鄔智慧， 陳曉明， 駱承樹， 湯炳然， 彭俊紅

（海洋石油工程股份有限公司安裝事業(yè)部，廣東 深圳518000）

0 引 言

淺水區(qū)域的油氣田隨著不斷開發(fā)和利用，由于新的油氣層發(fā)現(xiàn)和油氣開采的技術(shù)發(fā)展，新海上鉆采平臺(tái)的成本比較高，為了使油田設(shè)施發(fā)揮更大的效用，國(guó)內(nèi)外常規(guī)作法就是將現(xiàn)有的老平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)改造,以達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的。本文以南海某油氣平臺(tái)改造升級(jí)項(xiàng)目的舊雙層立管拆除施工作業(yè)為例，創(chuàng)新使用一種新型立管拆除回收的技術(shù)，探討無(wú)作業(yè)船支持生產(chǎn)平臺(tái)內(nèi)部立管拆除技術(shù)的可行性和可靠性。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

南海某平臺(tái)距香港東南120 km，作業(yè)水深100 m，已服役近20 a。為了減輕導(dǎo)管架的質(zhì)量、提高平臺(tái)承載力，在新立管安裝前，需要拆除兩根已封存的雙層舊立管（見表1）。兩根待拆立管位于導(dǎo)管架內(nèi)部，且位于直升機(jī)甲板下方。立管拆除存在以下難點(diǎn)：1）立管隨導(dǎo)管架一起入水，立管一端用卡箍焊接在導(dǎo)管架上，一端用卡箍抱在立管上；2）立管長(zhǎng)近100 m，僅在兩端處使用了錨固件，切割回收存在雙層管滑脫的風(fēng)險(xiǎn)；3）立管回收的位置狹?。夯厥兆鳂I(yè)面距離海面不足3.5 m，立管水下部分位于3個(gè)橫拉筋之間形成的不規(guī)則三角形空間內(nèi)；4）立管倒運(yùn)空間小，切割的立管管段在蜘蛛甲板和下甲板之間倒運(yùn)，考慮吊裝索具和下甲板反面管線的影響，倒運(yùn)空間小。

目前國(guó)內(nèi)外比較成熟的百米級(jí)舊立管拆除方法是采用飽和潛水作業(yè)船（DSV），飽和潛水、空氣潛水和平臺(tái)支持配合完成,成本高、工期長(zhǎng)。為減少項(xiàng)目成本，綜合考慮以上各種因素，項(xiàng)目創(chuàng)新地采用了一種立管拆除回收技術(shù)，即無(wú)作業(yè)船支持生產(chǎn)平臺(tái)內(nèi)部立管拆除技術(shù)，只依靠平臺(tái)支持和空氣潛水完成舊雙層立管拆除的全部工作。

2 計(jì)算模擬

表1 待拆除舊立管相關(guān)信息

根據(jù)平臺(tái)的調(diào)研采集的數(shù)據(jù)和查閱有關(guān)舊雙層立管項(xiàng)目相關(guān)資料，利用Ocraflex軟件對(duì)舊立管拆除的關(guān)鍵工序(立管拆除傳遞）進(jìn)行建模，如圖1所示。

經(jīng)過(guò)3D模型模擬分析之后，舊立管切割分段傳遞是可行的。兩層甲板距離為13 m，考慮懸掛索具、倒運(yùn)索具、反面甲板的管線等影響，需要控制舊立管切割分段長(zhǎng)度，最長(zhǎng)不超過(guò)11 m。

3 懸掛計(jì)算和絞車選擇

兩根立管拆除計(jì)算和作業(yè)步驟相似，以12/18 in立管計(jì)算和絞車選擇為例，計(jì)算評(píng)估舊立管拆除所使用的吊桿以及舊立管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

假設(shè)將55 m立管分成5段，一共切割5次。第一次整體切割55 m，立管需要設(shè)計(jì)抱卡進(jìn)行提拉，立管上部盲板處需設(shè)計(jì)一個(gè)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處鉆孔，安裝相關(guān)提拉索具，之后進(jìn)行切割。切割完成之后，在下部立管的鉆桿處，用鏈穿過(guò)鉆桿，該鏈連接一套新的提拉索具。

經(jīng)過(guò)軟件計(jì)算（見圖2和圖3），對(duì)于12/18 in舊立管，切割孔直徑為50 mm，開孔距離（到切割點(diǎn)）為300 mm?？紤]30 mm厚海生物，內(nèi)部自由充水。10.5 m管道空氣中質(zhì)量為2.955 t，考慮1.1的動(dòng)載系數(shù)，則上部受力為3.25 t。44.5 m長(zhǎng)度管道（其中10.5 m在水面以上）總體質(zhì)量為9.22 t，考慮1.1的動(dòng)載系數(shù)，則上部受力101.4 kN。第一次水下切割-50 m時(shí)，絞車承受最大理論質(zhì)量為13.39 t，考慮提拉過(guò)程中的安全系數(shù)，選擇主絞車不小于16 t，中轉(zhuǎn)絞車不小于10 t。圓鋼在上部為3.25 t時(shí)，最大變形0.2 mm，最大應(yīng)力為113 MPa；圓鋼在上部為11.14 t時(shí)，最大變形0.7 mm，最大應(yīng)力為352 MPa。小于0.8×460 MPa，應(yīng)選擇屈服強(qiáng)度為460 MPa的圓鋼作為吊裝的撐桿。

