海底管道棄置處理方案

趙 波，佟光軍，于 莉

（中國石油集團海洋工程有限公司工程設計院，北京 100028）

海底管道棄置處理方案

趙 波，佟光軍，于 莉

（中國石油集團海洋工程有限公司工程設計院，北京 100028）

由于受經濟、技術的影響，現有的海上油氣田不具備繼續開發價值將導致海底管道廢棄。管道的廢棄處理是海上油氣田廢棄處理的一個重要組成部分。它與海上平臺的處理方法截然不同。本文論述了現階段主要的海管棄置方案，即：海管原位棄置、全線回收棄置以及局部拆除原位棄置。同時還論述了其各個棄置方案的主要施工流程。

海底管道；廢棄處理；原位廢棄；全線拆除；局部拆除

0 引言

隨著一些海上油氣田區塊的逐漸枯竭，擁有該油氣田區塊的油公司將面臨著該油氣田的廢棄處理問題。其中，海底管道的廢棄處理是海上油氣田廢棄處理的重要組成部分。隨著廢棄停用海底管道高峰的到來，管道的棄置對海洋環境及海洋開發利用的影響也越來越大，該問題已經成為倍受關注的海洋問題。海管廢棄處理的方法有多種，不同的棄置方法均存在對海洋環境和海洋開發活動的影響。但不同方法的影響程度會因時空和經濟利益不同而有很大的差異。良好的施工方法在很大程度上可以降低廢棄海管對海洋環境和海洋開發利用的影響，保持海洋空間可持續性利用開發。

海管廢棄處理方法的選擇主要受當地環境保護法律法規的影響，同時還要考慮當地的經濟技術水平以及先前主流處理方法。目前，國內外的法律法規對海上固定平臺廢棄處理的要求比較明確、統一，即[1]：水深小于55 m的海洋油氣田結構物廢棄時均應拆除至泥面以下4 m（海底管道除外）；水深100 m以上的所有結構物 （海底基盤除外）均應拆至泥面；水深大于55 m的所有結構物廢棄時均應拆除至泥面 （海底管道除外）。而海管的廢棄處理方法與海洋結構物的處理方法截然不同。并且各個國家的法律法規中并沒有給出統一的處理要求。

我國的渤海灣有相當數量的海底管道已接近或超過其服役年限，在未來的幾年內，這些海洋工程結構物將陸續被廢棄。目前，我國還沒有海底管道棄置的實際操作經驗，需要對該過程進行研究。本文將著重闡述現階段經濟技術條件下常用的海底管道棄置方案及其施工流程。

1 海底管道棄置方案與施工流程

海管的廢棄主要包括臨時性廢棄和永久性廢棄[2]。管道的臨時性廢棄是指管道現階段廢棄，但在未來3～5年內該管道可能要重新啟用；管道的永久性廢棄是指管道廢棄后沒有重新啟用的可能。

海管廢棄處理方案主要有：管道原位棄置、管道全線拆除棄置以及管道局部拆除原位棄置。管道廢棄處理方案的選擇主要是受管道廢棄的類型、當地的法律法規、現階段的經濟技術的影響。

除當地法律法規有特殊要求外，目前國際上大多數政府機構推薦的海管廢棄處理原則是[3]：水深大于4.58 m的海底管道建議采用原位棄置的處理方法。

1.1 海底管道原位棄置

海管的原位棄置是指對海管進行一系列的處理，使之滿足相關的法律法規之后，將其丟棄在原來的位置不再使用。該方案的施工流程主要包括：海管停輸、海管的除垢和清理、海管的切割與封堵、海管的原位掩埋處理。

1.1.1 海管停輸

海管廢棄處理的第一步是管道停輸。管道停輸的主要目的是卸載管道內的所有壓力，為以下的廢棄處理工作創造安全的工作環境。管道停輸之前需要將其中的原油置換掉。停輸過程中業主需要安排合適的操作流程，預防該過程的海管因受過大的水擊壓力而破裂，導致發生污染環境的事故出現。

1.1.2 海管除垢和清洗

海管廢棄處理過程中需要對管道進行多次、交替性的除垢和清管工作。這部分工作是一項非常復雜的系統工程。它具有環境條件嚴酷、目標情況不明確、潛在安全隱患較多、需要動用的裝備多以及施工費用高等特點。因此在除垢和清管工作之前必須盡可能地完善準備工作，使該過程的作業安全、順利有效的實施。部分前期準備工作見表1。

海管除垢清洗工作的主要施工流程為：

表1 海管除垢清洗前期準備工作

（1）檢查近期運行維護記錄、調研設計、完工圖紙和規格書，搜集管道內污垢殘留物樣本并進行化學分析。

（2）進行管道現狀在位勘察，確定管道的完整性，確定管道在清管置換中的穩性要求，確定管道的懸跨情況，確定管道的埋設深度是否滿足海域規劃要求，調研執行管道廢棄方案時可以利用的現有設備，確定是否增加臨時性接入設備，如清管球發收器等。

