渤海油气田上部组块弃置通用做法浅析

高志强 高国强 孔 冰 胡振国

（1.海洋石油工程股份有限公司 2.中海石油（中国）有限公司天津分公司）

0 引言

随着海洋石油工业的不断发展，在作业海域中新建的石油生产设施越来越多。国内投产的油气田已超过100个，桩基固定式平台有200多座，主要分布在渤海和南海海域。

平台设计寿命到期后如果没有其他用途就必须将其进行废弃或拆除，废弃平台若妨碍海洋主导功能使用的，应全部拆除。在内水和领海海域进行全部拆除的海上平台，残留海底的桩腿等应切割至海床泥面以下至少4 m[1]。近年来，越来越多的海洋平台服役时间逐渐达到或超过其设计寿命，在渤海湾内已相继完成了曹妃甸1-6导管架拆除、锦州21-1WHPA＆锦州20-2SW平台拆除、曹妃甸单点拆除等项目。

本文以渤海湾内典型导管架平台为例进行了研究，并总结出了一套采用吊装方式进行上部组块弃置拆除的通用做法。

1 导管架平台基本参数

本文研究的平台为渤海湾内的导管架平台，该类型平台是渤海湾最主要、数量最多的平台结构，根据结构形式还可主要分为三腿平台、四腿平台、六腿平台、八腿平台等；一般采用起重船吊装方式进行安装，平台组块质量一般为300～2 000 t，可见表1。在拆除阶段往往可采用安装的逆过程进行拆除，即采用整体吊装的方式来拆除。导管架式平台如图1所示。

图1 导管架式平台

表1 渤海湾内典型导管架平台参数

2 方案设计

上部组块拆除设计是海上施工的基础，是以详细设计成果作为基础进行的吊装方案，可用于指导上部组块拆除作业的实施。

2.1 设计基础

上部组块弃置需要依据以下文件进行设计：（1）废弃设施上部结构的基础设计资料；（2）废弃设施上部结构的完工资料、完工图；（3）废弃设施上部结构重量控制报告；（4）废弃设施上部结构的吊装计算报告；（5）废弃设施上部结构吊点、吊装撑杆及吊装框架结构图和强度分析报告；（6）废弃设施上部结构装船布置图、装船固定图和强度分析报告；（7）驳船局部强度分析报告；（8）运输驳船稳性计算报告；（9）锚位图及锚泊分析。用于组块结构强度分析的SACS模型如图2所示，组块装船后的驳船局部强度分析情况如图3所示。

图2 用于组块结构强度分析的SACS模型

图3 组块装船后的驳船局部强度分析

2.2 环境参数

上部组块吊装需要依据以下环境参数进行设计：（1） 以海图基准面为参照，确认施工现场水深；（2）10年一遇的季节性风，海平面上10 m高处风速，10 min内的平均风速； （3）施工现场潮汐表，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 施工前陆地准备

项目组在出海进行海上拆除施工前，需要在陆地进行充分的资源准备工作，确保海上施工阶段能按照设计要求进行，保证施工质量的同时也要保证施工安全。一般情况下，在陆地阶段进行的准备工作包括以下几项：（1）根据平台类型及参数确定主要船舶资源，主要包括起重船舶、运输驳船、拖轮等；（2）主要施工物资的采办，一般涉及到大型吊装索具的采办，钢材的采办，用于制作装船固定材料采办，吊点预制，垫墩的预制、改造等；（3）在出海前，主要船舶需要在码头将物资装船。将设备工机具吊放到船舶的指定位置，同时，将垫墩根据设计图纸准确摆放在驳船上，为海上施工做准备。

4 海上施工

在设计方案得到审批，资源准备就绪后，可动员至海上平台位置进行拆除施工。确定施工窗口一般要考虑季节性影响，减少因天气导致的待机时间。在渤海湾大型吊装作业窗口一般选择夏秋季节（5～10月），减少待机时间的同时还可提高施工的安全性。

4.1 海况条件要求

在进行上部结构物拆除吊装前，海况通常要满足以下条件：（1）风速小于10 m/s，有义波高小于2 m；（2）天气预报中符合吊装要求的天气窗口不应小于72 h；（3）对于无法满足以上海况条件的特殊情况，可根据船舶操作规格书和船舶实际运动情况进行评估，确定情况是否适合吊装作业。

4.2 作业流程图

图4所示为根据以往拆除项目总结的通用流程，可为类似作业提供参考。

图4 作业流程示意图

4.3 作业船抛锚就位

在船舶到达作业现场后，需要先进行抛锚作业。抛锚应根据油田现有导管架、海底管线、海底电缆和其他障碍物的情况，一般考虑主作业船的就位方向顺着主流向布置，设计作业船的抛锚位置时，要避开已有的障碍物。抛锚位置与海底管道等设施的水平距离应该遵照规范要求执行，锚位至少与水下设施保持100 m以上距离，在锚拖拽路线上的设施应保持300 m以上距离。

4.4 上部设施拆除准备工作

船舶在平台附近就位后，需要对平台组块进行检查并进行必要的准备工作，一般包含以下内容：（1）需要确保上部设施已完成弃井封井及清洗作业，无可燃、可爆物及污染风险，对平台关键位置进行测爆，尤其是需要动火作业的位置；（2）确认组块吊点可用。一般可使用原吊点或焊接新的吊点，吊点在使用前需要经过有资质的检验人员进行无损检验，确认原吊点无损伤或新吊点焊接合格后方可使用；（3）在必要的情况下，应提前拆除平台火炬臂、栈桥等附属结构。必要情况通常指的是附属结构会对平台吊装产生影响或者受限于船舶能力必须进行单独拆除；（4）在正式吊装前其他的准备工作还包括在桩腿切割位置焊接限位挡板，防止组块与导管架断开后发生大的偏移，组块设备的检查固定，杂物清理等。

4.5 上部设施拆除吊装步骤

在准备工作完成后，船舶及各类资源应准备就绪，在预先设计好的吊装位置就位。并按照以下吊装步骤开展吊装：（1）进行索具挂扣并布置牵引缆；（2）施工方、业主、海事保险共同进行吊装前检查，并确认海况及天气窗口满足吊装作业条件；（3）浮吊主钩进行预带力，开始切割上部组块与导管架的主桩腿，随着切割进行，逐步增加起重船吊钩受力；（4）主桩腿切割完成并确认后，确保人员全部撤离平台，起重船主钩增加受力直至将上部组块吊起；（5）根据设计的吊装方案将上部组块吊到驳船的垫墩上，进行后续的装船固定作业；（6）装船固定完成后摘除索具，吊装作业完成。

5 结语

海洋石油平台弃置拆除是海上石油发展中的重要环节，也是海上石油开发者是不可逃避的责任。目前我国的平台弃置技术尚处于发展阶段，对以往项目做法进行总结有利于技术进一步提升，相信在不久的将来，国内的海洋平台弃置技术会逐步走向成熟。