海底管道棄置處理方案

趙 波，佟光軍，于 莉

（中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司工程設(shè)計院，北京 100028）

海底管道棄置處理方案

趙 波，佟光軍，于 莉

（中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司工程設(shè)計院，北京 100028）

由于受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的影響，現(xiàn)有的海上油氣田不具備繼續(xù)開發(fā)價值將導(dǎo)致海底管道廢棄。管道的廢棄處理是海上油氣田廢棄處理的一個重要組成部分。它與海上平臺的處理方法截然不同。本文論述了現(xiàn)階段主要的海管棄置方案，即：海管原位棄置、全線回收棄置以及局部拆除原位棄置。同時還論述了其各個棄置方案的主要施工流程。

海底管道；廢棄處理；原位廢棄；全線拆除；局部拆除

0 引言

隨著一些海上油氣田區(qū)塊的逐漸枯竭，擁有該油氣田區(qū)塊的油公司將面臨著該油氣田的廢棄處理問題。其中，海底管道的廢棄處理是海上油氣田廢棄處理的重要組成部分。隨著廢棄停用海底管道高峰的到來，管道的棄置對海洋環(huán)境及海洋開發(fā)利用的影響也越來越大，該問題已經(jīng)成為倍受關(guān)注的海洋問題。海管廢棄處理的方法有多種，不同的棄置方法均存在對海洋環(huán)境和海洋開發(fā)活動的影響。但不同方法的影響程度會因時空和經(jīng)濟(jì)利益不同而有很大的差異。良好的施工方法在很大程度上可以降低廢棄海管對海洋環(huán)境和海洋開發(fā)利用的影響，保持海洋空間可持續(xù)性利用開發(fā)。

海管廢棄處理方法的選擇主要受當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的影響，同時還要考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)技術(shù)水平以及先前主流處理方法。目前，國內(nèi)外的法律法規(guī)對海上固定平臺廢棄處理的要求比較明確、統(tǒng)一，即[1]：水深小于55 m的海洋油氣田結(jié)構(gòu)物廢棄時均應(yīng)拆除至泥面以下4 m（海底管道除外）；水深100 m以上的所有結(jié)構(gòu)物 （海底基盤除外）均應(yīng)拆至泥面；水深大于55 m的所有結(jié)構(gòu)物廢棄時均應(yīng)拆除至泥面 （海底管道除外）。而海管的廢棄處理方法與海洋結(jié)構(gòu)物的處理方法截然不同。并且各個國家的法律法規(guī)中并沒有給出統(tǒng)一的處理要求。

我國的渤海灣有相當(dāng)數(shù)量的海底管道已接近或超過其服役年限，在未來的幾年內(nèi)，這些海洋工程結(jié)構(gòu)物將陸續(xù)被廢棄。目前，我國還沒有海底管道棄置的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，需要對該過程進(jìn)行研究。本文將著重闡述現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下常用的海底管道棄置方案及其施工流程。

1 海底管道棄置方案與施工流程

海管的廢棄主要包括臨時性廢棄和永久性廢棄[2]。管道的臨時性廢棄是指管道現(xiàn)階段廢棄，但在未來3～5年內(nèi)該管道可能要重新啟用；管道的永久性廢棄是指管道廢棄后沒有重新啟用的可能。

海管廢棄處理方案主要有：管道原位棄置、管道全線拆除棄置以及管道局部拆除原位棄置。管道廢棄處理方案的選擇主要是受管道廢棄的類型、當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)、現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)技術(shù)的影響。

除當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)有特殊要求外，目前國際上大多數(shù)政府機(jī)構(gòu)推薦的海管廢棄處理原則是[3]：水深大于4.58 m的海底管道建議采用原位棄置的處理方法。

1.1 海底管道原位棄置

海管的原位棄置是指對海管進(jìn)行一系列的處理，使之滿足相關(guān)的法律法規(guī)之后，將其丟棄在原來的位置不再使用。該方案的施工流程主要包括：海管停輸、海管的除垢和清理、海管的切割與封堵、海管的原位掩埋處理。

