심해 석유 및 가스전의 유정 현장 조사를 위한 기술적 방법에 대한 간략한 분석

Wen Mingming 1 Xiao Bo Xu Xing Zhang Hanquan

(광저우 해양 지질 조사국, 광저우 510760)

제1저자 소개: Wen Mingming, 남성, 출생 1976년, 1998년 장춘과학기술대학교 정보공학과 졸업. 현재 광저우 해양지질조사 기술방법연구소 지구물리탐사실 부소장 및 지구물리공학에 종사하고 있다. 해양공학 지구물리학 탐사의 기술적 방법을 연구하고 있습니다.

요약 해상 석유 및 가스의 지속적인 개발로 인해 후속 개발 능력이 분명히 부족하므로 심해 석유 및 가스 유역 개발은 불가피한 개발 추세가 될 것입니다. 심해 유전 및 가스전의 유정 조사는 심해 유전 및 가스전 개발 과정에서 중요한 연결고리이며, 그 탐사 기술은 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 이 기사에서는 심해 유정 현장 조사의 기술적 요구 사항을 분석하고 많은 유정 현장 조사를 조직하고 참여한 업무 경험을 결합합니다. 심해 석유 및 가스전 유정 현장 조사의 기술적 어려움은 해저의 장애물 분포를 탐색하는 데 있다는 점을 지적합니다. 해저 지형 및 지형학적 특성을 조사하고, 중앙 얕은 층서학적 구조와 기타 탐사 기술을 이해합니다. 이러한 탐사 기술은 소나 기술의 특성상 한계가 있기 때문에 해외에서는 탐사 기술 목표를 달성하기 위해 일부 핵심 측량 장비와 해저 사이의 일정 높이를 유지하기 위해 DEEPTOW, ROV 또는 AUV 기술을 채택하여 성공적인 시도를 해왔습니다. 연구, 이러한 유형의 "상향식" 조사 기법을 개발하고 지속적으로 개선하는 것이 중요합니다.

키워드 유정 현장 조사 및 탐사 기술, 해저 다중 매개변수 탐사 음파탐지 기술

1 서론

최근 몇 년간 전 세계적으로 석유 수요가 급증하고 있으며, 이로 인해 물가는 지속적으로 상승하고 있으며, 세계 유가의 큰 변동은 세계 경제와 수출입국에 큰 영향을 미칩니다. 우리나라 경제의 급속한 발전과 현대화 건설에 따라 석유 등 에너지 수요도 증가하고 있습니다. 중국은 세계 2위의 석유 소비국이자 3위의 석유 수입국이 됐다. 현재 우리나라의 경제 발전 상황으로 볼 때 석유 수입량은 해마다 증가할 것입니다. 에너지 문제는 국가안보 문제로 다루어져 왔다. 우리나라의 해상 석유 및 가스 자원 생산량은 석유 환산 4천만 톤을 초과하며 해상 석유 및 가스 자원의 개발은 우리나라의 현재 석유 및 가스 자원 공급의 중요한 부분이 되었습니다.

해상 석유 및 가스의 지속적인 개발로 인해 후속 개발 능력이 분명히 부족하여 심해 석유 및 가스 유역의 개발이 고려되고 있으며 이는 필연적인 개발 추세입니다. 세계 전체 석유 및 가스 매장량의 44%가 심해에서 나올 것입니다. 해외의 일부 대규모 심해 유전이 성공적으로 개발되었으며, 심해 탐사(시추) 및 개발 작업의 깊이가 2000m를 초과했습니다. 2004년 7월 8일, Petrobras는 멕시코만 수심 2,301m에서 석유 및 가스 개발에 성공하여 수심 해양 석유 및 가스 개발에 대한 세계 신기록을 세웠습니다[1]. 우리나라 관할 해역의 총 면적은 약 300만km2이며, 그 중 심해 면적은 150만km2를 초과합니다. 퇴적물 두께가 2000m 이상인 퇴적분지는 20개 이상이며 면적은 거의 2000m²에 달합니다. 500,000km2. 남중국해 북사면 지역과 난사해 지역 등 심해 유역은 모두 석유 및 가스 전망이 밝다. 특히 남중국해 남부 난사해 지역은 석유와 가스가 매우 풍부하다. 총 예상 자원량은 320억~430억 톤에 달하며, 북해 멕시코만 다음으로 세계 2위의 석유 및 가스 자원으로 알려져 있으며, 중동 다음으로 네 번째 산유국이다. 주변국은 물론 미국, 일본 등 다른 나라들도 참여하고 싶어하는 분야가 됐다. 그러나 우리나라의 심해 석유 및 가스 자원은 아직 탐사 및 개발 초기 단계에 있으며 심해 탐사(시추) 용량은 600m에 불과하고 개발 운영 용량은 503m로 선진국에 크게 뒤떨어진다.

