渤海油氣田上部組塊棄置通用做法淺析

高志強 高國強 孔 冰 胡振國

（1.海洋石油工程股份有限公司 2.中海石油（中國）有限公司天津分公司）

0 引言

隨著海洋石油工業(yè)的不斷發(fā)展，在作業(yè)海域中新建的石油生產(chǎn)設施越來越多。國內(nèi)投產(chǎn)的油氣田已超過100個，樁基固定式平臺有200多座，主要分布在渤海和南海海域。

平臺設計壽命到期后如果沒有其他用途就必須將其進行廢棄或拆除，廢棄平臺若妨礙海洋主導功能使用的，應全部拆除。在內(nèi)水和領(lǐng)海海域進行全部拆除的海上平臺，殘留海底的樁腿等應切割至海床泥面以下至少4 m[1]。近年來，越來越多的海洋平臺服役時間逐漸達到或超過其設計壽命，在渤海灣內(nèi)已相繼完成了曹妃甸1-6導管架拆除、錦州21-1WHPA＆錦州20-2SW平臺拆除、曹妃甸單點拆除等項目。

本文以渤海灣內(nèi)典型導管架平臺為例進行了研究，并總結(jié)出了一套采用吊裝方式進行上部組塊棄置拆除的通用做法。

1 導管架平臺基本參數(shù)

本文研究的平臺為渤海灣內(nèi)的導管架平臺，該類型平臺是渤海灣最主要、數(shù)量最多的平臺結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式還可主要分為三腿平臺、四腿平臺、六腿平臺、八腿平臺等；一般采用起重船吊裝方式進行安裝，平臺組塊質(zhì)量一般為300～2 000 t，可見表1。在拆除階段往往可采用安裝的逆過程進行拆除，即采用整體吊裝的方式來拆除。導管架式平臺如圖1所示。

圖1 導管架式平臺

表1 渤海灣內(nèi)典型導管架平臺參數(shù)

2 方案設計

上部組塊拆除設計是海上施工的基礎(chǔ)，是以詳細設計成果作為基礎(chǔ)進行的吊裝方案，可用于指導上部組塊拆除作業(yè)的實施。

2.1 設計基礎(chǔ)

上部組塊棄置需要依據(jù)以下文件進行設計：（1）廢棄設施上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設計資料；（2）廢棄設施上部結(jié)構(gòu)的完工資料、完工圖；（3）廢棄設施上部結(jié)構(gòu)重量控制報告；（4）廢棄設施上部結(jié)構(gòu)的吊裝計算報告；（5）廢棄設施上部結(jié)構(gòu)吊點、吊裝撐桿及吊裝框架結(jié)構(gòu)圖和強度分析報告；（6）廢棄設施上部結(jié)構(gòu)裝船布置圖、裝船固定圖和強度分析報告；（7）駁船局部強度分析報告；（8）運輸駁船穩(wěn)性計算報告；（9）錨位圖及錨泊分析。用于組塊結(jié)構(gòu)強度分析的SACS模型如圖2所示，組塊裝船后的駁船局部強度分析情況如圖3所示。

圖2 用于組塊結(jié)構(gòu)強度分析的SACS模型

圖3 組塊裝船后的駁船局部強度分析

2.2 環(huán)境參數(shù)

上部組塊吊裝需要依據(jù)以下環(huán)境參數(shù)進行設計：（1） 以海圖基準面為參照，確認施工現(xiàn)場水深；（2）10年一遇的季節(jié)性風，海平面上10 m高處風速，10 min內(nèi)的平均風速； （3）施工現(xiàn)場潮汐表，10年一遇的最高水位和最低水位；（4）10年一遇的最大波高和波周期；（5）10年一遇的不同水深的海水流速。

3 施工前陸地準備

項目組在出海進行海上拆除施工前，需要在陸地進行充分的資源準備工作，確保海上施工階段能按照設計要求進行，保證施工質(zhì)量的同時也要保證施工安全。一般情況下，在陸地階段進行的準備工作包括以下幾項：（1）根據(jù)平臺類型及參數(shù)確定主要船舶資源，主要包括起重船舶、運輸駁船、拖輪等；（2）主要施工物資的采辦，一般涉及到大型吊裝索具的采辦，鋼材的采辦，用于制作裝船固定材料采辦，吊點預制，墊墩的預制、改造等；（3）在出海前，主要船舶需要在碼頭將物資裝船。將設備工機具吊放到船舶的指定位置，同時，將墊墩根據(jù)設計圖紙準確擺放在駁船上，為海上施工做準備。

