙相似而命名的。

另外，“SeaText”（型号：S1510）利用的是几kHz以下的低频率，因此通信距离更长，在水中能以100bit/秒的速度通信30m。当然，由于电波在空中能更长距离传播，如果在浅海区或较浅的池塘等，水底的传感器可以与数百米远的岸上进行通信。

具体用途方面，Seatooth可用于比如在船上或冰车上远程操作无人小型潜艇，与潜艇间通信、或者大型潜舰对接时的通信等。Seatext可用于英国南部等被海浪侵蚀的场所的海岸线监控，以及利用河底的传感器进行的水质检测。除了水之外，土壤也能传播电波，因此还可用于埋入地下的下水管雨量传感器等。

通信所需的传感器的耗电量方面，5～10mW即可进行一次水中通信。这样的话，即使每天进行4次100kbps的通信，电池也能使用1年左右。如果与铺设线缆所需的工夫和成本相比，更换传感器或电池相对容易。

亮点：

传感器与无线通讯系统结合的新型物联网，在工业领域的新突破。