심해 석유 및 가스 자원의 개발 비용은 매우 높습니다. 심해 석유 및 가스가 주로 분포하는 대륙 경사면은 기복이 심하고 변화무쌍한 해저 지형, 발달한 탁도 해류 퇴적, 복잡한 퇴적 구조, 강렬한 지각 구조를 가지고 있습니다. 활동, 해저 산사태, 모래 액화 및 기타 지질학적 재해가 빈번하게 발생합니다. 개발 과정에서 해저 지진 변동, 해저 결함 활동, 해저 변형 산사태, 심해 탁도 해류 활동 및 쓰나미로 인해 석유 생산 플랫폼, 부유식 생산이 손상될 수 있습니다. 시스템(FPSO), 해저 송유관, 해저 케이블 등 심각한 피해는 물론 막대한 인명 피해와 막대한 재산 손실까지 초래할 수 있으므로 개발 전에 유정 현장의 지질학적 위험에 대한 포괄적인 이해가 필요합니다. 심해 유전 및 가스전의 유정 현장 조사는 석유 및 가스 개발 과정에서 중요한 연결 고리 중 하나입니다. 첨단 유정 현장 탐사 기술을 습득하는 것이 중요하므로 탐사 기술이 점점 더 주목받고 있습니다. 이 분야에 대한 우리나라의 사업은 이제 막 시작되었기 때문에 심해 석유 및 가스 탐사 및 처리와 같은 기술적 방법은 아직 초기 단계에 있으며 탐사와 연구가 시급히 필요합니다.

해상 유전 및 가스전 유정 현장 조사를 위한 탐사 기술은 수중음향 물리학을 기반으로 개발되었으며, 천해, 중해저, 심해저 층위학 탐사 및 사이드 스캔 소나 탐사 장비는 모두 소나 기술을 사용합니다. 이러한 기술은 탐사 수심과 해상도의 상충되는 제약을 받습니다. 예를 들어, 측심기의 작동 주파수가 높으면 분해능과 측정 정확도도 높지만 음향 신호는 수층에서 빠르게 감쇠되므로 반대로 수심이 더 깊은 해역에서 작업하는 데 적합하지 않습니다. , 작동 주파수가 낮으면 분해능과 측정 정확도가 상대적으로 떨어지고 음향 신호가 수역에서 더 멀리 전파되므로 심해 작업에 적합합니다. 그러나 단순히 송신 전력을 높이는 것만으로는 장거리 음향 신호 전파를 달성할 수 없습니다.

심해역 탐사를 수행할 때에는 탐사의 정확성과 분해능을 확보할 필요가 있으며, 이를 위해서는 조사를 위한 사이드 스캔 소나와 유사한 작동 주파수를 가진 장비의 사용이 필요함을 알 수 있다. 천해 탐사의 정확성과 분해능은 심해 유전 및 가스전 유정 현장 탐사에 있어 주요 기술적 어려움 중 하나입니다.

본 글은 2007년 4월 광저우 해양지질조사국이 완료한 국내 최초의 심해 유정부지 조사(수심 약 600m)의 기술적 요구사항을 언급하고, 심해 석유 및 가스 유정부지 조사 기술도 검토한다. 컨퍼런스의 데이터 분석과 최근 몇 년간 석유 및 가스전 유정 현장 조사에 여러 차례 참여하고 조직한 업무 경험을 바탕으로 해당 탐사 기술에 대한 이해를 바탕으로 심천 서커우에서 개최된 세미나입니다. 우리나라 측량선 및 장비의 실태를 토대로 현재 심해유정 현장탐사 기술에 대한 초기 연구가 이루어지고 있다.

2 유정 현장 조사를 위한 기술 요구 사항

해상 석유 및 가스전의 유정 현장 조사를 위한 기술 요구 사항은 주로 유정 현장에 인접한 수심 결정, 해저 이해입니다. 지형, 지형, 천해가스 및 천층지층의 발달, 중층과 천층의 구조, 해저 1000~1500m 깊이의 층서구조 변화, 지질재난요인 등의 지질 및 지구물리학적 특성, 해저 표면의 장애물 분포는 시추 플랫폼의 안전한 작동과 시추 위치의 정확한 결정을 위한 기반을 제공하며 신뢰할 수 있는 지질 평가 데이터를 제공합니다.

최근 몇 년 동안 우리의 해상 유전 및 가스전 유정 현장 조사 작업은 수심 100m 미만에서 수심 200~300m까지 심화되었으며 현재 심해에 대한 통일된 정의는 없습니다. 국제적으로 유정 및 가스정 부지의 수심이 500m를 초과하면 심해 유정 부지라고 하며, 탐사에 필요한 작업 깊이는 3000m에 이릅니다. 조사지역이 심해쪽으로 계속 진출함에 따라 해상탐사 작업의 기술적 난이도는 계속 높아지고 있다. 따라서 우리는 해양 조사에서 새로운 요구 사항, 새로운 기술 및 새로운 방법의 도전에 직면하고 있습니다.