1.1.1 海管停輸

海管廢棄處理的第一步是管道停輸。管道停輸?shù)闹饕康氖切遁d管道內(nèi)的所有壓力，為以下的廢棄處理工作創(chuàng)造安全的工作環(huán)境。管道停輸之前需要將其中的原油置換掉。停輸過程中業(yè)主需要安排合適的操作流程，預(yù)防該過程的海管因受過大的水擊壓力而破裂，導(dǎo)致發(fā)生污染環(huán)境的事故出現(xiàn)。

1.1.2 海管除垢和清洗

海管廢棄處理過程中需要對管道進(jìn)行多次、交替性的除垢和清管工作。這部分工作是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它具有環(huán)境條件嚴(yán)酷、目標(biāo)情況不明確、潛在安全隱患較多、需要動用的裝備多以及施工費(fèi)用高等特點(diǎn)。因此在除垢和清管工作之前必須盡可能地完善準(zhǔn)備工作，使該過程的作業(yè)安全、順利有效的實(shí)施。部分前期準(zhǔn)備工作見表1。

海管除垢清洗工作的主要施工流程為：

表1 海管除垢清洗前期準(zhǔn)備工作

（1）檢查近期運(yùn)行維護(hù)記錄、調(diào)研設(shè)計、完工圖紙和規(guī)格書，搜集管道內(nèi)污垢殘留物樣本并進(jìn)行化學(xué)分析。

（2）進(jìn)行管道現(xiàn)狀在位勘察，確定管道的完整性，確定管道在清管置換中的穩(wěn)性要求，確定管道的懸跨情況，確定管道的埋設(shè)深度是否滿足海域規(guī)劃要求，調(diào)研執(zhí)行管道廢棄方案時可以利用的現(xiàn)有設(shè)備，確定是否增加臨時性接入設(shè)備，如清管球發(fā)收器等。

（3）基于所獲得的信息，選擇有效的機(jī)械和化學(xué)方法來進(jìn)行清管和除垢處理。

（4）確定臨時性存放管道中清理出來的殘渣、污垢以及清洗液容器的大小。

（5）若對管道有改造 （如臨時性接入），需要進(jìn)行管道試驗(yàn)。

（6）清管除垢。

（7）收集污垢及清洗液樣本信息，根據(jù)殘留物的化學(xué)性質(zhì)選擇下一步的有效清管除垢措施，保證清管除垢過程中清理出來的不同廢棄物得到有效后處理。

（8）管道泄壓。

（9）拆除臨時性接入設(shè)備。

1.1.3 海管切割、封堵

海管的切割和封堵可以在水上進(jìn)行也可以選擇水下作業(yè)。作業(yè)方案的選擇主要考慮管道所在海域的海洋環(huán)境及水質(zhì)環(huán)境。水上作業(yè)時須考慮管道的提吊強(qiáng)度，防止提吊過程中管道發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。作業(yè)過程中需要的主要設(shè)備包括：帶有挖溝機(jī)的浮吊和潛水服務(wù)船。海管切割位置根據(jù)實(shí)際工程情況進(jìn)行選擇，通常選擇在膨脹彎附近。

不是所有的切割技術(shù)都適合水下管道切割。常用的水下切割方法主要分為三類：應(yīng)變能切割、熱能切割以及化學(xué)能切割。其中應(yīng)變能切割方法包括：解除裝藥料爆破切割、成型裝藥爆破切割 （又稱聚能爆破）、產(chǎn)生沖擊波的爆破切割以及機(jī)械鋸切割等。熱能切割方法包括氧氣弧、等離子弧熱噴槍等。而化學(xué)能切割法又稱煙火切割法，主要是利用兩個或更多反應(yīng)物之間高溫氧化反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱能。反應(yīng)物一般是固體，其反應(yīng)熱能利用熱傳導(dǎo)或者通過高溫噴射流傳遞到工件。

管道切割后需要對留置海底的端口進(jìn)行封堵。封堵方式通常有機(jī)械封堵以及焊接封堵。機(jī)械封堵是利用管道封堵球?qū)⒑９芏丝诜舛?。焊接封堵則是利用氧氣焊或者電弧焊將端口封住。

