深水海底管道應(yīng)急救援系統(tǒng)建設(shè)方案分析

王 喆

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

0 引 言

目前我國海底管道的種類繁多，有單層、雙層等多種結(jié)構(gòu)型式，分布范圍較廣，遍布我國各個海域，地理條件和海況環(huán)境復(fù)雜多變，部分海底管道的投產(chǎn)年限已臨近或超過原設(shè)計使用壽命，運行狀況不佳。與海洋工程技術(shù)的發(fā)展相比，我國海底管道的管理體系建設(shè)相對落后，還未建立起完善的海底管道全生命周期管理體系[1]。

1 我國海底管道運營面臨的風(fēng)險

管道運輸是油氣運輸?shù)闹饕椒ㄖ?，在海洋石油開采工程中，海底管道將海上油氣田與儲油設(shè)施或陸地處理終端連接成一個有機的整體，形成縱橫交錯的海底管道網(wǎng)絡(luò)，是油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的主動脈[2]。保證海底管道安全運營已成為經(jīng)濟、高效開發(fā)油氣資源的關(guān)鍵，目前正在運營的海底管道總長度超過6300km，到2020年預(yù)計達到7000km。

海底管道因其運營環(huán)境的特殊性，運營風(fēng)險較大，失效概率較高。一旦發(fā)生泄漏，會因油田停產(chǎn)而造成產(chǎn)量損失，甚至帶來嚴(yán)重的海洋環(huán)境污染。油氣管道事故會嚴(yán)重影響下游終端用戶的正常生產(chǎn)和生活，造成不良的社會影響。例如，“崖城13-1”氣田年產(chǎn)天然氣3.4×109m3，其中2.9×109m3通過778km的海底輸氣管道輸往香港爛角嘴售氣終端，供香港中華電力龍鼓灘發(fā)電廠使用，一旦海底管道發(fā)生泄漏，勢必會給香港居民的生產(chǎn)和生活帶來巨大影響。管道發(fā)生泄漏時，管道內(nèi)的原油很容易擴散。因此，海底油氣管道一旦發(fā)生破損，就很可能引發(fā)溢油事故，對海產(chǎn)捕撈業(yè)、旅游業(yè)、海洋生態(tài)環(huán)境和沿海地區(qū)經(jīng)濟造成嚴(yán)重影響。

據(jù)統(tǒng)計，我國自1995年以來發(fā)生的各種海底管道事故導(dǎo)致海洋石油產(chǎn)量損失累計達213萬t，直接維修費用超過 23億元。通過統(tǒng)計 1995年以來發(fā)生的51起海底管道事故（事件）可知，引發(fā)管道事故的最大因素是腐蝕（占49%），第二因素是拋錨、拖網(wǎng)等第三方海事活動（占29%），第三因素是惡劣環(huán)境和路由（12%）。盡管腐蝕會引發(fā)管道泄漏事件，但大部分的污染事件（污染體積）和生產(chǎn)損失都是拋錨等第三方海事活動造成管道破損引起的。圖1為1995—2017年發(fā)生的海底管道事故統(tǒng)計。

圖1 1995—2017年發(fā)生的海底管道事故統(tǒng)計

2 我國海底管道應(yīng)急保障體系存在的問題

2.1 專業(yè)應(yīng)急救援力量缺乏，協(xié)調(diào)機制不健全

目前我國尚未建立起應(yīng)對重特大、復(fù)雜事故的國家級海底油氣管道維修、搶修和救援體系，現(xiàn)有的維修、搶修力量主要是中海油有限公司下屬的海油工程公司從2002年開始建設(shè)的企業(yè)層面的海底管道應(yīng)急搶修力量。此項建設(shè)的背景是渤海灣海底管道泄漏事故修復(fù)，按企業(yè)自行投資、自主經(jīng)營的模式運作，按甲方的應(yīng)急維修合同進行現(xiàn)場搶修，屬于事故后的搶修處理。此外，中海油有限公司開發(fā)生產(chǎn)部建立了油氣輸送管道的地理信息系統(tǒng)，用于對油氣輸送管道進行監(jiān)控和管理，但其與應(yīng)急搶修業(yè)務(wù)主體單位分屬不同的企業(yè)，沒有建立密切的協(xié)同機制，沒有建立專業(yè)從事油氣管道運行安全管理及事故應(yīng)急救援相關(guān)的培訓(xùn)機構(gòu)。對于海底管道的應(yīng)急救援工作，當(dāng)前還沒有統(tǒng)一的組織進行頂層設(shè)計和規(guī)劃，缺乏系統(tǒng)的應(yīng)急救援體系。

