固定式海洋平臺拆除工程設(shè)計要點與探討

1、第4 期 一 3 5 ．固定式海洋平臺拆除工程設(shè)計要點與探討 袁玉杰。藍(lán)國陽，楊寧，荊瀟 ( 海洋石油工程股份有 限公司 ，天津 3 0 0 4 5 1 )[ 摘 要 ] 中海 油成功 實施 了 對 渤海海域 兩座 固定 式導(dǎo)管 架平 臺的拆除 ，這是我 國首次進(jìn)行樁基式 固定平 臺整體拆除作業(yè) 。本文結(jié)合 兩座平 臺拆 除的設(shè) 計過程 ，介 紹 了固定 式海洋平 臺拆 除過程 中的工程設(shè)計要 點，并對今后海 洋平 臺的拆除作業(yè)提 出

2、了一些 建議 。[ 關(guān)鍵 詞] 固定海洋平 臺；拆 除流程 ；重量控制 ；拆 除設(shè)計 2 0 世紀(jì)6 0 年代 以來，全球共 建設(shè)了超 過7 0 0 0座海洋石油 生產(chǎn) 設(shè)施 。我 國海 洋石油開發(fā)經(jīng)過3 0多年 的高速 發(fā)展 ， 目前 己開發(fā)建設(shè) 的樁基式導(dǎo)管 架 固定平 臺超過2 0 0 座 】 。通常 ，海洋石油 平臺的 設(shè)計 壽命在 3 0 年左右 ，達(dá)到使用壽命年 限后 ，部 分平臺經(jīng)過檢測和延壽評估可 以繼續(xù)生產(chǎn) ，否則

3、必須實施平臺的棄置拆除作業(yè)。2 0 1 4 年7 月至9 月，中海 油成 功實施 了對渤海 遼東灣錦卅 1 2 1 ． 1WH P A 和錦卅 1 2 0 ． 2S W平臺海上拆 除和陸地卸船作業(yè) ，這是我 國首次進(jìn)行樁基式導(dǎo) 管架 固定平 臺整體拆除作業(yè) ，它 的成功實施 ，標(biāo) 志著我 國已經(jīng)具備海上整裝油田的拆除能力。本文 結(jié) 合錦 9 、 1 , 1 2 1 一 lWHP A平 臺和錦 卅1 2 0 ． 2S W 平 臺棄置拆除工

4、程 ，從設(shè)計角度介紹 了平 臺拆 除 設(shè)計流程和 要點 ，并對后續(xù)海洋平 臺拆除作業(yè)和 工程設(shè)計提出了若干建議 。l 固定式海洋 平臺拆除流程 為維護(hù) 海洋權(quán)益 ，防止海洋環(huán)境遭 受污染損 害 ，保護(hù)生態(tài)平衡 ，促進(jìn)海洋事業(yè) 的發(fā)展 ，海洋 平 臺的棄置拆 除作業(yè)必須嚴(yán)格遵 守國家 的相關(guān)法 律法規(guī) 。海洋平 臺的拆除 同時也是 高風(fēng) 險的系統(tǒng) 工程 ，各個環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格控制 。典 型的海 洋平 臺拆 除過程至少應(yīng)包含 以下環(huán)節(jié)[

5、2 】 ：( 1 ) 海洋平 臺拆 除項 目上報 國家海洋局、環(huán)保 行政管理等相關(guān)部門審批。( 2 ) 平臺拆 除前期檢測工作 。平 臺拆除前需對 組塊和導(dǎo)管架 的現(xiàn)狀進(jìn)行檢 測，包括 結(jié)構(gòu)桿件壁 厚檢測 、焊縫裂紋檢測 、上部組塊工 藝設(shè) 備和管 線檢測 、管線切 口數(shù)量統(tǒng)計 、平 臺服役期 間改造 資料 的整理、導(dǎo)管架海生物生長情況檢測 、海底 管線路 由探摸等工作。( 3 ) 平 臺拆除方案設(shè)計工作 。根據(jù)平 臺原始設(shè) 計 資料和

6、檢測結(jié) 果，完成相應(yīng) 結(jié)構(gòu)計算分析 ，據(jù) 此編制平 臺拆 除方案 ，鎖定相應(yīng) 的施工船舶和資 源 。( 4 ) 開展平臺棄井作業(yè) ，工藝設(shè)備和管線 的清 洗 工作 。主要包括平 臺停產(chǎn) 、封井作業(yè) ，對工藝 設(shè)備和 管線進(jìn)行清洗 、吹掃作業(yè) ，確保安全后 ，拆除采油樹和隔水套管 。f 5 ) 陸地預(yù)制、海上拆除施工階段 。在鉆完井 方完成平 臺棄井作業(yè)后 ，工程方根據(jù)拆 除設(shè)計成 果預(yù)制 吊點、準(zhǔn)備索具、卡環(huán)、切割設(shè)備 、裝船 滑 靴等