3 측량 기술

3.1 천수역의 유정 현장 측량 기술

천수역의 유전 및 가스전 유정 현장을 조사할 때 일반적으로 사용되는 측량 기술로는 심도 측심, 사이드 스캔 소나, 얕은 프로파일, 단일 채널 지진, 다중 채널 지진, 지질 샘플링, 항법 및 위치 확인 등이 있습니다(그림 1).

그림 1 얕은 우물 현장 조사 스케치 지도

단일빔 수심 측량: 주로 해저 지형을 결정하는 데 사용되는 단일 빔 이중 주파수 측심 기술이 일반적으로 사용됩니다. 유정 부지와 인근 해역의 특성.

사이드 스캔 소나: 해저 표면의 장애물 분포와 해저의 지형 및 지형학적 특성을 이해하는 데 사용됩니다. 코히런트 사이드 스캔 소나 또는 다중 빔 사이드 스캔 소나 기술이 일반적으로 사용됩니다. .

얕은 프로파일: 해저 수십 미터 내의 얕은 층리 구조, 얕은 가스 및 얕은 층리 단층 발달을 알아내는 데 사용됩니다. 일반적인 탐사 요구 사항에는 10cm 또는 심지어 수cm의 층위학적 해상도가 필요합니다. 얕은 프로파일링 기술은 초기 단일 주파수 저주파 탐지에서 선형 주파수 변조 또는 차동 주파수 변조 탐지 기술로 발전했습니다.

단일 채널 지진: 해저 거의 100미터 아래에서 고해상도의 중~얕은 층위 구조와 얕은 층위 단층 발달을 탐지하는 데 사용됩니다. 일반적인 탐사 요구 사항은 층위 해상도가 1m 이상입니다. 일반적으로 다극 전기 스파크, 단일 채널 신호 수신 케이블의 긴 배열 및 신호 수집 프로세서와 같은 장비의 조합을 사용하여 중간 및 얕은 지층의 구조와 얕은 지층 단층의 발달에 대한 해저 정보를 얻을 수 있습니다. .

다채널 지진: 해저 1000~1500m 깊이에서 구조적 변화를 얻는 데 사용됩니다. 일반적인 탐사 요구 사항은 수 미터의 층위학적 해상도입니다. 상대적으로 말하면, 다채널 지진 탐사 기술은 복잡한 시스템, 대형 구조물, 많은 보조 장비를 갖추고 있습니다.

지질 시료 채취: 해저 상태를 파악하기 위해서는 일반적으로 중력 기둥 시료 채취나 집게 표면 시료 채취가 필요하며, 일정 개수의 시료 채취도 필요하다.

3.2 심해 유정 조사 기술

심해 유정은 대부분 대륙 사면 지역에 위치하며, 해당 지역의 해저 지형 및 지질 조건은 비교적 복잡하고 수심이 깊기 때문에 500m, 일부 기존 기술 이 방법은 더 이상 심해 우물 현장 조사 요구 사항을 충족할 수 없어 기존 얕은 우물 현장 조사에 비해 심해 우물 현장 조사가 훨씬 어려워지고 이에 상응하는 조사 기술 및 방법도 필요합니다. 전면적으로 업그레이드됩니다. 동시에 심해 및 천수 흐름의 존재는 새로운 지질 위험으로 간주되어 시추 플랫폼의 안전을 심각하게 위협하는 것으로 간주되며 기존 지질 조사 외에 조사 기술 수단이 더 많이 필요합니다. 샘플링 및 단일 빔 사운딩, 사이드 스캔 소나, 얕은 프로파일링, 단일 채널 지진 및 다중 채널 지진 조사 기술 외에도 다중 빔 수심 측량 및 얕은 물 흐름 탐지 프로젝트도 일부 프로젝트에 추가되어 해양 자기가 필요합니다. 해저탐사를 위한 조사.

3.2.1 내비게이션 및 위치 확인 기술

기존 유정 현장 조사는 일반적으로 차동 GPS 내비게이션 및 위치 확인 기술을 사용하여 구현됩니다. 수심이 크지 않고 견인 길이도 크지 않기 때문에 일부 견인 장비의 위치 문제는 회귀 알고리즘을 사용하여 해결할 수 있습니다. 심해 석유 및 가스 유정 현장 조사에서는 퇴적물 샘플링 및 견인 위치를 이해해야 하며, 장거리 수중 장비의 위치 결정 문제를 해결하기 위해 회귀 알고리즘을 사용하면 필연적으로 큰 오류가 발생하고 조사 결과의 정확성에 영향을 미칩니다. 수성 방법을 사용해야 합니다.