中海油有限公司下屬的4家分公司在《中海石油（中國）有限公司海管管理規(guī)定》《事故、事件處理控制程序》《事故、事件和職業(yè)病報告要求》和《中國海洋石油總公司危機管理預(yù)案》等管理文件的要求下，針對少數(shù)重點海底管道，在不同層面建立了應(yīng)急預(yù)案，但都沒有建立應(yīng)急搶修隊伍，基本上仍采用事發(fā)之后臨時選擇承包商進行應(yīng)急的模式[3]。有些從事海洋工程的民營企業(yè)或從事救助打撈業(yè)務(wù)的公司采取臨時抽調(diào)資源進行搶修的方式，無針對性和專業(yè)性，船舶資源、檢測資源、切割設(shè)備和遙控?zé)o人潛水器（Remote Operated Vehicle, ROV）等關(guān)鍵資源只能是應(yīng)急拼湊，造成資源與能力嚴(yán)重不匹配；同時，臨時去熟悉搶修預(yù)案，甚至沒有搶修預(yù)案。此外，搶修項目人員和關(guān)鍵作業(yè)人員不專業(yè)，沒有經(jīng)驗積累，缺少應(yīng)急技能培訓(xùn)，只能在搶修現(xiàn)場進行摸索、學(xué)習(xí)。這些因素嚴(yán)重制約了應(yīng)急響應(yīng)的速度和現(xiàn)場實施的效果，增加了搶修周期延長引發(fā)的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染治理難度。

中海油有限公司4家分公司和外方作業(yè)者公司各自組建了企業(yè)內(nèi)部的海底管道應(yīng)急救援體系，存在重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象。同時，存在一定的問題，包括：低水平的常規(guī)隊伍重復(fù)建設(shè)；處置深水重特大復(fù)雜事故的大型特殊裝備配置和關(guān)鍵應(yīng)急救援處置技術(shù)不健全；應(yīng)急物資、應(yīng)急隊伍和信息資源分散，缺乏統(tǒng)一的組織和整合，難以發(fā)揮整體效能；應(yīng)急資源總體底數(shù)不清晰，難以實現(xiàn)資源共享；發(fā)生突發(fā)事件之后不能按事故等級合理配置和調(diào)動專業(yè)管道搶險隊伍，使得事故處理的周期延長，并有可能造成事故后果急劇惡化或發(fā)生其他次生、衍生事件。

2.2 應(yīng)對深水重特大、復(fù)雜事故的技術(shù)裝備力量不足

目前國內(nèi)專業(yè)性較強的海油工程公司在50m以內(nèi)的淺海域海底管道搶修領(lǐng)域建立有完備的技術(shù)和裝備體系，可借助飽和潛水技術(shù)應(yīng)對300m以內(nèi)的淺海域海底管道搶修作業(yè)[4]。但是，該公司與國外工程公司相比存在很大差距，沒有掌握深水海底管道修復(fù)技術(shù)，而國外的專業(yè)公司已可實現(xiàn)2000m水深下的海底管道修復(fù)。

由Statoil和Hydro公司共同研制開發(fā)的管線維修系統(tǒng)DPRS可用來進行夾具維修、膨脹彎機械連接和高壓焊接維修等，作業(yè)深度可達1000m，試驗作業(yè)深度可達2500m。圖2為國外開發(fā)的典型深水海底管道救援系統(tǒng)。

圖2 國外開發(fā)的典型深水海底管道救援系統(tǒng)

2.3 應(yīng)急救援保障政策不完善

目前從事海底管道應(yīng)急搶修的隊伍都是由海洋工程建設(shè)企業(yè)的附屬業(yè)務(wù)力量組成的，沒有企業(yè)以海底管道搶修為主要業(yè)務(wù)來定位和建設(shè)，或?qū)⒑５坠艿罁屝拮鳛橐豁棾Ｒ?guī)對外經(jīng)營業(yè)務(wù)來開展，企業(yè)追求的是投資收益[5]。應(yīng)急救援系統(tǒng)建設(shè)的一次性投資較大，救援項目不可預(yù)見，資金回收周期較長，企業(yè)從投資回報的角度考慮沒有投資積極性，這在一定程度上挫傷了建立應(yīng)急救援隊伍的積極性。企業(yè)救援隊伍參與跨公司跨國管道事故處置的機制尚未建立。

