海洋平臺火炬臂棄置工藝探究

劉 帥*

（海洋石油工程股份有限公司）

0 前言

隨著已建海上油田設(shè)施逐步達(dá)到退役期，國內(nèi)海洋石油平臺棄置產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十余年的發(fā)展，在專業(yè)裝備和技術(shù)上都取得了長足的進(jìn)步。海洋平臺上部結(jié)構(gòu)設(shè)施主要包含棧橋、火炬臂、吊機(jī)等滿足生產(chǎn)需要的附屬結(jié)構(gòu)，其中火炬臂為特種設(shè)備，也是上部組塊附屬結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

一般情況下，在海洋平臺上部組塊拆除前期準(zhǔn)備工作中，為了避免上部組塊吊裝造成結(jié)構(gòu)嚴(yán)重偏心、結(jié)構(gòu)外伸距離過長等問題，火炬臂將被預(yù)先棄置拆除?；鹁姹鄣奶厥饨Y(jié)構(gòu)形式和不斷增加的結(jié)構(gòu)長度，給棄置工作帶來了越來越大的挑戰(zhàn)。

1 結(jié)構(gòu)介紹

海洋油氣田平臺在油氣生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生廢氣、伴生氣、腐蝕性蒸汽等化合物，這些危險化合物的妥善處理成為了難題。因此，火炬臂設(shè)施在該背景下應(yīng)運(yùn)而生，其可將易燃易爆混合介質(zhì)通過燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榛緹o危害的化合物，同時火炬臂燃燒點與平臺結(jié)構(gòu)間設(shè)置了足夠的安全距離，避免了燃燒熱量對平臺設(shè)施的輻射影響，較好地解決了危險化合物處理的難題。

火炬臂結(jié)構(gòu)主要由火炬臂框架、火炬氣管線、火炬頭、帶欄梯及上部小平臺等部分組成。火炬臂框架一般采用傾斜的塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計，為火炬氣管線、火炬頭等提供結(jié)構(gòu)支撐，火炬氣管線路由沿火炬框架延伸布置，其作用是輸送易燃化合物至火炬頭燃燒。火炬臂與上部組塊間的連接則通過火炬臂的下端導(dǎo)管與組塊上的掛鉤嵌入來實現(xiàn)。

2 棄置工藝分析

經(jīng)過數(shù)十年的生產(chǎn)服役后，火炬臂設(shè)施的棄置工作并非簡單的安裝逆過程。受海洋環(huán)境和生產(chǎn)負(fù)荷等因素影響，火炬臂設(shè)施必然存在不同程度的腐蝕和銹蝕。由于近年來油氣處理量不斷增大，火炬臂的設(shè)計長度由常規(guī)的近50 m 擴(kuò)展到約90 m。此外，火炬氣管線還需要進(jìn)行嚴(yán)格的吹掃置換處理，這些因素給棄置工作帶來挑戰(zhàn)。

火炬臂設(shè)施棄置工藝流程及要點如下：

（1）核實氣管線管徑和管線內(nèi)通過的介質(zhì)成分，根據(jù)核實結(jié)果來選擇氣管線吹掃和置換的設(shè)備規(guī)格，對火炬氣管線進(jìn)行吹掃、置換，達(dá)到動火作業(yè)的條件，不留安全隱患。

（2）對火炬臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測：a）火炬臂為組塊外伸結(jié)構(gòu)，檢測作業(yè)屬于高空作業(yè)，風(fēng)險較高，需在火炬臂被檢測位置搭設(shè)腳手架，并設(shè)置相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)施，腳手架搭設(shè)為棄置工藝的關(guān)鍵工序；b）對火炬臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體和近距離的外觀檢測，檢查桿件的完好程度，對有損傷的桿件進(jìn)行記錄；c）對火炬臂吊點、主結(jié)構(gòu)桿件、主受力桿件和焊縫進(jìn)行測厚檢測，磁粉檢測及超聲檢測；d）對次要桿件進(jìn)行外觀及測厚檢測；e）對氣管線與火炬臂結(jié)構(gòu)間的各連接點進(jìn)行檢查，核實連接點是否牢固，如連接點工況較差，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；f）火炬頭處在火炬臂終端，火炬頭的質(zhì)量一般較大，因此在火炬臂終端存在較大的集中應(yīng)力，為了避免吊裝時發(fā)生意外，需對火炬頭與火炬臂終端間的連接桿件進(jìn)行近距離外觀檢測，如發(fā)現(xiàn)裂紋、腐蝕等缺陷，需進(jìn)一步對其進(jìn)行磁粉檢測及超聲檢測。

（3）通過檢測結(jié)果報告，可以對吊點結(jié)構(gòu)工況、整體結(jié)構(gòu)的腐蝕狀況和主結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有較為全面的了解，并對火炬臂設(shè)施進(jìn)行結(jié)構(gòu)吊裝分析。

（4）吊裝計算分析和強(qiáng)度校核中，如原吊點或其他局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足要求，則需要重新焊接吊點或進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，達(dá)到吊裝要求。