수중 음향 위치 확인 시스템은 음파 응답 펄스를 사용하여 수중에서 측심기와 수신기 사이의 거리를 측정하여 장치의 상대적인 위치를 파악하는 시스템입니다. 작동 중 기준선의 길이에 따라 긴 기준선 위치 확인 시스템(LBL), 짧은 기준선 위치 확인 시스템(SBL) 및 초단거리 기준선 위치 확인 시스템(USBL)으로 나눌 수 있습니다. USBL의 기준선 길이는 음파의 파장보다 작으며, 그 변환기 배열은 선박에 고정되어 있으며, 설치된 비콘에서 발생하는 에코의 시간과 위상차를 기준으로 방위각과 합을 측정합니다. 기준 배열의 각 요소에 도달한 다음 비콘의 위치를 ​​계산합니다. 상대 위치 정확도는 일반적으로 경사 거리의 0.25% ~ 0.5%입니다. LBL(Long Baseline Positioning System)은 직선이 아닌 3개 이상의 변환기를 사용하여 해저에 기준선 배열을 형성하며, 거리 측정 교차점의 구형 위치 확인 원리를 기반으로 표준 시계 동기화를 사용합니다. 탑재된 수신기 수를 계산합니다.(비콘) 이동 물체 위치의 상대적 위치 지정 정확도는 일반적으로 5cm~2m입니다. 짧은 기준선 위치 지정 원리는 일반적으로 기준선 길이가 더 짧다는 점을 제외하면 긴 기준선과 동일합니다. 측량선이나 플랫폼에 설치되며 상대 위치 정확도는 일반적으로 약 0.15%입니다. 유정 현장 조사에서 심해 견인 조사(DeeptoW) 및 수중 원격 조종 로봇 조사(ROV) 시스템은 작업 시 USBL 기술을 장착해야 하며, 수중 자율 로봇 조사(AUV) 시스템은 수중 작업 시 LBL 시스템을 장착해야 합니다.

3.2.2 수심 측량 기술

저주파 단일 빔 수심 측량 장비는 고주파수 천수 측량 장비를 대체하여 수심 데이터를 수집합니다. 수심이 크고 각 수층의 음속 차이가 크기 때문에 음속 프로파일 측정 장비를 추가하고 음속 측정 프로파일 데이터를 사용하여 측정된 수심 데이터의 보정에 참여하여 성능을 개선해야 합니다. 깊이 측정의 정확성. 그리고 대부분의 심해 유정 현장은 대륙 경사면에 위치해 있기 때문에 주변 해저 지형 및 지형은 대륙붕의 유전 및 가스전 유정 현장보다 훨씬 더 복잡합니다. 정밀한 해저 지형 측정은 조사 지역의 해수 깊이를 파악하고 해저 지형과 지형학적 특성을 완벽하게 탐색하는 것이 더 복잡합니다.

3.2.3 얕은 지층 탐지 기술

조사 지역의 수심이 깊어짐에 따라 소수의 변환기로 구성된 어레이로는 더 이상 탐지 목적을 달성할 수 없으므로, 방출 에너지는 적절하게 처리되어야 합니다. 분해능 및 분해능과 같은 기술적 문제로 인해 심해 지역의 얕은 해저 구조를 감지하는 데 일반적으로 12개 또는 16개의 변환기 배열이 사용됩니다. 다중 변환기 배열 감지 시스템은 음파의 전송 전력을 높일 수 있을 뿐만 아니라 변환기 배열의 빔 각도를 줄이고 감지 해상도를 향상시킬 수 있습니다. FM CHIRP 기술은 신호 전송, 수신 및 처리에 사용되어 대형 감지의 수평 해상도와 수직 대형 침투를 향상시킬 수 있습니다. 조건이 허락한다면 더 높은 수평 및 수직 해상도를 얻기 위해 좁은 빔, 깊은 침투 및 고해상도 비선형 차주파수 소나 기술을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

3.2.4 사이드 스캔 소나 측량 기술

다른 측량 기술과 달리 깊은 우물 현장과 얕은 우물 현장 측량에 대한 사이드 스캔 소나의 기술적 적용은 다릅니다. 풀커버리지 멀티빔 수심측량 시스템의 사이드 스캔 소나 기능은 음향 영상 해상도가 부족하여 심해 지역의 정밀한 해저 지형 측정 및 해저 장애물 탐색을 위한 기술적 요구 사항을 충족하거나 대체할 수 없습니다. 조정. 측량 사양 및 측량 요구에 따라 사이드 스캔 소나 측량에 사용되는 범위는 일반적으로 100m 또는 200m이며, 해저에서 예인어의 작업 높이는 해당 범위의 10~15%를 유지해야 합니다. 해저 표면의 장애물 분포를 더 잘 탐색하고 해저의 지형 및 지형학적 특징을 조사하고 더 높은 해상도를 얻으려면 예인체가 해저 가까이에서 작동할 수 있어야 합니다. 이 하단 장착 측량은 DeeptoW, ROV 및 AUV 기술의 지원으로 구현되어야 합니다.

