叶先生
近几十年来，全球海洋油气开发迅猛，海底油气管道是连续、大量输送油气资源最快捷、最安全可靠和最经济的方式，担负着海上油气集输的重要任务，也被称为海洋油气工程的 “生命线 年美国 Brown ＆ Ｒoot 海洋工程公司在墨西哥湾铺设第 1 条海底管道以来，全球各大海域已经形成庞大的海底管道网络 。中国自 1985 年在渤海埕北油田建成第1 条海底输油管道以来，已在不同海域铺设了总长超过 6 000 km 的海底管道。
海底管道作为重要的海上油气田生产设施，它具有高投入和高风险特性。海底管道造价昂贵，每公里的造价为30～100 万美元； 海底管道所处的海洋环境异常复杂，存在着许多不确定性因素。随着海底管道铺设距离的增加和运行时间的延长，海底管道损伤概率增大，事故也愈加频繁。而海底管道所输送的油气对有害，一旦海底管道发生泄漏或破坏，就会给周围环境和人员带来严重影响，轻则导致海底管道出现泄漏而浪费资源，重则会因为原油或天然气的泄漏而导致爆炸，造员伤亡和财产损失，并且严重破坏周边的生态环境。同时，海底管道的大量泄漏也会造成油气田停产，直接造成巨大的经济损失 。2007 年，中国南海涠洲 12－1至 11－4 原油管道因腐蚀发生泄漏，油田停产近 200d。2011 年，中海油珠海横琴天然气处理终端附件处天然气管道被因偷采砂作业船舶的机械伤害而拉断。近年来越来越多的海底管道受损事故表明，对海底管道的安全保护研究已经迫在眉睫。据国内公开报道，19952010 年共发生 28 起海底管道事故（事件）。造成海管损坏事故原因很多，江锦等统计分析了国内造成海底管道损坏的原因。海底管道受到损伤的原因极具综合性和复杂性，但腐蚀、抛锚和外物撞击是引起海底管道受到损伤的主要原因。
海底管道安全性已经成为一个影响海洋油气开发和安全生产过程中的重要问题，应当引起人们的高度重视。定期检查海底管道的运行状况，及时掌握海底管道安全状态，成为海上油气生产的重要保障措施，亦是海管运营商资产完整性管理的重要内容，这样既可以防止管道腐蚀，又可以保证管道安全运行，延长管道使用寿命。
笔者详细介绍了国内外海底管道内检测和外检测技术的概况，分析了我国海底管道内检测和外检测技术的现状，总结了国外海底管道内、外检测设备及技术的最新进展，重点介绍了基于 ＲOV （Ｒe-mote Operated Vehicle，水下机器人） 作业方式的 2种最新外检测装备及技术Oceaneering 公司的Magna 水下检测装置和 Tracerco 公司的 Discovery 海底管道检测装置及其特点。最后指出我国海底管道检测的发展方向，以期为海底管道检测技术的发展提供一定指导。
海底管道内检测包含清管和智能检测 2 部分，检测的仪器包括各种功能的清管器和智能内检测器 。
通常利用不同类型清管器 （见图 1） 按照先后顺序清理管道内壁。管道清理顺序一般为泡沫清管球、带刷子的清管球、带刷子的钢质清管球和测量清管球等。检测前清管，可将附着在管内壁上的污垢、蜡状沉积物和水合物等清扫干净，使得检测传感器探头可以与管壁紧贴，以便获得真实数据。
目前通过智能内检测器测量管道厚度是应用最广泛的内检测技术，但检测费用较高，国内检测技术尚不成熟，市场及技术被美国和德国等公司高度垄断。常见的智能内检测器包括几何变形检测器、漏磁检测器和检测器等，如图 2 所示。几何变形检测器主要用于检测管道几何变形、断面变形、屈曲和皱折变形等。漏磁检测器使用磁铁将磁通引入管壁或焊缝，传感器装在两磁极之间，探测因管壁减薄或腐蚀等引起的各种漏磁现象，国际上90%的管道内检测均采用这一技术。检测器利用从管子内、外表面之间反射波的时间差来测定管壁腐蚀和厚度，但其检测需要液体环境，使用受到一定的限制。
（1） 检测风险大，通过性要求高。与陆地油气管道相比，海底油气管道转弯半径小，只有1. 5D（D 为管道直径），近乎于直角，再加上可能遇到的渔船抛锚刮伤、海冰撞击及海流冲淘，这些极易造成海底油气管道的变形和损伤。如果检测器通过能力不强，卡在管道内，那么修复工程的代价几乎与重新铺设新管道一样高。
（2） 速度控制难。由于海底管道内检测器一般需要穿越垂直立管和水平管，对检测器速度控制要求比陆地长输管道检测器要求高。
（3） 检测难度大。海底管道壁厚大、口径小，管壁饱和磁化困难，而通过能力又要求永磁体的体积更小，这使海底管道检测的难度大很多。而且海底管道输送油气一般为高温高压，或者油、气、水混输，流量小，流速不稳，增加了检测难度。
（4） 操作难度大。海底管道检测装置的发射和回收装置可能在生产平台的狭小空间，深水管道可能位于水下，海底管道检测操作难度大。
（5） 定位难度大。海底环境复杂，由于厚壁管或双层管的高屏蔽效应，以及水下定位系统与水上 GPS 定位系统数据协调融合，使得内检测器在水下管道内的定位难度很大。
目前，我国海底管道内检测技术仍然较薄弱，内检测作业开展时间较短。相对而言陆上油气管道内检测技术较为成熟，国内外技术差距正在逐步缩小，国内提供陆上管道内检测单位较多，主要有GE PII、ＲOSEN、中国石油天然气管道局管道技术公司及中国特种设备检测研究院等。