（5）棄置前進(jìn)行準(zhǔn)備工作時，先斷開氣管線與平臺組塊連接，使用可燃?xì)怏w檢測儀、硫化氫氣體報警器等檢測火炬氣管線是否有殘留油氣，如有殘留油氣，應(yīng)全部排空、排凈，并進(jìn)行通風(fēng)處理，確保滿足后續(xù)動火作業(yè)的要求。

（6）以護(hù)欄梯等結(jié)構(gòu)為生根點，在吊裝索具連接點和棄置切割點位置搭設(shè)腳手架，便于索具穿接和切割作業(yè)。

（7）檢查火炬臂吊點，連接吊裝索具至吊機(jī)，在相應(yīng)位置連接牽引纜，避免結(jié)構(gòu)在吊裝過程中擺動幅度過大。

（8）切割火炬臂前，吊機(jī)緩慢加力至火炬臂質(zhì)量的80%。

（9）根據(jù)設(shè)計切割線，切割斷開火炬臂與平臺組塊間的結(jié)構(gòu)連接。

（10）吊裝火炬臂結(jié)構(gòu)至駁船甲板裝船固定，運(yùn)輸至陸地后進(jìn)行拆解處理。

3 應(yīng)用案例

曹妃甸11-6 平臺火炬臂長為50 m，寬為8.7 m，質(zhì)量為56 t，與平臺組塊的連接點在標(biāo)高10.300 m 和15.000 m 的兩層甲板處，火炬臂拆除流程如下：

（1）在火炬臂切割位置、檢測位置、吊點位置搭設(shè)腳手架，高空作業(yè)時，腳手架搭設(shè)要點為：a）必需依據(jù)JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行搭設(shè)，腳手架 搭設(shè)的施工人員必須持有相關(guān)資質(zhì)證書；b）腳手架為懸挑式鋼管扣件式腳手架時，局部落地式鋼管為扣件式腳手架。為了分散架體的自重和工作荷載，整個架體采用吊掛及斜支撐的方式搭設(shè)；c）立桿間距為1.5 m，為保證架體的穩(wěn)定性，按照要求搭設(shè)剪刀撐。搭設(shè)時，在高度方向錯開的距離不宜小于0.5 m,接頭至主接點的距離不宜大于步距的1/3；d）橫桿與立桿作連接牢固，有雙立桿時，橫桿須與每一根立桿用十字扣件連接，增加架體的鋼性；e）腳手架使用火炬臂主結(jié)構(gòu)作為錨固點，采用圍卡的方式，使架體與主結(jié)構(gòu)形成剛性連接，在護(hù)欄處，應(yīng)與護(hù)欄連接，使腳手架與主結(jié)構(gòu)成為一個整體；f）為了滿足平臺懸挑部分施工的需要，需搭設(shè)鋼管扣件式懸挑腳手架，腳手架向外懸掛；g）設(shè)置護(hù)欄處均掛3 m×5 m的安全網(wǎng)，安全網(wǎng)需綁扎牢固。

（2）使用扳手拆除氣管線與組塊工藝管線連接法蘭的螺栓，對火炬氣管線系統(tǒng)進(jìn)行吹掃、置換。

（3）對火炬臂吊點、主結(jié)構(gòu)進(jìn)行測厚檢測、磁粉檢測及超聲檢測。

（4）根據(jù)檢測結(jié)果報告，采用計算分析軟件對火炬臂設(shè)施進(jìn)行結(jié)構(gòu)吊裝分析，其中對耳軸式的吊點進(jìn)行局部應(yīng)力校核，計算結(jié)果如表1 所示。

表1應(yīng)力結(jié)果值統(tǒng)計表

（5）根據(jù)計算分析結(jié)果，進(jìn)行吊裝索具選型和配扣。棄置前準(zhǔn)備工作時，斷開氣管線與平臺組塊的連接，使用可燃?xì)怏w檢測儀檢測火炬氣管線，確保滿足動火作業(yè)條件。

（6）進(jìn)行吊裝索具和牽引纜穿接，吊機(jī)緩慢加力至火炬臂質(zhì)量的80%。

（7）根據(jù)設(shè)計切割線，使用氣割工具切割斷開火炬臂與平臺組塊間結(jié)構(gòu)的連接，在吊機(jī)和牽引纜的輔助下，吊裝火炬臂結(jié)構(gòu)至駁船甲板，裝船固定。

（8）火炬臂結(jié)構(gòu)運(yùn)輸至陸地拆解處理，為了便于運(yùn)輸,切割高度應(yīng)在2.8 m 以內(nèi)，寬度在2.5 m 以內(nèi)，長度在12 m 以內(nèi)，每個單件質(zhì)量不超過20 t。

4 結(jié)論

隨著海洋平臺油氣產(chǎn)量不斷提高，處理量逐步加大，火炬管線尺寸和火炬臂結(jié)構(gòu)舷外距離將越來越大，棄置難度將愈大，火炬臂棄置工藝將朝著更高效、更安全、更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。