3.2.5 단일 채널 지진 조사 기술

단일 채널 지진 조사는 일반적으로 결합 시스템을 사용합니다. 세 가지 주요 부분이 있는데, 하나는 대용량 커패시터 상자, 제어 회로 및 에너지를 방출하는 다극 스파크로 구성된 소스이고, 다른 하나는 단일 채널 신호 수신 케이블의 긴 배열입니다. 신호 수집 및 처리 시스템. 심해 우물 현장 조사에는 더 큰 에너지를 가진 지진원이 필요합니다. 수심이 1500m를 초과하는 경우 최소한 5000J 이상의 에너지를 가진 지진원이 필요하며 이에 맞게 전극의 형태를 변경해야 합니다. 고출력 에너지 방출. 유정 현장 조사 기술에서는 수평 및 수직 해상도 요구 사항이 높기 때문에 소형 물총이나 GI 총을 사용하여 지진원인 불꽃을 대체하기가 어렵습니다. 깊은 견인 스파크를 지진 소스로 사용하는 것도 고해상도 프로필 감지 이미지를 얻기 위한 효과적인 기술 수단입니다. 탐사 신호용 수중청음기 수신용 케이블 중 더 나은 주파수 응답과 더 높은 신호 대 잡음비를 얻기 위해서는 여러 개의 수중청음기(8, 16 또는 24)로 구성된 단일 채널 내진 케이블을 사용해야 합니다.

3.2.6 다채널 지진조사 기술

다채널 지진조사 시스템도 지진원, 데이터 처리, 모니터링 및 기록 시스템, 장기 지진파의 세 부분으로 구성됩니다. 내진 케이블을 배치했지만 시스템이 복잡하고 구조가 거대합니다. 수평 해상도를 보장하려면 케이블 트랙 간격이 12.5m 이하여야 합니다. 동시에 대용량 물총, GI 총 또는 특수 총 배열과 같은 고해상도 탐사 기술을 갖춘 일부 지진 소스 장비를 선택하여 장착해야 합니다.

일반적으로 기존 유정 현장 조사에 사용되는 다채널 지진 시스템은 심해 유정 현장 조사에도 적합하며, 큰 기술적 개선이 필요하지 않으며 수심 1000~1500m의 층위학적 탐사를 통해 구조 및 변화 특성을 이해할 수 있습니다. 지층.

3.2.7 바닥 퇴적물 샘플링

표면 퇴적물 샘플을 수집하기 위해 그랩을 사용할지 아니면 원주형 퇴적물 샘플을 수집하기 위해 중력 컬럼 샘플러를 사용할지 여부는 지침이 없기 때문에 아니요 특별한 기술적 변화가 필요합니다. 그러나 심해 우물 현장의 작업 수심은 상대적으로 넓습니다. 데크의 케이블 작업 효율성과 샘플링 장비의 안전성을 보장하기 위해서는 일정 높이 이상에 PINGER(음향 펄스 발생기)를 설치해야 합니다. 샘플러와 해저의 상대 위치 사이의 관계를 모니터링합니다. 고정밀 포지셔닝이 필요한 경우 USBL 기술을 사용하여 샘플러의 바닥 수중 포지셔닝 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

3.2.8 현재 측정 기술

심해 유정 현장 조사에서 주목할 만한 또 다른 문제는 해류가 플랫폼에 미치는 영향입니다. 심해 지역에서는 복잡하고 변화무쌍한 해류로 인해 해저 변형, 산사태, 심해 탁류 등의 지질 재해가 발생하기 쉽습니다. 이러한 지질 재해는 플랫폼의 안전을 심각하게 위협합니다. 이동식 ADCP 측정 장비를 사용하여 유속과 방향을 측정하거나 해저 관측 앵커 시스템을 배치하여 다양한 수층의 해류를 정기적으로 관찰하여 심해 유정 현장 및 인근 해역의 해류 데이터를 얻습니다.

4 해저 근해 다중 매개변수 측량 기술

작업 시 사이드 스캔 소나, 해저 카메라 시스템, 해양 자력계와 같은 측량 장비가 해저에 가까워야 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 기술 효과를 제공하고 기술 요구 사항을 충족하므로 DeeptoW, ROV 및 AUV 기술의 도움으로 기술 목표를 달성해야 합니다.

4.1 DeeptoW 기술

천해에서 작동하는 일반 사이드 스캔 소나 탐지 시스템에 비해 Deep Tow(DeeptoW) 시스템은 기타 탐지 기능을 통합하여 장비 설치, 운영 및 유지 관리가 더 복잡합니다. 사이드 스캔 소나를 포함한 장비. 예인 작업 전체를 모선이 예인해야 하며 일정 수심의 해저에서 안정된 운항을 유지하기 위해서는 감압기, 무부력 케이블, 양성 부력 예인체, 안정 장치 등의 장치를 갖추어야 한다. 날개; 장거리 신호 통신의 품질을 보장하고 전송 중 신호 감쇠를 줄이기 위해 실시간으로 많은 수의 조사를 전송해야 하기 때문에 일반적으로 수 킬로미터의 장갑 광케이블이 견인 케이블로 장착됩니다. 견인 및 후퇴 장비에는 대형 윈치 및 A 프레임과 같은 보조 장비가 장착되어야 합니다. 데크에는 강력한 모니터링 시스템이 필요합니다. 조사 효율성을 높이기 위해 일반적인 딥 토우 시스템은 다중 빔 수심 측량 시스템, 얕은 층위 프로파일러, 광학 카메라 시스템, 자력계, 딥 토우 EDM 지진 소스 및 위치 확인 시스템과 같은 다른 측량 기술을 통합할 수 있는 캐리어입니다. 등 다양한 수단과 방법을 사용하여 동시 조사를 수행합니다. 또한 깊게 예인되는 예인선은 모선에서 수천 미터 떨어져 있으며 USBL 기술을 기반으로 한 수중 항법 및 위치 확인 시스템의 지원이 필요합니다.