（3）基于所獲得的信息，選擇有效的機械和化學方法來進行清管和除垢處理。

（4）確定臨時性存放管道中清理出來的殘渣、污垢以及清洗液容器的大小。

（5）若對管道有改造 （如臨時性接入），需要進行管道試驗。

（6）清管除垢。

（7）收集污垢及清洗液樣本信息，根據殘留物的化學性質選擇下一步的有效清管除垢措施，保證清管除垢過程中清理出來的不同廢棄物得到有效后處理。

（8）管道泄壓。

（9）拆除臨時性接入設備。

1.1.3 海管切割、封堵

海管的切割和封堵可以在水上進行也可以選擇水下作業。作業方案的選擇主要考慮管道所在海域的海洋環境及水質環境。水上作業時須考慮管道的提吊強度，防止提吊過程中管道發生結構破壞。作業過程中需要的主要設備包括：帶有挖溝機的浮吊和潛水服務船。海管切割位置根據實際工程情況進行選擇，通常選擇在膨脹彎附近。

不是所有的切割技術都適合水下管道切割。常用的水下切割方法主要分為三類：應變能切割、熱能切割以及化學能切割。其中應變能切割方法包括：解除裝藥料爆破切割、成型裝藥爆破切割 （又稱聚能爆破）、產生沖擊波的爆破切割以及機械鋸切割等。熱能切割方法包括氧氣弧、等離子弧熱噴槍等。而化學能切割法又稱煙火切割法，主要是利用兩個或更多反應物之間高溫氧化反應產生的大量熱能。反應物一般是固體，其反應熱能利用熱傳導或者通過高溫噴射流傳遞到工件。

管道切割后需要對留置海底的端口進行封堵。封堵方式通常有機械封堵以及焊接封堵。機械封堵是利用管道封堵球將海管端口封堵。焊接封堵則是利用氧氣焊或者電弧焊將端口封住。

1.1.4 海管的原位掩埋處理

海管原位掩埋處理的范圍包括整條留置管道(含管道兩端切割處)。管道路由中的掩埋深度需要滿足當地的法律法規以及海域規劃的要求。在沒有法律法規及規劃的要求下，建議管道埋深在1.5 m以上。

1.2 海底管道全線回收棄置

海底管道全線回收棄置是海管廢棄處理的另一種處理方案。該方案的主要施工流程為：海管停輸、海管的除垢和清理、海管全線吹掃切割、海管回收。其中海管停輸、除垢、清理以及切割已經在管道原位棄置方案中詳述。

1.2.1 海管全線吹掃

目前通用的海管全線吹掃方法有：噴射滑車、噴射犁車、抓斗式挖泥船、耙吸式挖泥船、沉底泵吸法等。最佳施工方法應根據管道放置、掩埋方法、海洋環境條件等因素確定。當地質或海洋環境復雜時，可同時采用多種施工方法。

1.2.2 海管回收

海管回收過程中的基本思路是按照敷設海管的逆過程進行，因此要動用裝有大型起重機的大功率鋪管船，如圖1、圖2、圖3所示。目前已有另外的作業方法，在海底將管道切割成管段，再利用起重機將其吊至船上，如圖4、圖5、圖6所示。采用該施工方法能大大降低對工程船的要求，施工成本比較低。

1.3 海管局部拆除原位棄置

管道在廢棄時有可能穿越了海事部門規劃中的海域，如航道、經濟作業區等。管道擁有者為了在經濟許可的情況下保證海事部門規劃的要求，通常采用規劃區域中的海管全部拆除，其他區域的海管采取原位棄置的方式。

該處理方案的主要施工流程包括：海管停輸、海管除垢和清理、海管回收段吹掃、海管切割回收、海管端口封堵掩埋。施工過程中的各個流程在前面的廢棄方案中均已詳述，這里不再贅述。

2 結束語

海管廢棄常用的方法包括管道全線拆除棄置、原位棄置以及局部拆除原位棄置。管道廢棄處理方法的選擇主要受管道廢棄的類型、當地的法律法規、現階段的經濟技術的影響。

由于海底管道的廢棄施工是一個復雜的系統工程，因此在施工中的各個階段必須事先做好準備與詳細計劃，以減小不可預知工程事故的發生。

[1]謝梅波,趙金洲,王永清，等.海上油氣田開發工程技術和管理[M].北京:石油工業出版社,2005.

[2]The abandonment of offshore pipelines–methods and procedures for abandonment[R].London:John Brown Engineers and Constructors LTD.，1997.

[3]Pipeline abandonment study[R].Houston：H.O.MOHR Research&Engineering,Inc.1994.

Methods and Procedures for Submarine Pipeline Abandonment

ZHAO Bo（Engineering Design Institute of China National Petroleum Offshore Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100028,China）,TONG Guang-jun,YU Li

When submarine pipelines reach the end of their operational lives for commercial or engineering reasons,arrangements have to be made for their abandonment.Dealing with the abandonment of submarine pipelines is a very important part of offshore oil and gas field decommission.Methods and procedures for pipeline abandonment are entirely different for that of offshore platforms.The mainly abandonment methods and procedures are described in this paper.These methods include submarine pipeline left in-situ,removal of all pipelines and removal of partial pipelines.

sunmarine pipeline;abandonment treatment;left in-situ;all parts removed;partial removal

TE992.3

B

1001－2206（2011）增刊－0077－04

趙 波 （1980-），男，山東泰安人，工程師，

2008年畢業于中國科學院研究生院，現從事海底管道的設計及研究工作。

2011-08-10