4 海上施工

在設計方案得到審批，資源準備就緒后，可動員至海上平臺位置進行拆除施工。確定施工窗口一般要考慮季節(jié)性影響，減少因天氣導致的待機時間。在渤海灣大型吊裝作業(yè)窗口一般選擇夏秋季節(jié)（5～10月），減少待機時間的同時還可提高施工的安全性。

4.1 海況條件要求

在進行上部結(jié)構(gòu)物拆除吊裝前，海況通常要滿足以下條件：（1）風速小于10 m/s，有義波高小于2 m；（2）天氣預報中符合吊裝要求的天氣窗口不應小于72 h；（3）對于無法滿足以上海況條件的特殊情況，可根據(jù)船舶操作規(guī)格書和船舶實際運動情況進行評估，確定情況是否適合吊裝作業(yè)。

4.2 作業(yè)流程圖

圖4所示為根據(jù)以往拆除項目總結(jié)的通用流程，可為類似作業(yè)提供參考。

圖4 作業(yè)流程示意圖

4.3 作業(yè)船拋錨就位

在船舶到達作業(yè)現(xiàn)場后，需要先進行拋錨作業(yè)。拋錨應根據(jù)油田現(xiàn)有導管架、海底管線、海底電纜和其他障礙物的情況，一般考慮主作業(yè)船的就位方向順著主流向布置，設計作業(yè)船的拋錨位置時，要避開已有的障礙物。拋錨位置與海底管道等設施的水平距離應該遵照規(guī)范要求執(zhí)行，錨位至少與水下設施保持100 m以上距離，在錨拖拽路線上的設施應保持300 m以上距離。

4.4 上部設施拆除準備工作

船舶在平臺附近就位后，需要對平臺組塊進行檢查并進行必要的準備工作，一般包含以下內(nèi)容：（1）需要確保上部設施已完成棄井封井及清洗作業(yè)，無可燃、可爆物及污染風險，對平臺關(guān)鍵位置進行測爆，尤其是需要動火作業(yè)的位置；（2）確認組塊吊點可用。一般可使用原吊點或焊接新的吊點，吊點在使用前需要經(jīng)過有資質(zhì)的檢驗人員進行無損檢驗，確認原吊點無損傷或新吊點焊接合格后方可使用；（3）在必要的情況下，應提前拆除平臺火炬臂、棧橋等附屬結(jié)構(gòu)。必要情況通常指的是附屬結(jié)構(gòu)會對平臺吊裝產(chǎn)生影響或者受限于船舶能力必須進行單獨拆除；（4）在正式吊裝前其他的準備工作還包括在樁腿切割位置焊接限位擋板，防止組塊與導管架斷開后發(fā)生大的偏移，組塊設備的檢查固定，雜物清理等。

4.5 上部設施拆除吊裝步驟

在準備工作完成后，船舶及各類資源應準備就緒，在預先設計好的吊裝位置就位。并按照以下吊裝步驟開展吊裝：（1）進行索具掛扣并布置牽引纜；（2）施工方、業(yè)主、海事保險共同進行吊裝前檢查，并確認海況及天氣窗口滿足吊裝作業(yè)條件；（3）浮吊主鉤進行預帶力，開始切割上部組塊與導管架的主樁腿，隨著切割進行，逐步增加起重船吊鉤受力；（4）主樁腿切割完成并確認后，確保人員全部撤離平臺，起重船主鉤增加受力直至將上部組塊吊起；（5）根據(jù)設計的吊裝方案將上部組塊吊到駁船的墊墩上，進行后續(xù)的裝船固定作業(yè)；（6）裝船固定完成后摘除索具，吊裝作業(yè)完成。

5 結(jié)語

海洋石油平臺棄置拆除是海上石油發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，也是海上石油開發(fā)者是不可逃避的責任。目前我國的平臺棄置技術(shù)尚處于發(fā)展階段，對以往項目做法進行總結(jié)有利于技術(shù)進一步提升，相信在不久的將來，國內(nèi)的海洋平臺棄置技術(shù)會逐步走向成熟。