7、施工資源 ，然后進(jìn)行海 上拆 除施工 ，順序 完成平臺組塊切 割拆除、導(dǎo)管架切割拆 除、立管 膨 脹彎拆 除、海 管和海纜 的封堵棄置 、組塊和導(dǎo) 管架陸地卸船等工作。( 6 ) 組塊和導(dǎo)管架陸地拆解 。在陸地對組塊和 導(dǎo)管架進(jìn) 行拆解 ，并將拆解后 的設(shè)備和結(jié)構(gòu)運送 至 指 定場地 。2錦 州2 1 ． 1WHP A平臺和錦州2 0 ． 2S W平 臺棄置 拆除設(shè)計要點 錦卅 1 2 1 ． 1WH P A 是一座8 井槽4 腿4 主

8、樁導(dǎo)管架 井 口平臺，工作點尺度為 1 4m×1 4m，導(dǎo)管架鋼 樁在泥面 以下4m位置處切 割，上部組塊共 設(shè)置 3 層 甲板 ，不設(shè)修 井機 ，其 中火炬 臂單獨拆 除 。錦卅 1 2 0 ． 2S W是一座6 井槽4 腿4 主樁導(dǎo)管架井 口平 臺，工作點尺度 為9 m×1 2 m，導(dǎo)管架水上和水下 作者簡介 ：袁玉杰 ( 1 9 8 2 一)， 男，河北冀州人 ， 工學(xué)碩士，工程師。主要從事海洋石油平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)

9、計工作。第4 期 袁 玉杰等 固定式海洋平臺拆除工程設(shè)計要點與探討 一 3 7 ．物 的吊裝強度 ，對 與 吊點直接 相連的構(gòu)件 ，采用2 ． 0 倍 的動 力放 大系 數(shù)校核 ，對其 他位置 結(jié)構(gòu) 桿 件 ，采用1 ． 3 5 倍 的動力放大系數(shù)校核 ，不考慮允許 應(yīng)力放大 。對平 臺檢測期間發(fā)現(xiàn)的壁厚腐蝕 和焊 縫裂紋 ，在設(shè)計 過程 中通 過扣除壁厚或者修 改桿 件 剛度進(jìn)行模擬 。計算結(jié)果表 明，組塊和導(dǎo)管架 吊裝強度滿足規(guī)

10、范要求。( 5 ) 拖航分析和滑靴設(shè)計 利用MO S E S 軟件進(jìn)行駁船 的運動分析和穩(wěn)性 分析 ，計算得到的駁船最大橫搖角為1 6 ． 5 。，小于 G LN O B L ED E N T O N 推薦的 “ 2 0 。／ 1 0 ?！痹瓌t，駁船的完整穩(wěn)性和破艙穩(wěn)性均滿足規(guī)范要求 。在 完 成組塊和導(dǎo)管架拖航強度分析后 ，提取支撐荷 載 用于裝船滑 靴的設(shè)計 。本項 目導(dǎo)管架鋼樁 的切 割采 用高壓水研磨料 內(nèi)切割 的方式 ，滑靴設(shè)

11、計時 需考慮各樁腿切割面深度不 同對滑靴擺放位置 的影 響，同時切 割面為斜面 ，導(dǎo)管架樁腿和滑靴表 面 的焊接形式需要重點關(guān)注 ，拖航強度分析時 ，還 需考慮 導(dǎo)管架 在駁船上放置可能存在一定程度 的傾斜 。3 后續(xù) 固定 式海洋平 臺拆除 的思考和建議 隨著相當(dāng)多數(shù)量 的海洋平 臺接 近或超 過服役 年限 ，更 多的廢棄平 臺需要拆 除，據(jù) 預(yù)測 ，今 后 數(shù)年 內(nèi)，我 國將有數(shù) 十座海洋平 臺要進(jìn)行拆 除。通過實施中海油錦卅 1

12、2 1 ． 1WH P A 和錦卅 1 2 0 ． 2S W平 臺的拆 除，在樁基 式導(dǎo)管架 固定平臺拆 除領(lǐng)域 ，我國還需大力提高 以下幾方面的能力建設(shè)：( 1 ) 建造大型平 臺拆除浮吊起重船 國外在海 洋平 臺拆除領(lǐng)域積 累了豐 富的工程 經(jīng)驗 ，使用 的大型工程船等裝備 更為先進(jìn) ，如荷 蘭A L L S E A S 公司2 0 1 4 年 剛剛投入使用 的 “ P i e t e rS c h e l t e ”，可 以用于大