4.2 ROV 기술

DeeptoW에 비해 원격 조종 로봇(ROV)은 케이블 작업이 필요한 다목적 원격 조종 배송 시스템입니다. 수중 몸체는 갑판 운영 체제의 명령에 따라 일정 거리 내에서 유연하게 이동할 수 있습니다. 사이드 스캔 소나, 다중 빔 소나, 해양 자력계, 얕은 지층 프로파일러 및 광학 관측 장비를 통합하여 포괄적인 해저 탐지를 수행할 수 있으며 이는 현재 해외에서 널리 사용되는 기술 방법이기도 합니다. ROV 기술의 주요 특징은 다음과 같습니다. ① 더 많은 수의 스러스터(보통 4~7개, 최대 10개)를 사용합니다. 컴퓨터 자동 제어 기술을 사용하여 수중 차량 추진기의 제어 능력이 크게 향상되어 ROV의 균형이 잘 잡혀 있고 유연성이 높습니다. ② 수중 작업을 위한 고정밀 수중 측위 기술(주로 USBL 기술)을 갖추고 있습니다. 광섬유 통신 기술을 사용하면 신호 전송 기능이 매우 강력해지며 컴퓨터 신호 처리 기능도 향상됩니다. ④ 대부분의 호이스팅 시스템에는 흔들림 방지 장치가 있는 A형 크레인과 엄빌리컬 윈치가 있습니다. 탯줄은 장갑과 전력(고전압), 광섬유를 결합한 중력케이블을 사용하며, ⑤ 강력한 특수 윈치와 작업용 데크 보조장치를 갖추고 있으며, ⑥ 다양한 탐사 및 샘플링 장비를 운반할 수 있는 대용량을 갖추고 있다. 저장 샘플 ⑦ 현재 ROV의 부피와 출력은 초기 ROV에 비해 크게 증가했으며 기동성이 크게 향상되었으며 적재 용량도 더 커졌습니다. ⑧ 구조는 모듈식이며 상황에 따라 유연하게 조정할 수 있습니다. 프로젝트의 기술적 요구사항 다양한 측량 장비의 기술적 통합 및 필수 측량 장비 설치. 또한, 해저 기질의 분포를 이해하고 해저 장애물을 식별하기 위해 수중 샘플링을 수행하는 조작기를 설치할 수도 있습니다[4].

4.3 AUV 기술

자율 수중 로봇(AUV)은 케이블이 없고 자체 동력을 운반할 수 있으며 설계된 프로그램에 따라 작동할 수 있는 자율 잠수정입니다. 다중빔 수심측량 시스템, 얕은 층서 프로파일러, 광학 카메라 시스템, 사이드 스캔 소나 등 다중 측량 장비를 통합할 수 있는 측량 장비 통합 운반체입니다. 심해 유정 현장 측량을 위한 탐사 장비로 사용할 수 있습니다. 작동 중에는 음향 통신 시스템을 통해 항로, 수심 변경, 수면에서 데이터 수집 등의 작업 지시를 받아 측량 및 관측을 수행하고 해저 표적 탐색, 지형 및 지형 측량, 층위 구조 탐사 및 기타 관측을 실현합니다. 샘플링, 회수 등 일련의 작업을 위한 "수중 로봇"(그림 2).

AUV는 주로 캐리어 시스템, 제어 시스템, 수중 음향 시스템 및 개폐식 시스템의 네 부분으로 구성됩니다.

일반적으로 선수에 수직 스러스터와 측면 이동 스러스터를 장착하고 선미에 수평 스러스터를 장착하므로 기동성이 뛰어나고 자동으로 빠르고 정확하며 깊이를 결정하여 안정성과 안정성이 향상됩니다. 심해에서의 음향 광학 감지 시스템의 정확도는 매우 유리한 조건을 만듭니다. 로봇에는 긴 기준선 음향 위치 확인 시스템과 음향 트랜스폰더가 장착되어 있어 심해에서 시스템 본체의 이동 궤적이 명확하고 긴 기준선 위치 확인 시스템을 통해 본체에 8개의 제어 명령을 구현할 수 있습니다. 시스템 본체에는 온도, 염도, 수심 등의 매개변수를 실시간으로 기록할 수 있는 완전한 센서와 감지 시스템이 포함되어 있습니다. 로봇에는 다중 CPU, 다중 레벨 계층 제어 구조가 있어 쉽게 수정 및 프로그래밍할 수 있고 탐색을 사전 프로그래밍할 수 있으며 다양한 움직임, 기능 및 이미지 매개변수(블랙박스)를 자동으로 기록할 수도 있습니다. 로봇에는 몸을 회복하고 풀기 위한 독특한 후퇴 및 해제 시스템도 있습니다.

