废弃海洋石油平台的拆除.pdf

解决方案 E 雹口i 叵盈 “ l - t／T m／I III／诌蕊／越舅／mill／改造 废弃海洋石油平台的拆除 王勇 ’ ，戴兵 。高军伟 3 1．深圳海油工程水下技术有限公司 ，广东深圳518 067；2．中国石油大学 北京海洋油气研究中心 ，北京10224 9 3．海洋石油工程股份有限公司 ，天津30045 1 T heDisposalofAbandoned 0 f fshore0i lP lat WANGYong ‘ ， D AI B ing 2 , GAOJun - w ei ’ 1．C O O EC SubseaTechnologyCo．，Ltd．，Shen zhen5 18 067，China； 2．C hinaUniversityofPetr oleu mBei j ingOf fshoreOil＆ GasResearchCente r，Beijing102249．C hina； 3．O f fshoreOilEngineeringCo．，Ltd．，Ti an j in3004 5 1 ，C hin a AbstractAsacon siderab lenumber ofoffshore pl at sareclosingorhaveexceededtheirservicelives． n oreand m oreabandonedplatrm s arerequiredtoberemoved ．This paperd escribes presentcondi tionhomeandabroadabout thedisposaloftheoffshore oilplat s．il lustratestheexiingdecom missioningandrenl oralteehnolog2 ofthe of fshore pl at s，and poi ntsoutthechal lengeexposedtotheremovalindustryofoffsho re oilplat sinChina． Final l y， thecorrespondingsug gestionshavebeenadvanced． Keywordsof fshoreoilplat ；presentremovalcondition；decom missioningand rem ovaltechn olog y；challenge； suggestion 随着海洋石油工业的发展 ，在作业海域新建的石油 生产设施越来越多。自1960年代到2l世纪初期，全球共 建设了超过7270座海洋石油生产设施，分布在53个国 家和地区。其中，墨西哥湾有4000多座，亚洲约1000座， 中东700余座，北海和大西洋东北部有1000余座 ”l 。中 国海洋石油总公司经过20多年的发展，投产或正建待投 产 的油田 已达50多个 ”j ，桩基固定式平台有近200座。 一 般海洋石油平台的设计寿命在20年左右。按照相 关的法律和法规，海上平台的作业寿命到期后，如果没有 其它用途，必须进行废弃拆除。从1973年墨西哥湾外大陆 架第 一 座废弃平台拆除开始，到1999年。全世界外大陆架 有记录的平台拆除就已达1800多次 0] 。废弃海洋石油平 台的拆除对海洋石油工业来说非常重要，对保证作业区域 的海洋环境、通航和渔业生产等 ，都具有重要意义。 1 国外海洋石油平台拆除的现状 国外废弃海洋平台的拆除工作已有30多年历史。在 这个过程中，积累了比较丰富的施工和现场经验。根据相 关资料，在进行石油开发的海域中，墨西哥湾的海洋平台 拆除数量最多。从 1990年到2006年 ，墨西哥湾 一 共新建 了225l座平台，拆除了218 8座。其中，2004年拆除190 座，2005年拆除1 15座，2006年拆除81座见图1。2006 年以后，每年的平台拆除数量均保持在100座以上。 尽管全球每年拆除的废弃平台数与新建的平台数相 134l机械工程师 2010年第1期 差无 几，甚至超过了新建平台 ，但是这些被拆除的平台大 多数处于小于 120m水深的区域。对于深水平台，废弃处 置技术的发展远落后于开发技术 1 4 j 。 2我国海洋平台拆除的现状和市场前景 1980年代末和1990年代初 ，我国分别对渤海2号 、 渤海8号、渤海9号等10座平 台进行 了拆除。由于这些 平台均为渤海早期的浅水简易平台，所以严格地讲，还 不 能称为真正意义上的海洋平台拆除。为了缩小与国外在 平台拆除领域的差距，中国海洋石油总公司所属的海洋 石油工程股份有限公 司早在多年前就将废弃海洋平台的 弃置工作提上了日程，进行了大量的研究工作，并在平台 拆 除技术上取得了突破，同时还 配 置了导管架桩腿内排 泥 和水下桩腿切割等 一 系列拆除装备。 到2008年底，仅中国海洋石油总公 司在渤海海域进 入废弃阶段的桩基式平台就超过4 0座，而南海海域也有 8座桩基式平台进入废弃阶段。