1.1.4 海管的原位掩埋處理

海管原位掩埋處理的范圍包括整條留置管道(含管道兩端切割處)。管道路由中的掩埋深度需要滿足當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)以及海域規(guī)劃的要求。在沒有法律法規(guī)及規(guī)劃的要求下，建議管道埋深在1.5 m以上。

1.2 海底管道全線回收棄置

海底管道全線回收棄置是海管廢棄處理的另一種處理方案。該方案的主要施工流程為：海管停輸、海管的除垢和清理、海管全線吹掃切割、海管回收。其中海管停輸、除垢、清理以及切割已經(jīng)在管道原位棄置方案中詳述。

1.2.1 海管全線吹掃

目前通用的海管全線吹掃方法有：噴射滑車、噴射犁車、抓斗式挖泥船、耙吸式挖泥船、沉底泵吸法等。最佳施工方法應(yīng)根據(jù)管道放置、掩埋方法、海洋環(huán)境條件等因素確定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)或海洋環(huán)境復(fù)雜時，可同時采用多種施工方法。

1.2.2 海管回收

海管回收過程中的基本思路是按照敷設(shè)海管的逆過程進(jìn)行，因此要動用裝有大型起重機(jī)的大功率鋪管船，如圖1、圖2、圖3所示。目前已有另外的作業(yè)方法，在海底將管道切割成管段，再利用起重機(jī)將其吊至船上，如圖4、圖5、圖6所示。采用該施工方法能大大降低對工程船的要求，施工成本比較低。

1.3 海管局部拆除原位棄置

管道在廢棄時有可能穿越了海事部門規(guī)劃中的海域，如航道、經(jīng)濟(jì)作業(yè)區(qū)等。管道擁有者為了在經(jīng)濟(jì)許可的情況下保證海事部門規(guī)劃的要求，通常采用規(guī)劃區(qū)域中的海管全部拆除，其他區(qū)域的海管采取原位棄置的方式。

該處理方案的主要施工流程包括：海管停輸、海管除垢和清理、海管回收段吹掃、海管切割回收、海管端口封堵掩埋。施工過程中的各個流程在前面的廢棄方案中均已詳述，這里不再贅述。

2 結(jié)束語

海管廢棄常用的方法包括管道全線拆除棄置、原位棄置以及局部拆除原位棄置。管道廢棄處理方法的選擇主要受管道廢棄的類型、當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)、現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)技術(shù)的影響。

由于海底管道的廢棄施工是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此在施工中的各個階段必須事先做好準(zhǔn)備與詳細(xì)計劃，以減小不可預(yù)知工程事故的發(fā)生。

[1]謝梅波,趙金洲,王永清，等.海上油氣田開發(fā)工程技術(shù)和管理[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005.

[2]The abandonment of offshore pipelines–methods and procedures for abandonment[R].London:John Brown Engineers and Constructors LTD.，1997.

[3]Pipeline abandonment study[R].Houston：H.O.MOHR Research&Engineering,Inc.1994.

Methods and Procedures for Submarine Pipeline Abandonment

ZHAO Bo（Engineering Design Institute of China National Petroleum Offshore Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100028,China）,TONG Guang-jun,YU Li

When submarine pipelines reach the end of their operational lives for commercial or engineering reasons,arrangements have to be made for their abandonment.Dealing with the abandonment of submarine pipelines is a very important part of offshore oil and gas field decommission.Methods and procedures for pipeline abandonment are entirely different for that of offshore platforms.The mainly abandonment methods and procedures are described in this paper.These methods include submarine pipeline left in-situ,removal of all pipelines and removal of partial pipelines.

sunmarine pipeline;abandonment treatment;left in-situ;all parts removed;partial removal

TE992.3

B

1001－2206（2011）增刊－0077－04

趙 波 （1980-），男，山東泰安人，工程師，

2008年畢業(yè)于中國科學(xué)院研究生院，現(xiàn)從事海底管道的設(shè)計及研究工作。

2011-08-10