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施逐步達到退役期，國內海洋石油平臺棄置產業經過十余年的發展，在專業裝備和技術上都取得了長足的進步。海洋平臺上部結構設施主要包含棧橋、火炬臂、吊機等滿足生產需要的附屬結構，其中火炬臂為特種設備，也是上部組塊附屬結構的重要組成部分。

一般情況下，在海洋平臺上部組塊拆除前期準備工作中，為了避免上部組塊吊裝造成結構嚴重偏心、結構外伸距離過長等問題，火炬臂將被預先棄置拆除。火炬臂的特殊結構形式和不斷增加的結構長度，給棄置工作帶來了越來越大的挑戰。

1 結構介紹

海洋油氣田平臺在油氣生產過程中，會產生廢氣、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，火炬臂設施在該背景下應運而生，其可將易燃易爆混合介質通過燃燒轉變為基本無危害的化合物，同時火炬臂燃燒點與平臺結構間設置了足夠的安全距離，避免了燃燒熱量對平臺設施的輻射影響，較好地解決了危險化合物處理的難題。

火炬臂結構主要由火炬臂框架、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構設計，為火炬氣管線、火炬頭等提供結構支撐，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管與組塊上的掛鉤嵌入來實現。

2 棄置工藝分析

經過數十年的生產服役后，火炬臂設施的棄置工作并非簡單的安裝逆過程。受海洋環境和生產負荷等因素影響，火炬臂設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，火炬臂的設計長度由常規的近50 m 擴展到約90 m。此外，火炬氣管線還需要進行嚴格的吹掃置換處理，這些因素給棄置工作帶來挑戰。

火炬臂設施棄置工藝流程及要點如下：

（1）核實氣管線管徑和管線內通過的介質成分，根據核實結果來選擇氣管線吹掃和置換的設備規格，對火炬氣管線進行吹掃、置換，達到動火作業的條件，不留安全隱患。

（2）對火炬臂結構進行檢測：a）火炬臂為組塊外伸結構，檢測作業屬于高空作業，風險較高，需在火炬臂被檢測位置搭設腳手架，并設置相應的安全防護設施，腳手架搭設為棄置工藝的關鍵工序；b）對火炬臂結構進行總體和近距離的外觀檢測，檢查桿件的完好程度，對有損傷的桿件進行記錄；c）對火炬臂吊點、主結構桿件、主受力桿件和焊縫進行測厚檢測，磁粉檢測及超聲檢測；d）對次要桿件進行外觀及測厚檢測；e）對氣管線與火炬臂結構間的各連接點進行檢查，核實連接點是否牢固，如連接點工況較差，需進行補強加固，確保整體結構的穩定性；f）火炬頭處在火炬臂終端，火炬頭的質量一般較大，因此在火炬臂終端存在較大的集中應力，為了避免吊裝時發生意外，需對火炬頭與火炬臂終端間的連接桿件進行近距離外觀檢測，如發現裂紋、腐蝕等缺陷，需進一步對其進行磁粉檢測及超聲檢測。

（3）通過檢測結果報告，可以對吊點結構工況、整體結構的腐蝕狀況和主結構強度有較為全面的了解，并對火炬臂設施進行結構吊裝分析。

（4）吊裝計算分析和強度校核中，如原吊點或其他局部結構強度不滿足要求，則需要重新焊接吊點或進行結構加強，達到吊裝要求。

（5）棄置前進行準備工作時，先斷開氣管線與平臺組塊連接，使用可燃氣體檢測儀、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，應全部排空、排凈，并進行通風處理，確保滿足后續動火作業的要求。

（6）以護欄梯等結構為生根點，在吊裝索具連接點和棄置切割點位置搭設腳手架，便于索具穿接和切割作業。

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

（8）切割火炬臂前，吊機緩慢加力至火炬臂質量的80%。

（9）根據設計切割線，切割斷開火炬臂與平臺組塊間的結構連接。

（10）吊裝火炬臂結構至駁船甲板裝船固定，運輸至陸地后進行拆解處理。

3 應用案例

曹妃甸11-6 平臺火炬臂長為50 m，寬為8.7 m，質量為56 t，與平臺組塊的連接點在標高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、吊點位置搭設腳手架，高空作業時，腳手架搭設要點為：a）必需依據JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》進行搭設，腳手架 搭設的施工人員必須持有相關資質證書；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；c）立桿間距為1.5 m，為保證架體的穩定性，按照要求搭設剪刀撐。搭設時，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構作為錨固點，采用圍卡的方式，使架體與主結構形成剛性連接，在護欄處，應與護欄連接，使腳手架與主結構成為一個整體；f）為了滿足平臺懸挑部分施工的需要，需搭設鋼管扣件式懸挑腳手架，腳手架向外懸掛；g）設置護欄處均掛3 m×5 m的安全網，安全網需綁扎牢固。

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

（3）對火炬臂吊點、主結構進行測厚檢測、磁粉檢測及超聲檢測。

（4）根據檢測結果報告，采用計算分析軟件對火炬臂設施進行結構吊裝分析，其中對耳軸式的吊點進行局部應力校核，計算結果如表1 所示。

表1應力結果值統計表

（5）根據計算分析結果，進行吊裝索具選型和配扣。棄置前準備工作時，斷開氣管線與平臺組塊的連接，使用可燃氣體檢測儀檢測火炬氣管線，確保滿足動火作業條件。

（6）進行吊裝索具和牽引纜穿接，吊機緩慢加力至火炬臂質量的80%。

（7）根據設計切割線，使用氣割工具切割斷開火炬臂與平臺組塊間結構的連接，在吊機和牽引纜的輔助下，吊裝火炬臂結構至駁船甲板，裝船固定。

（8）火炬臂結構運輸至陸地拆解處理，為了便于運輸,切割高度應在2.8 m 以內，寬度在2.5 m 以內，長度在12 m 以內，每個單件質量不超過20 t。

4 結論

隨著海洋平臺油氣產量不斷提高，處理量逐步加大，火炬管線尺寸和火炬臂結構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、更經濟的方向發展。