根据生产的需要，虽然部 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图2中国海油在役平台 使用年限分布图 分平台寿命到期后 经 过评 估和维修继续服役，但在 未来几年，大量平台的退 役是不可改变的事实，尤 其到2020年，2002年以 前建设的几乎所有平 台， 都将进入废弃阶段 。由此 可见，废弃平台拆除将在 我国形成 一 个新的产业 和巨大的市场，发展拆除技术和 装备已迫在眉睫。 3现有废弃海洋平台的拆除技术 当海洋石油生产设施完成使命或者达到使用寿命 后，就必须对平台进行废弃处置，处 置方法主要有以下几 种【 5】 o 根据国外的经验，约8 0％的废弃海洋平台将会被拆 除。由于各国的法律 不同，平台的拆除方 式也不尽相同。在我 国，根据 国家海洋局 海洋石 油平 台弃置 管理暂行办法的规 定在领海以内海域 进行全部拆除的平台，其残留海底的桩腿等应当切割至海 底表面4m以下；在领海以外残留的桩腿等设施 ，不得妨碍 其它海洋主导功能的使用。 需要说明的是，国外对于120m以内水深的废弃平台 大部分实行全部拆除；而对于水深更深的平台，由于受到 拆除技术和拆除费用的限制 。其主要做法是将上部组块 拆除运 回陆地，导管架则按照相关法律法规的最低限度 采取部分拆除 一 般拆除至水下55m或者就地倾覆，也 可以用于别的方面 ，比如人工渔礁、气象观测站等。 在切割方式上 ，目前主要采用聚能爆破 、金刚石绳锯 机、高压水研磨料切割设备包括桩腿内切割和桩腿外切 割两种等。在墨西哥湾和英国北海油田的平台拆除过程 中，这三种切割方式所占的比例达到80％ 。 在起 吊方式上，主要采用重型起重船H LV或半潜 式起重船S S L V进行吊装㈧ 。重型起重船主要用于较小 平台的拆除 ，而半潜式起重船的起重能力相对较大 ，适 用 于对平台的整体拆除起吊 ，不过，需要重点考虑吊点的设 鼹决方案 工艺／工装，穗真，设断，越舅，缝奠，改蕾E墨E 圆 计以及索具 的强度问 题。 目前，国外在平 台的起吊方面还 发 展 了不少新技术 1利用 浮筒将 大型导管架浮起后拖 至浅水区域再处理或 者直接拖到深水海域 丢弃。 2最近几年发展起来的 一 种新的平台拆除技术是 将两艘驳船连接到 一 起，安置在平台的两边，然后同时起 吊，从而将平台拆除。这种技术曾经成功应用到Lake Maracaibo、Ven ezuela、墨西哥海湾等地区的平台拆除 。不 过，该技术对 甲板、索具的强度要求较高。 3Al lseas公司设计了 一 种新的平台拆除方式，就是 将船尾两台吊机的横梁下放，使导管架水平坐落于横梁 上运 回。不过，这种方法对被拆导管架的尺寸要求较严 格。吊装拆除过程如图7所示 ┏━┳ ━ ┳━ ━ ━━ ━ ━━ ━ ━━ ━ ━━━ ━ ━┳ ━ ━━━ ━ ━━ ━ ━━ ━ ━┳ ━ ┳━ ┓ ┃┃┃ ’ * ’ ，■q嚣鼙Jj郦 ┃ ┃ ┃┃ ┃ ┃┃┃ 0 ’ 、、 y r 喇 ┃ ┃┃ ┃ ┃┃ 。 “ 、暇 ┃ 、 ． 。誊 ” w ’。 ’ ┃ ┃ ┃┃ ┃ ┃ J _ 一 ┃ r 。’ ／ ┃┃ ┃ ┃┃ ┃ 曩0 勘一蠕 ‘。嚣翔繁徽戳崤 瀚酬 ┃┃ ┃ ┃┣ ━ ╋━ ╋ ━━━ ━ ━━ ━ ━━━ ━ ━━ ━ ━━ ╋ ━━ ━ ━━ ━ ━━━ ━ ━━ ╋ ━╋━ ┫ ┃┃ ┃ - 。 ／≥“≯ 一 ┃ 。 一 。痧 ┃ ┃ ┃┗ ━ ┻━┻ ━ ━━ ━ ━━ ━ ━━ ━ ━━━ ━ ━━ ┻ ━━ ━ ━━ ━ ━━ ━ ━━━ ┻ ━┻ ━ ┛ 4 我国海洋平台拆除行业面临的挑战及建议 废弃海洋平台的拆除在我 国尽管已经有20多年的 历史了，但是，由于诸多原因 ，我国海洋平台的拆除还 面 临着许多挑战 1国外在废弃平台拆除方面的法规已经 比较成熟 ． 尤其是美国、英国、挪威等海洋石油强国，从拆除前的方 案制定到拆除后的总体评价等都有法律的规定和约束 ； 由于我国海洋石油发展较晚 ，与平台拆除相关的法律法 规较少，导致 一 些相关部门尚未介入或职责不明 ，给平台 的拆除工作带来 一 定困难。 2我国前期建造的平 台在设计阶段未考虑到平台 的废弃处置，导致平台拆除工作的复杂性和费用的不确 定性。 3我国在导管架平台拆除方面尚无实际经验 。 因此，面对即将到来的大量平台废弃作业，尤其是南 海平台的拆除，既需要有关部门加快废弃海洋平台弃置 方面相关法律法规的制定和完善 ，也需要设计部门在平 台设计过程中考虑到平台的拆除 ，还需要加强同国外相 关专业公司的合作和交流 ，以广泛吸收和学习他们的成 机械工程 师2010年第1期I 135 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 聪决方寨 E 臣墨i 墨母工艺／Tm／壤真／诌断／趋蔫／维雠／积遁 钢铁零件铬前除应力与铬后除氢的重要性 王玫琦 哈尔滨量具刃具集团有限责任公司 电镀厂，哈尔滨150040 摘要应力易使钢铁零件产生裂纹，氢气也能使镀铬后工件产生氢脆 ，所 以镀铬前除应力与镀铬后除氢是十分关键的。