一种新型立管拆除回收技术的应用

邬智慧， 陈晓明， 骆承树， 汤炳然， 彭俊红

（海洋石油工程股份有限公司安装事业部，广东 深圳518000）

0 引 言

浅水区域的油气田随着不断开发和利用，由于新的油气层发现和油气开采的技术发展，新海上钻采平台的成本比较高，为了使油田设施发挥更大的效用，国内外常规作法就是将现有的老平台进行升级改造,以达到稳产和增产的目的。本文以南海某油气平台改造升级项目的旧双层立管拆除施工作业为例，创新使用一种新型立管拆除回收的技术，探讨无作业船支持生产平台内部立管拆除技术的可行性和可靠性。

1 项目简介

南海某平台距香港东南120 km，作业水深100 m，已服役近20 a。为了减轻导管架的质量、提高平台承载力，在新立管安装前，需要拆除两根已封存的双层旧立管（见表1）。两根待拆立管位于导管架内部，且位于直升机甲板下方。立管拆除存在以下难点：1）立管随导管架一起入水，立管一端用卡箍焊接在导管架上，一端用卡箍抱在立管上；2）立管长近100 m，仅在两端处使用了锚固件，切割回收存在双层管滑脱的风险；3）立管回收的位置狭小：回收作业面距离海面不足3.5 m，立管水下部分位于3个横拉筋之间形成的不规则三角形空间内；4）立管倒运空间小，切割的立管管段在蜘蛛甲板和下甲板之间倒运，考虑吊装索具和下甲板反面管线的影响，倒运空间小。

目前国内外比较成熟的百米级旧立管拆除方法是采用饱和潜水作业船（DSV），饱和潜水、空气潜水和平台支持配合完成,成本高、工期长。为减少项目成本，综合考虑以上各种因素，项目创新地采用了一种立管拆除回收技术，即无作业船支持生产平台内部立管拆除技术，只依靠平台支持和空气潜水完成旧双层立管拆除的全部工作。

2 计算模拟

表1 待拆除旧立管相关信息

根据平台的调研采集的数据和查阅有关旧双层立管项目相关资料，利用Ocraflex软件对旧立管拆除的关键工序(立管拆除传递）进行建模，如图1所示。

经过3D模型模拟分析之后，旧立管切割分段传递是可行的。两层甲板距离为13 m，考虑悬挂索具、倒运索具、反面甲板的管线等影响，需要控制旧立管切割分段长度，最长不超过11 m。

3 悬挂计算和绞车选择

两根立管拆除计算和作业步骤相似，以12/18 in立管计算和绞车选择为例，计算评估旧立管拆除所使用的吊杆以及旧立管的结构强度。

假设将55 m立管分成5段，一共切割5次。第一次整体切割55 m，立管需要设计抱卡进行提拉，立管上部盲板处需设计一个吊耳；第2～5次切割，需要先在切割管道位置上方和下方300 mm处钻孔，安装相关提拉索具，之后进行切割。切割完成之后，在下部立管的钻杆处，用链穿过钻杆，该链连接一套新的提拉索具。

经过软件计算（见图2和图3），对于12/18 in旧立管，切割孔直径为50 mm，开孔距离（到切割点）为300 mm。考虑30 mm厚海生物，内部自由充水。10.5 m管道空气中质量为2.955 t，考虑1.1的动载系数，则上部受力为3.25 t。44.5 m长度管道（其中10.5 m在水面以上）总体质量为9.22 t，考虑1.1的动载系数，则上部受力101.4 kN。第一次水下切割-50 m时，绞车承受最大理论质量为13.39 t，考虑提拉过程中的安全系数，选择主绞车不小于16 t，中转绞车不小于10 t。圆钢在上部为3.25 t时，最大变形0.2 mm，最大应力为113 MPa；圆钢在上部为11.14 t时，最大变形0.7 mm，最大应力为352 MPa。小于0.8×460 MPa，应选择屈服强度为460 MPa的圆钢作为吊装的撑杆。

图1 立管拆除关键工序

图2 12/18 in旧立管10.5 m上部受力分析（3.25 t）

图3 12/18 in旧立管40.5 m受力分析（10.14 t）

4 施工程序

4.1 平台布场

该生产平台从上往下分为管甲板、主甲板、生产甲板、底甲板、蜘蛛甲板。在绞车与空潜设备抵达之前，按照平台甲板布置图，进行甲板清理。为了减少交叉作业和保证平台的正常生产，主绞车布置在下甲板的西南侧走道，中转绞车布置在下甲板的东南侧。待拆立管位于平台的北侧，主绞车钢丝绳路由从下甲板下放至蜘蛛甲板西南侧横拉筋，再到蜘蛛甲板北侧反面吊点处；中转绞车钢丝绳路由从下甲板下放至蜘蛛甲板东南侧横拉筋，再去往蜘蛛甲板东北侧反面吊点处。空气潜水设备布置主甲板和生产甲板。

图4 立管拆除示意图

4.2 立管和管卡拆除

平台绞车布置完成之后，待拆立管法兰安装吊装盲板或吊装圆钢，连接主绞车的钢丝绳，绞车钢丝绳受力，专人守护和观察主绞车钢丝绳拉力变化，进行绞车的操作（见图4）。步骤如下：

1)潜水员水下清理立管及管卡短节海生物和设置立管扶正索具；2)水面切割立管悬挂管卡，主绞车下放钢丝绳，使旧立管自由沉落至海床；3) 潜水员采用电氧切割依次切除水下管卡，并进行管卡绑扎在立管上；4) 平台下放钻石线切割设备，潜水员水下操作设备在-50 m切除立管；5) 主绞车受力，通过调整立管扶正索具，使立管扶正；6)主绞车慢慢加载负荷，提升旧立管至底甲板反面吊点处极限；7)施工人员在蜘蛛甲板临时固定立管，钻孔穿吊装圆钢；8)中转绞车钢丝绳索具连接立管管段下部吊装圆钢；9) 回收中转绞车钢丝绳，抽拉立管底部，主绞车下放钢丝绳，进行立管传递；10)两台绞车相互配合，将立管管段重力逐渐转移至中转绞车，使立管管段位于中转绞车下方；11)下放吊机钢丝绳，连接索具至立管管段下方；12)中转绞车下放钢丝绳，吊机同步提拉，待立管管段在吊机牵引下扶正，再解除中转绞车的索具；13)吊机将管段摆出平台外，吊装至管甲板存放；14) 后续的立管拆除与此方法相同，共5段立管。只是初始绞车的吊点连接于圆钢吊杆，没有了吊装盲板。

5 结 语

无作业船支持生产平台内部立管拆除工艺的成功应用，为钢质立管拆除打开了新的思路。该工艺成功实践证明了在无作业船支持的情况下生产平台内部立管拆除作业的可行性，增加了立管拆除作业方案的可选择性，可有效节约施工成本，并提高立管拆除的安全系数。随着海上油气平台的日益老化，今后类似工程项目将日益增多，该立管拆除技术将具有良好的借鉴意义，拥有广阔的应用前景。