圖1 立管拆除關(guān)鍵工序

圖2 12/18 in舊立管10.5 m上部受力分析（3.25 t）

圖3 12/18 in舊立管40.5 m受力分析（10.14 t）

4 施工程序

4.1 平臺(tái)布場(chǎng)

該生產(chǎn)平臺(tái)從上往下分為管甲板、主甲板、生產(chǎn)甲板、底甲板、蜘蛛甲板。在絞車與空潛設(shè)備抵達(dá)之前，按照平臺(tái)甲板布置圖，進(jìn)行甲板清理。為了減少交叉作業(yè)和保證平臺(tái)的正常生產(chǎn)，主絞車布置在下甲板的西南側(cè)走道，中轉(zhuǎn)絞車布置在下甲板的東南側(cè)。待拆立管位于平臺(tái)的北側(cè)，主絞車鋼絲繩路由從下甲板下放至蜘蛛甲板西南側(cè)橫拉筋，再到蜘蛛甲板北側(cè)反面吊點(diǎn)處；中轉(zhuǎn)絞車鋼絲繩路由從下甲板下放至蜘蛛甲板東南側(cè)橫拉筋，再去往蜘蛛甲板東北側(cè)反面吊點(diǎn)處?？諝鉂撍O(shè)備布置主甲板和生產(chǎn)甲板。

圖4 立管拆除示意圖

4.2 立管和管卡拆除

平臺(tái)絞車布置完成之后，待拆立管法蘭安裝吊裝盲板或吊裝圓鋼，連接主絞車的鋼絲繩，絞車鋼絲繩受力，專人守護(hù)和觀察主絞車鋼絲繩拉力變化，進(jìn)行絞車的操作（見圖4）。步驟如下：

1)潛水員水下清理立管及管卡短節(jié)海生物和設(shè)置立管扶正索具；2)水面切割立管懸掛管卡，主絞車下放鋼絲繩，使舊立管自由沉落至海床；3) 潛水員采用電氧切割依次切除水下管卡，并進(jìn)行管卡綁扎在立管上；4) 平臺(tái)下放鉆石線切割設(shè)備，潛水員水下操作設(shè)備在-50 m切除立管；5) 主絞車受力，通過(guò)調(diào)整立管扶正索具，使立管扶正；6)主絞車慢慢加載負(fù)荷，提升舊立管至底甲板反面吊點(diǎn)處極限；7)施工人員在蜘蛛甲板臨時(shí)固定立管，鉆孔穿吊裝圓鋼；8)中轉(zhuǎn)絞車鋼絲繩索具連接立管管段下部吊裝圓鋼；9) 回收中轉(zhuǎn)絞車鋼絲繩，抽拉立管底部，主絞車下放鋼絲繩，進(jìn)行立管傳遞；10)兩臺(tái)絞車相互配合，將立管管段重力逐漸轉(zhuǎn)移至中轉(zhuǎn)絞車，使立管管段位于中轉(zhuǎn)絞車下方；11)下放吊機(jī)鋼絲繩，連接索具至立管管段下方；12)中轉(zhuǎn)絞車下放鋼絲繩，吊機(jī)同步提拉，待立管管段在吊機(jī)牽引下扶正，再解除中轉(zhuǎn)絞車的索具；13)吊機(jī)將管段擺出平臺(tái)外，吊裝至管甲板存放；14) 后續(xù)的立管拆除與此方法相同，共5段立管。只是初始絞車的吊點(diǎn)連接于圓鋼吊桿，沒(méi)有了吊裝盲板。

5 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)作業(yè)船支持生產(chǎn)平臺(tái)內(nèi)部立管拆除工藝的成功應(yīng)用，為鋼質(zhì)立管拆除打開了新的思路。該工藝成功實(shí)踐證明了在無(wú)作業(yè)船支持的情況下生產(chǎn)平臺(tái)內(nèi)部立管拆除作業(yè)的可行性，增加了立管拆除作業(yè)方案的可選擇性，可有效節(jié)約施工成本，并提高立管拆除的安全系數(shù)。隨著海上油氣平臺(tái)的日益老化，今后類似工程項(xiàng)目將日益增多，該立管拆除技術(shù)將具有良好的借鑒意義，擁有廣闊的應(yīng)用前景。