0 关键词内应力；裂纹；氢气；氢脆；爆皮 j 中图分类号TGl74 。4 4 1 文献标识码A文章编号1002 - 2333201001 0136 一 ol 。 ⋯ ⋯ 1 卡尺150测尺电镀前消除应力的方案 在冶炼、锻造成测尺的同时，金属材料的内部组织变 形，使其内部组织 的金属晶格点歪扭 ，由此产生很大的内 应力，使金属材料的韧性下降而变脆。给_ T件造成隐患 ， 使工件的机械性能受到很大削弱。严重时，即使不受外力 作用，其物体本身各质点之间依然存在着相互作用的内 应力，在受热、受压等情况下。其 内部组织 的晶格点发生 改变，极易造成零件断裂，以致不能使用。如果零件镀铬 前不除应力，那么内部存在 的应力极其容易使铬层产生 裂纹，甚至爆皮。所以，工件在镀前消除应力是非常重要 的 一 序。通过对我厂100件卡尺150测尺的实验表明，除 应力的最佳温度如表l所示。 表1温度与裂纹的对应关系 通过上述实验可以得 出如下结论温度在24 0 0C 5℃时 ，效果 最佳。且保温 时 间越长 消除应力 的效果 越好。经我 们反复实验证 明，保温时间不得小于3h。 2卡尺150测尺镀铬 后 除 氢的最佳方案 金属工件在电镀时，电解液中水分子发生 电离 ，生成 一 定量的氢离子，在 一 定条件下，这些氢离子中的 一 部分 在阴极上得到电子，还原成氢气，与金属同时在阴极上析 出或附着在阴极表面，另 一 部分则以原子状态进入镀层 或基体金属 晶格点内，造成 晶格歪扭、变形，由此产生 了 很大的内应力，使镀层和基体金属 的韧性下降而变脆，这 就是人们常说的氢脆、还有起泡和针孔。 氢脆有时会使工件 脆裂或造成脱落，但在大 多数情况下，氢脆在工件 外表面上并不 显形，给工 件造成隐患，使工件的机 械性能受到很大削弱，严 重 时，往 往造成工件断 裂，以致不能使用。 表2除氢温度与裂纹的对应关系 不同金 属 的吸氢程度不相同，最大的是铬镀层 ，其次 是铁族金属，锌的吸氢程度较小，其它金属 的吸氢程度更 小，甚至没有。 不同金属材料对氢脆的敏感是不同的，高强度钢及 弹性工件对氢脆最为敏感。因此这些工件必须在镀后进 行驱氢处理。 处理方 法 一 般采用热处理方法，即在烤箱或油槽 中 保持 一 定的温度和时间 ，将氢从工件内驱出。 以我厂150测尺为例100件，进行除应力实验，得 出表2所示的数据。 通过以上的实验，可以得出以下结论驱氢效果与处 理的温度和时间有关。在保证镀层不氧化变色的情况下， 温度愈高，时间愈长，则驱氢越彻底。 一 般温度控制在 180℃ ～ 200 0C 的范围内，时间控制在2 ～ 4 h内。对不能加热 到l 8 0℃ ～ 200 0C 的工件，可用较低的驱氢温度但时间必须 适当延长。但对我厂T 10A材料的150测尺来说，温度在 200 0C 5 0C 时，保温2h，效果最佳。编辑 立明 作者简介Y - 19 68 - ，女，工程师，主要从事金属材料电镀工艺研究。 收 稿日期2009 一 11 一 04 ’ 熟技术和经验。 [参考文献】 【 1] Lak ha lS Y ，K hanM I，IslamMR．An “ O l ympi c ” Fram ework f { 1rAGr ee nDecommi ss io ning0 fA nO f f sb or eOilPlatlJj ． Ocean＆ CoastalManagement．200952ll 3． [2]周愫承，张太佶．海上石油平台拆除技术和工程的研究[J1 ．中国 海洋平台，2002，171l 一 6． [3]郝静辉．杨树耕 ．海上石油平台拆除技术的发展现状[J]．中国港 湾建设，200445l 一 53． [4j李新仲，徐本和 ．海上油气田的废弃处 置[J]．中国海上油气工 程，2003，1514 6． 136；机械工程师 2010年第1期 【5] B yrdR C ，Vel azque zER ．Byrd TS ．Inc．StateoftheArtof Rem ovingLargePlat sLocatedinDeepWater[R]／ ／ O ffshoreTechnol og yConference，O T C12972，200112． 【6] VelazquezER ，ByrdR C．GulfofMexicoDeepwaterPlat Dec m missioning[R]／ ／ O f fshoreTech n o logyConference，O T C 15113，20032 3．编辑毕胜 作者简介王勇1982 一 ，男，工程师，主要从事废 弃 海洋石油生产设 施拆除技术研究工作。 收稿日期2009 10 28 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m