그림 2 AUV 구조 지도

그림 2 AUV 구조 지도

AUV는 수중 측위 기술에서 긴 기준선 수중 측위 시스템(LBL)이 필요합니다. 일하다. LBL 작업에서는 기본 배열을 형성하기 위해 해저에 직선이 아닌 3개 이상의 측심기를 배치해야 합니다. 연구선에는 LBL의 지휘통제 시스템이 설치되어 있다. LBL은 AUV 작업에 없어서는 안될 지원 장비입니다. 해당 작업의 주요 기술적 특징: ① 높은 수압을 견딜 수 있는 동적 밀봉 구조 및 기술 ② 더 높은 정밀도, 낮은 비트 오류율 및 더 긴 범위의 수중 음향 통신 기능 ③ 최대 작업 수심은 6000m 이상에 이릅니다. ④ 수중 속도가 6노트를 초과합니다. ⑤ 수중 체공 시간이 60시간을 초과합니다. ⑥ 컴퓨터 자동 제어 기술을 사용하여 수직, 수평, 측면 추력 및 기타 유형을 포함한 다수의 추진기를 사용합니다. 제어 기능이 크게 향상되어 현대식 AUV의 균형이 더욱 잘 잡혀 있고 유연성이 향상되었습니다. ⑦ 수중 작전을 위한 고정밀 수중 위치 지정 기술(주로 LBL 기술)을 갖추고 있습니다. ⑧ 구조는 모듈식이며 기술 요구 사항에 따라 맞춤 설정할 수 있습니다. 프로젝트에 따라 다양한 측량 장비의 기술 통합을 유연하게 수행하고 필요한 측량 장비를 설치합니다. 예를 들어, 심해 석유 및 가스 유정 조사에 필요한 측위, 얕은 층위 프로파일러, 사이드 스캔 소나 및 다중 빔 측심 장비를 장착할 수 있습니다. 국지적 고장 또는 자체 추진 능력 상실 시 자동으로 화물을 던지고 물 표면으로 떠오를 수 있으며, 자동으로 비상 무선 송신 안테나를 위로 올려 비상 손전등을 켤 수 있습니다[5].

딥 견인 시스템인 ROV와 AUV를 비교하면 처음 두 개는 실시간 데이터 전송, 실시간 제어, 전력 제한이 없다는 장점이 있지만 대형 윈치를 장착해야 합니다. 작업 속도가 느리고 기술 요구 사항이 높으며 운영 유연성이 부족합니다. 후자의 작업은 견인 케이블에 의해 제한되지 않기 때문에 범위가 더 크고 작업이 더 유연하고 편리합니다. 그러나 약점도 분명하다. 첫째, 실시간으로 데이터를 전송할 수 없다는 점이다. 중요한 데이터는 특별한 상황에서 음향 모뎀을 통해서만 갑판 제어 명령을 통해 신호를 전송하여 실행된다. 둘째, 수중 로봇의 재활용, 특히 심해에서 사용되는 AUV 장비의 재활용은 여전히 ​​해결되지 않은 문제입니다. 셋째, AUV는 많은 에너지를 소비하며 태양 전지나 엄빌리컬 케이블을 사용할 수 없습니다. 자체 배터리에만 의존하므로 수중 작업 시간이 제한됩니다. 결국 AUV 및 해당 수중 위치 확인 시스템은 비용이 많이 들고 수출 허가로 인해 기술 도입도 제한됩니다. 따라서 현재 AUV 기술에는 아직 많은 단점이 있지만 측량선에 대한 의존도가 적고 유연성과 확장성이 높아 기술 수준이 계속 향상되면서 비교할 수 없는 장점을 갖고 있으며, 지속적인 개발과 개선을 통해 기술이 발전함에 따라 AUV 기술은 심해 유정 조사에서 점점 더 중요한 역할을 담당하게 될 것입니다.

5 이해 및 결론

심해 유정 현장 조사 프로젝트의 기술 요구 사항, 조사 기술 및 관련 보조 조사 기술 분석에서 현재 탐사 기술 및 장비 상황을 기반으로 국내 해양조사기관에서는 심해 유정 및 가스정 현장조사 수행에 있어 아직 일정 부분의 공백이 있는 것으로 인식하고 있습니다. 수심 측량, 얕은 프로파일링, 단일 채널 지진, 다중 채널 지진, 지질 샘플링과 같은 탐사 기술은 상대적으로 성숙되어 있지만 일부 기술 업그레이드가 이루어지면 기술적 목표를 달성할 수 있습니다. 그러나 가장 시급한 개발 초점은 다음과 같습니다. 심해 유정 현장에서 해저 정밀 지형학적 측정을 개선합니다. 주로 해저 부근 다중 매개변수 측량 및 수중 측위 기술 지원을 포함하여 해저 장애물 탐사 및 얕은 층위학적 구조 탐지를 위한 종합 측량 기술 역량을 향상합니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.