2.4 技術(shù)支撐體系不完善

目前中海油有限公司已開展所屬海底管道的信息系統(tǒng)建設(shè)，中石油、中石化、相關(guān)地方國企和民營油企的海底管道信息系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一致，資源無法共享。當(dāng)前油氣管道方面的研究機構(gòu)多注重管道施工和運行技術(shù)裝備研發(fā)，油氣輸送管道應(yīng)急處置技術(shù)和應(yīng)急救援裝備研發(fā)能力嚴(yán)重不足，關(guān)鍵救援裝置和技術(shù)基本上依賴進口。同時，缺乏從事海底管道事故處置和應(yīng)急搶修的培訓(xùn)機構(gòu)。

3 建立國家級海底管道應(yīng)急救援基地

在一段時期內(nèi)，國家經(jīng)濟的發(fā)展更注重發(fā)展的數(shù)量，而忽略了發(fā)展的質(zhì)量和發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系。同時，應(yīng)對深水重特大、復(fù)雜事故的技術(shù)裝備力量不足，信息化建設(shè)不能滿足快速響應(yīng)、科學(xué)應(yīng)對的需求。當(dāng)前國家新的發(fā)展規(guī)劃對環(huán)境保護和綠色發(fā)展提出了更高的要求，更加注重與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。國家《突發(fā)事件應(yīng)對法》《安全生產(chǎn)法》《石油天然氣管道保護法》等法律法規(guī)及國務(wù)院、國務(wù)院安委會和國家安全監(jiān)管總局的有關(guān)文件都對加快建設(shè)油氣管道應(yīng)急救援力量提出了明確要求。

為進一步增強國家應(yīng)對危險化學(xué)品和油氣管道等重特大事故的應(yīng)急救援能力，國家安監(jiān)總局決定建設(shè)國家危險化學(xué)品和油氣管道應(yīng)急救援基地。作為油氣管道應(yīng)急救援基地之一的南海（珠海）基地依托海油工程公司建設(shè)，助力國家在深水海管應(yīng)急維修領(lǐng)域的安全布局，提高相關(guān)企業(yè)對深水管道突發(fā)事故的處理能力。

3.1 總體原則

依托海洋石油工程管道應(yīng)急救援隊伍，按照企業(yè)投入為主、國家適當(dāng)補貼的方式建設(shè)骨干隊伍；建立完備的深水海底管道應(yīng)急救援裝備系統(tǒng)，健全應(yīng)急機制，統(tǒng)一信息標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)資源共享；接受國家級、省級安全生產(chǎn)應(yīng)急管理機構(gòu)的監(jiān)管和調(diào)動指揮，承擔(dān)渤海灣、東海和南海海域的海底管道（包括中海油、中石油、中石化、相關(guān)地方國企和民營油企的海底管道）應(yīng)急維修、搶修業(yè)務(wù)，作為提供海上應(yīng)急救援服務(wù)的主基地；承擔(dān)所有海底管道事故救援任務(wù)，具備應(yīng)急救援人才、技術(shù)、裝備和物資儲備的功能，具備應(yīng)急培訓(xùn)演練的職能。

3.2 工作目標(biāo)

形成統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)有序、反應(yīng)靈敏、運轉(zhuǎn)高效的海底管道應(yīng)急救援機制；建立應(yīng)急救援骨干隊伍，建立完善的海底管道應(yīng)急救援技術(shù)和裝備體系；建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、信息共享的海底管道地理信息系統(tǒng)，整合專家資源，完善培訓(xùn)演練系統(tǒng)，全面提升海底管道應(yīng)急保障能力。

近期的建設(shè)目標(biāo)是在已有的300m水深海域海底管道應(yīng)急維修、搶修技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過新建深水海底管道維修裝備并對相關(guān)技術(shù)進行研究，實現(xiàn)應(yīng)對1500m水深海域受損海底管道維修、搶修任務(wù)的能力，為我國1500m水深的深水氣田管道平穩(wěn)運行提供保障。中期建設(shè)目標(biāo)是建成作業(yè)水深達到2000m的海底管道應(yīng)急搶修體系，實現(xiàn)對我國南海深水油氣田開發(fā)海底管道應(yīng)急搶修的全覆蓋。

3.3 總體建設(shè)方案

3.3.1 深水海底管道應(yīng)急救援基地建設(shè)

依托位于珠海的先進制造場地和深水碼頭建設(shè)深水海底管道應(yīng)急救援基地，包含應(yīng)急指揮中心、信息中心、培訓(xùn)演練中心、配套庫房、測試及維修保養(yǎng)車間。

建立專業(yè)的應(yīng)急維修、搶修組織架構(gòu)，成立專業(yè)的應(yīng)急維修和搶修技術(shù)隊伍、操作隊伍及后勤保障隊伍，完善應(yīng)急指揮體系。