13、型導(dǎo)管架、組塊的安裝和 拆 除，該駁船艉部采用分體U 形式，組塊的起重能 力可 以達(dá)~ 1 J 4 8 0 0 0 噸 。目前 國內(nèi)大型浮 吊起重船通常為單鉤形 式，對 組塊或?qū)Ч芗苤乜販?zhǔn)確性和 吊點結(jié)構(gòu) 強度要求 較 高 ，適應(yīng)性不好 。本次錦州海域兩座平 臺的拆 除使用 了 “ 德浮 3 6 0 0 ”打撈駁船 ，該船配備有專 用 吊排 ，采 用四鉤 吊裝 ，鉤頭間距可在一定范 圍內(nèi)任 意調(diào) 整 ，優(yōu) 化 了 吊點受 力形 式 ，簡

14、 化 了 吊點 設(shè)計 ，提 高 了海 上 施 工 的安全 性 ，但 “ 德 浮 3 6 0 0 ”型深較淺 ，適合近海作業(yè) 。建議結(jié)合后續(xù) 平 臺拆 除信 息，建造 能力更 強、適應(yīng)性更好的浮 吊起重船 。( 2 ) 編制專業(yè)的平臺拆除設(shè)計指南或規(guī)范 我 國在海洋 石油平 臺拆除領(lǐng)域起步較晚 ， 目前沒有專業(yè) 的平 臺拆 除設(shè)計規(guī)范 。本 次渤海海域 兩座固定平 臺拆除設(shè)計過程 中，參考 了A P IR P 2 A規(guī) 范 ，但 該規(guī) 范

15、主 要針 對 新建 平 臺的設(shè) 計和 建 造 ，考慮到平 臺拆 除后一般直接分解 ，與新建平 臺用途不 同，后期編制專業(yè)設(shè)計指南或規(guī)范用于 指導(dǎo)海洋平 臺拆除作業(yè)顯得尤為重要 。f 3 ) 小車滾裝卸船在平臺拆除方面 的應(yīng)用 海洋 結(jié) 構(gòu)物 裝 船 通常 采 用拖 拉方 式 ，場 地 和 駁船 需 要配 備專 用滑 道 ，要 求較 高 。相對 而 言，小車滾裝卸船運輸 自由性好 ，能充分利用場 地面積 ，避 免長期 占用 陸地滑道 。同

16、時 ，小車滾 裝卸船可 以保證每個單 點支撐系統(tǒng)始終承擔(dān)相同 重量 ，確保在運輸過程 中，順暢通過各種復(fù)雜路 面 ，避免局部過載 ，提高卸船效率 ，保證卸船過 程安全 。雖然小車滾裝卸船需要使用額外的抬 梁 以方便小車進(jìn) 出，但考慮到后期平 臺拆除數(shù) 量較 多，建造數(shù)根抬梁重復(fù)利用也是更為經(jīng)濟的。( 4 ) 海 洋石油平 臺工程開發(fā)設(shè)計階段考慮后期 拆除的可行性 建 議在海上油 氣 田工程開發(fā)設(shè)計 階段 ，研 究 平 臺服役期滿拆除的可

17、行性 ，平 臺結(jié)構(gòu)設(shè)計過程 中也要考慮后期拆 除需求。譬如在 導(dǎo)管架 吊點設(shè) 計過程 中 ，增加 一定的設(shè)計余量 ，在滿足 當(dāng)前安 裝要求的 同時，滿 足后續(xù)導(dǎo)管架連 同內(nèi)部鋼樁整 體拆 除的 吊裝要求 ，在 導(dǎo)管架安裝完成后做好 吊點維保 工作，后期拆 除時可 以直接使用原安裝 吊點吊裝，以節(jié)省時間和費用 。4結(jié)語 海洋石油平 臺的拆 除是一項涉及諸 多領(lǐng)域 的 系統(tǒng)工程 ，今后會有更多深水導(dǎo)管架 固定式平 臺 面臨拆除任務(wù) ，所帶來

18、的困難和挑 戰(zhàn)更加嚴(yán)峻 ，需要進(jìn) 一步深入研 究海洋平 臺拆 除技術(shù) ，增加在 大型海洋工程裝備建設(shè)方面的投入 ?！魠⒖嘉墨I(xiàn) [ 1 ] 王勇，戴兵 ，高軍偉． 廢棄海洋石油平 臺的拆除[ J 】 ． 機械工 程師，2 0 1 0 ，f 1 ) ：1 3 4 ． 1 3 6 ．[ 2 ] 李美求 ， 段夢蘭，施昌威，等． 海洋廢棄樁基平臺拆除的工 程模式和方案選擇【 J ] ． 中國海洋平臺，2 0 0 8 ，2 7 ( 1 2 )