1) 천수역의 일부 유정 및 가스전 유정 현장에 비해 심해 유정 및 가스정 현장 조사에 필요한 수단에는 추가 조사 항목이 많지 않습니다. 해류 측정의 필요성 외에도 다중 빔 해저 지형 및 지형 측정을 추가해야 합니다. 이러한 기술은 중국에 잘 갖추어져 있으며 작업 방법은 상대적으로 성숙합니다.

2) 다채널 지진, 지질 시료 채취 및 기타 측량 프로젝트에 대한 기술 요구 사항은 변경되지 않았지만 중층 및 천층 층서 프로파일 탐사에 사용되는 천층성 프로파일러 및 단일 채널 지진 탐사 장비가 필요합니다.

3) 해저 장애물 및 해저 지형 특징을 탐지하는 데 사용되는 사이드 스캔 소나 및 해양 자기 조사 프로젝트는 해저 근방 다중 매개변수 측량 기술의 지원을 받아 운영되어야 합니다. 현재 중국에서는 기술 개발이 거의 이루어지지 않고 있습니다. 특히 심해 지역은 거의 공백 상태입니다.

따라서 이 분야의 기술 및 방법에 대한 연구, 특히 ROV 및 AUV 기술, 방법, 응용 분야 및 통합 기술에 대한 연구를 강화할 필요가 있습니다.

4) 해저 근해 다중 매개변수 탐사 기술은 불가분의 관계에 있습니다. USBL, LBL 등 수중 측위 기술은 심해 유정 및 가스전 탐사를 위한 핵심 기술이 될 것입니다. 초단기선 측위 시스템과 장기선 측위 시스템의 기술 방법 및 응용 연구를 가속화해야 합니다.

과학 기술의 발전과 진보에 따라 해양 심해 석유 및 가스 개발에 대한 요구 사항도 그에 따라 변화할 것이므로 국제 해양 조사 기술의 최신 개발을 추적하고 기술 연구를 적극적으로 수행해야 합니다. , 기술적 방법 및 응용 연구에서도 심해저에 대한 현장 CPT 탐지 기술 등 아직 주목받지 못한 일부 측량 기술 및 방법에 대한 연구에 중점을 두고 강화합니다. 심해 석유 및 가스 유정 현장 조사 기술 연구를 바탕으로 향후 우리나라의 심해 석유 및 가스 개발에 참여할 수 있는 기술 보유량을 마련하기 위한 심해 해저 파이프라인 경로 조사 기술 방안 연구도 활발히 진행하고 있습니다.

참고자료

[1] Lu Fuliang, He Xunyun, Wu Jinyun, Sun Guozhong, Wang Genhai. 글로벌 심해 석유 및 가스 탐사에 대한 간략한 소개. 2006년 4호

[2] Sun Qing, Lian Lian. 중국 해양대학교 저널(자연과학)의 석유, 가스 및 관련 자원 탐사 및 개발의 진행 상황. 판). 2005년 6호, 923~927

[ 3] Yan Kuichen, Yu Jiancheng, Zhang Qifeng. 심해 석유 및 가스 개발 분야의 수중 로봇, 2005년, 5호

[4] Peng Xuelun. 로봇 기술 및 응용의 연구 현황 및 개발 동향, 2004년 4호

[5] Li Ye, Chang Wentian, Sun Yushan, Su Yumin Research. 자율 수중 로봇의 현황과 전망, 2007년 제1호

심해 유전 및 가스전 유정 조사 기법에 관한 연구

Wen Mingming Xiao Bo Xu Xing Zhang Hanquan

(Guangzhou Marine Geological Survey , 광저우, 510760)

요약: 해양 석유 및 가스의 지속적인 개발로 인해 지속 가능한 개발 능력이 더욱 커지고 있는 것으로 보입니다. 심해저의 석유와 가스를 회수하려는 경향이 커지고 있다. 심해의 석유와 가스를 채굴하기 위한 핵심 절차로서 유정 현장 조사가 더욱 주목받고 있다. 심해 유정 현장에 대한 기술적 요소 및 일부 실무 조사를 분석하여 본 논문에서는 심해 유정 현장 조사의 주요 문제점이 장벽 발견, 해저 지형 및 관상학 조사 및 적당한 조건을 찾는 데 있음을 지적합니다. 해외에서는 소나의 단점을 극복하기 위해 DEEPTOW, ROV, AUV 등 일부 핵심 장비를 도입했다. 이러한 장비는 일반적으로 작업 시 해저와 일정한 거리를 유지하며 좋은 성공을 거두었다. .따라서 심해 유정 현장 조사를 위한 이러한 종류의 해저 근방 기술을 연구하고 개선하는 것은 큰 의미가 있습니다.

주요 단어：유정 현장 조사 탐사 기술 다중 매개변수에 대한 해저 근방 조사 소나 기술