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

隨著海洋石油工業的不斷發展，在作業海域中新建的石油生產設施越來越多。國內投產的油氣田已超過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。在內水和領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。

本文以渤海灣內典型導管架平臺為例進行了研究，并總結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

本文研究的平臺為渤海灣內的導管架平臺，該類型平臺是渤海灣最主要、數量最多的平臺結構，根據結構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 渤海灣內典型導管架平臺參數

2 方案設計

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

2.1 設計基礎

上部組塊棄置需要依據以下文件進行設計：（1）廢棄設施上部結構的基礎設計資料；（2）廢棄設施上部結構的完工資料、完工圖；（3）廢棄設施上部結構重量控制報告；（4）廢棄設施上部結構的吊裝計算報告；（5）廢棄設施上部結構吊點、吊裝撐桿及吊裝框架結構圖和強度分析報告；（6）廢棄設施上部結構裝船布置圖、裝船固定圖和強度分析報告；（7）駁船局部強度分析報告；（8）運輸駁船穩性計算報告；（9）錨位圖及錨泊分析。用于組塊結構強度分析的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 用于組塊結構強度分析的SACS模型

圖3 組塊裝船后的駁船局部強度分析

2.2 環境參數

上部組塊吊裝需要依據以下環境參數進行設計：（1） 以海圖基準面為參照，確認施工現場水深；（2）10年一遇的季節性風，海平面上10 m高處風速，10 min內的平均風速； （3）施工現場潮汐表，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）根據平臺類型及參數確定主要船舶資源，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窗口一般選擇夏秋季節（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

在進行上部結構物拆除吊裝前，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，可根據船舶操作規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。

4.2 作業流程圖

圖4所示為根據以往拆除項目總結的通用流程，可為類似作業提供參考。

圖4 作業流程示意圖

4.3 作業船拋錨就位

在船舶到達作業現場后，需要先進行拋錨作業。拋錨應根據油田現有導管架、海底管線、海底電纜和其他障礙物的情況，一般考慮主作業船的就位方向順著主流向布置，設計作業船的拋錨位置時，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范要求執行，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，一般包含以下內容：（1）需要確保上部設施已完成棄井封井及清洗作業，無可燃、可爆物及污染風險，對平臺關鍵位置進行測爆，尤其是需要動火作業的位置；（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過有資質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、棧橋等附屬結構。必要情況通常指的是附屬結構會對平臺吊裝產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）根據設計的吊裝方案將上部組塊吊到駁船的墊墩上，進行后續的裝船固定作業；（6）裝船固定完成后摘除索具，吊裝作業完成。

5 結語

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