3.3.2 完善應(yīng)急管理體系和應(yīng)急響應(yīng)流程

編制完善的應(yīng)急管理體系和應(yīng)急方案，完善應(yīng)急救援流程，確保應(yīng)急的效率和準(zhǔn)確性。制定符合東海和南海的海上救援機制和應(yīng)急響應(yīng)流程，并在應(yīng)急響應(yīng)流程中明確各單位、各崗位的人員及其職責(zé)，定期開展應(yīng)急演練，提高應(yīng)急響應(yīng)的效率。圖3為應(yīng)急響應(yīng)流程。

圖3 應(yīng)急響應(yīng)流程

3.3.3 建立統(tǒng)一的深水海底管道信息系統(tǒng)

建立的海底管道數(shù)據(jù)庫涵蓋東海海上油氣田、南海東部和南海西部海上油氣田。定期對數(shù)據(jù)庫進行升級，定期補充新的數(shù)據(jù)和信息，該數(shù)據(jù)庫與生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)信息互聯(lián)共享。

3.3.4 配備完善的深水應(yīng)急維修關(guān)鍵裝備

深水海底管道維修和搶修資源主要包括深水作業(yè)船舶、深水海管維修系統(tǒng)、深水海管維修專用工機具和海底管道應(yīng)急維修備件。計劃在3a時間內(nèi)完成整個系統(tǒng)的設(shè)計與建造工作。圖4為深水ROV介入模式下的海底管道切割與提升作業(yè)。

圖4 深水ROV介入模式下的海底管道切割與提升作業(yè)

3.3.5 編制完善的深水管道應(yīng)急維修預(yù)案

根據(jù)我國深水油氣田海底管道的現(xiàn)狀，提前編制針對不同維修工況需求的海底管道搶修預(yù)案，提前識別出所需的專用工機具、維修備件和耗材等清單，編制相應(yīng)的施工安全應(yīng)急預(yù)案，以備施工時隨時調(diào)用。

應(yīng)急預(yù)案的核心內(nèi)容包括：

1) 對緊急情況或事故災(zāi)害及其后果的預(yù)測、辨識和評價；

2) 應(yīng)急各方的職責(zé)分配；

3) 應(yīng)急救援行動的指揮和協(xié)調(diào)；

4) 應(yīng)急救援中可用的人員、設(shè)備、設(shè)施、物資、經(jīng)費保障和其他資源，包括社會資源和外部援助資源；

5) 在緊急情況下或事故發(fā)生時保護生命和財產(chǎn)安全及環(huán)境免受污染的措施和現(xiàn)場恢復(fù)；

6) 應(yīng)急培訓(xùn)和演練規(guī)定，預(yù)案的管理等。

3.3.6 開展海底管道搶修技術(shù)研究

針對不同的損傷形式和海域特點開發(fā)能高效、經(jīng)濟地應(yīng)對突發(fā)事故的海底管道修復(fù)技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)包括水下不停產(chǎn)修復(fù)技術(shù)、水下干式高壓焊接修復(fù)技術(shù)和深水遙控修復(fù)技術(shù)。

4 結(jié) 語

深水海底管道應(yīng)急搶修系統(tǒng)是應(yīng)對突發(fā)事故的關(guān)鍵，應(yīng)將其作為國家應(yīng)急戰(zhàn)略進行投資。該系統(tǒng)能在海洋工程建設(shè)中發(fā)揮重大作用，有效彌補搶修作業(yè)時間投入不足帶來的經(jīng)濟壓力。通過分析，對深水海底管道應(yīng)急救援系統(tǒng)提出以下幾點建議：

1) 加快深水海底管道應(yīng)急救援系統(tǒng)的建設(shè)。

2) 整合海底管道信息系統(tǒng)。基于地理信息系統(tǒng)、應(yīng)急機構(gòu)信息系統(tǒng)、應(yīng)急專家信息庫、應(yīng)急物資信息庫、事故案例信息庫、應(yīng)急預(yù)案信息庫和外部資源信息庫等，做到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、互聯(lián)共享。

3) 鑒于深水海底管道應(yīng)急救援系統(tǒng)具有技術(shù)含量高、裝備投入大等特點，一些中小型石油公司沒有足夠的資金投入，很難獨立建設(shè)應(yīng)急救援系統(tǒng)，建議與印度、馬來西亞、泰國等東南亞國家的石油公司建立應(yīng)急救援協(xié)議，使其成為應(yīng)急救援系統(tǒng)的一項業(yè)務(wù)收入來源。

4) 向政府部門爭取用來建設(shè)應(yīng)急救援系統(tǒng)的進口物資和裝備的免稅政策和搶修工程收入稅收優(yōu)惠政策。