我国海底管道已经陆续开始实施内检测作业，有效保障了海底管道的安全。2007 年 9 月番禹油田海底管道使用 GE PII 的 304. 8 mm （12 in） 超声“UltraScanWM”检测器进行了超声内检，这是南中国海油田首次海管智能内检测作业。2013 年5 月中海油蓬莱 PL19－3 油田 4 条 609. 6 mm （24 in）管道采用智能漏磁检测技术，检测器使用荷兰的“MFL”内检测器和 “Caliper”电子测径检测器。2014 年 11 月，中海油服深水技术有限公司承担了崖城海南管道 （长 91 km） 内检测项目，完成了海油系统内首次依靠自主力量、运用国产技术的海管内检测作业。2015 年 11 月，海油系统在涠洲 11－4NB 平台至涠洲 12－2A 平台海管首次完成我国海底管道内检测作业。
国内的内检测工程一般由国外公司或国内外合作完成，主要有中海油海洋工程公司 （ＲUSSELL设备）、太原刚玉国际贸易有限公司 （GE PII 设备） 及香港 APC 集团 （ＲOSEN 设备） 等。虽然目前国内很多研发机构对海底管道智能内检测技术进行了大量的研究，也出现了一些通过海试的设备，主要研发单位有中国航天科工三院 35 所 （与中海油研究总院合作）、清华大学油田电气工程研究中心 （与胜利油田合作）、中船重工 716 所 （与中石油管道局合作） 和中海油服深水技术有限公司（与沈阳工业大学合作） 等，但由于技术和风险等原因，我国实际实施的海底管道内检测工程仍然偏少，内检测技术仍然落后，而且测试阶段离大规模实际工程应用还有相当长的距离，因此必须大力发展内检测技术。
现在世界上的海底管道内检测技术采用了目前最先进的三轴漏磁 ［9］ 、超声［10］ 、电磁超声以及远场涡流等技术，实现了金属损失、裂纹、涂层和防护层剥离等缺陷的智能检测与自动识别，甚至 1 台检测器同时识别多种缺陷。目前，全世界最先进的检测技术主要集中在美国 GE PII、德国 ＲOSEN 和加拿大 ＲUSSEL 等公司。知名的内检测设备主要有GE PII 的三轴漏磁检测器 “MagneScanTriax” （如图 3a 所示）、圆周漏磁检测器 “TranScan”、超声检测器 “UltraScan WM” （可检测金属损失），超声检测器 “Ultrascan CD TM ” （可检测裂纹）、超声检测器 “UltraScan Duo”（可检测金属损失和裂纹，如图 3c 所示） 和电磁超声检测器 “EmatScan TMCD”（可检测裂纹和涂层损伤），ＲOSEN 的圆周漏磁 检 测 器 “ＲoCorr CMF ”、 超 声 检 测 器“ＲoCorrUT”（可检测金属损失）、超声漏磁检测器 “ＲoCorrMFL/UT” （可检测金属损失，如图3b 所示）、电磁超声检测器 “ＲoCD2” （可检测裂纹和涂层损伤） 以及 ＲUSSEL 远场涡流检测器“Ferroscope Ｒ 308”。
海底管道外部检测主要目的是掌握管道外部状况和管道在海床上的状态，主要内容包括海底管道地貌状况、水深，海底管道埋深、路由、走向，管道周围的冲刷情况，有无裸露悬空、有无发生位移及外力破坏、外部防腐层状况、管道外壁及其损伤情况、土壤腐蚀状况等。
外检测有 2 类方式： 一类是工程物探方式，使用浅剖面仪、多波束水深测量系统［11］ 、侧扫声呐系统［12－13］ 及磁力探测等设备和方法进行常规海底管道外部检测； 另一类是潜水检测方式，由潜水员或ＲOV［14］ 进行水下检测作业，主要方法包括水下目视检测、水下磁粉探伤、水下常规超声纵波探伤、常规超声横波探伤、涡流探伤、超声衍射时差法、漏磁探伤、水下交流场检测和水下射线］ 。
我国海底管道运营商对海底管道外检测比较重视，会定期进行外检测 （间隔一般为 2～4 a），对于风险较大，运行期间发生地震或台风，遭受严重机械损伤的管道，会加密外检测的频次。国内外检测市场竞争激烈，技术成熟，提供海底管道外检测的工程服务公司非常多。采用工程物探方式的海底管道外检测公司较多，主要有浙江水利河口研究院、国家海洋局第二海洋研究所、上海东海海洋工程勘察设计研究院、上海海洋石油局第一海洋地质调查大队、中海辉固地学服务 （深圳） 有限公司和冀东油田油建公司等。基于潜水员作业的检测服务公司主要是中海油系统内部公司，有中海石油技术检测有限公司和湛江中海石油检测工程有限公司等； 提供基于 ＲOV 作业的检测服务公司主要有中海辉固地学服务 （深圳） 有限公司、中海油田服务股份有限公司物探事业部和海洋石油工程股份有限公司等。
对于不能进行内检测的海底管道而言，更先进、更新型和自动化程度更高的外检测技术依然是海底管道检测行业的研究重点。2015 年 5 月的美国国际海洋技术大会评选出的 15 项 “2015 年度聚焦新技术奖”中，有 2 项是关于海底管道检测方面的新技术： Oceaneering 公司的 Magna 水下检测装置和 Tracerco 公司的 Discovery 海底管道检测装置。这 2 项技术代表了海底管道外检测技术的最高水平。
Magna 水下检测装置［17］ 是美国 Oceaneering 公司的一款最新的海底管道自动智能检测器，仅需要ＲOV 为其提供电力和通信联接，技术水平。
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