中国海洋石油勘探开发已有多年历史,目前海上钻井、采油平台、油气处理终端等装备中的油气管线常因腐蚀穿孔和工艺改进需要维修、更换。传统维修替换方法是在停产状态下,将管线隔离、拆除、清洗和接口焊接,维修改造时需投入较大的人力、物力,且耗时较长;在施工安全上,也存在较多隐患。针对上述问题,本文基于激光测距原理提出了油气管线快速测量方法。为实现管线的快速、准确测量,在分析油气管线测量要素的基础上,本文提出了数学模型和测量方案。利用尼康DTM-532C(防爆型)激光全站仪对预制法兰管段原型进行了实际测量,结合矩阵变换与空间立体几何知识,将测量数据经过数据处理还原成法兰管段原型尺寸和法兰管段中心轴线图,并将实验结果同预制法兰管段原始尺寸数据和法兰管段中心线图形对应比较,验证测量方案的准确性和可行性;分析了影响测量精度的各种因素,对减小测量误差给出了建议。论文的主要研究工作如下:1、在油气管线特征及测量要素分析的基础上,建立了以管线中心轴线、法兰面法向直线和螺栓孔定位直线所构成的管线测量数学模型,简称为标准曲线图。采用立体几何空间位相分析方法完成了对油气管线测量的理论研究,选择尼康DTM-532C(防爆型)激光全站仪进行实际测量,并设计了测量标的物辅助进行数据采集。2、对全站仪采集到的数据进行数据格式转化,得出笛卡尔三维点坐标,利用测量标的同预制法兰管段的空间位置关系,通过坐标变换,得到预制管线标准曲线图上关键点位的三维坐标以及构成标准曲线的圆弧圆心角和半径数据等关键数据,使用这些数据在AutoCAD中绘制出预制法兰管段的标准曲线图。将标准曲线图导入SolidWorks对弯管、直管和法兰进行装配,得到预制法兰管段三维实体图,并转换为二维施工图,对自动标注的尺寸进行调整使之符合工程施工规范。3、通过对预制管线实际测量方案分析,找出影响测量精度的因素,包括测量标的制造误差,测量标的同法兰面的平面度误差等,并提出修正建议。4、对比预制法兰管段实际尺寸数据和测量数据处理后得到的结果,两者具有较好的一致性,并能满足在线测量管线的测量精度要求,表明本文提出的油气管线快速测量模型和测量方案具有较高的精度和可行性。5、针对海上采油平台,本文提出的油气管线快速替换测量方法在实际的法兰管段替换操作中具有很好的普适性,并在管线改造项目中得到应用,为实现油气管线离岸制造和现场不停产或短时停产进行管线快速替换提供了科学依据,为减少现场施工,提高生产安全性提供了保障,具有重大的经济效益和社会效益。