渤海油田弃置技术研究进展

朱梦影， 程 涛， 李少芳， 庞洪林， 刘春雨

(中海石油(中国)有限公司 a.天津分公司； b.蓬勃作业公司， 天津 300459)

0 引 言

作为我国油气产业的重要支柱，海洋石油在保障国家能源安全的进程中，充当着越来越重要的角色。自20世纪60年代起，我国开始进行海洋石油的勘探和开发活动，到如今已有半个多世纪的历史。随着海洋石油勘探开发力度的不断加大，我国海域在生产、在建设和在研究的油气田已有上百个。部分油气田逐渐进入后期生产阶段，油气生产设施逐渐达到寿命年限，大量的海上油气生产设施面临着弃置的问题。据不完全统计，在2016—2040年，我国需弃置的海上油气田约70个，海洋平台约160座，油气井约2 000口，海底管道约3 000.0 km[1]，弃置工作量巨大。

在整个海洋石油工业领域，海上油气田的弃置是一个涉及经济、法律、技术、环保等众多领域的复杂系统工程，已经成为一个非常重要的课题。国外海洋平台弃置技术发展已较为成熟，有许多专业队伍为海上油气田弃置提供技术支持、管理服务和现场施工。国内在海洋平台的弃置方面则刚刚起步，因此在国内大规模海洋平台弃置需求到来之前，开展该项探索研究显得尤为重要。

1 渤海油田弃置需求分析

2009年6月15日，陆丰22-2油田停产，成为国内第一个正式弃置的海上油田。2012年5月1日，曹妃甸1-6油田全部拆除，是渤海油田中首个弃置的油田，拉开渤海油田工程设施弃置的序幕。目前，渤海油田现有在生产平台约153座，各作业公司油气生产平台的弃置需求如表1所示。在未来一段时间内，渤海油田油气生产平台的弃置需求呈逐年上升趋势，如图1所示。

表1 渤海油田各作业公司油气生产平台弃置需求统计 座

图1 渤海油田油气生产平台弃置需求趋势

截至目前，渤海油田现有海底管道约2 155 4 km，各作业公司海底管道的弃置需求如表2所示。在未来一段时间内，渤海油田的海底管道弃置需求呈逐年上升趋势，如图2所示。

表2 渤海油田各作业公司海底管道弃置需求统计 km

图2 渤海油田海底管道弃置需求趋势

2 海上油气设施弃置方式

海洋平台的弃置是在技术条件可行、资源设备可用的前提下，设计一种合理、经济的方法，将拟弃置的海上油气生产设施进行原地弃置、异地弃置或改作他用，以达到恢复海洋主导作用、保护海洋环境或其他既定目的。原地弃置是指将海洋油气设施进行拆除处理后原地留置。异地弃置是指将海洋油气设施拆除处理后拖/运到其他地方弃置。改作他用是指将海洋油气设施改造处理后作为其他用途继续使用[2]。

根据平台剩余可使用寿命年限的不同，以及平台所处水域水深的不同，平台上部结构及下部结构的弃置方式不尽相同，具体如图3所示。

图3 海上油气生产设施弃置方式

3 弃置工作主要内容

弃置是海上油气设施当前生命周期中的最后一个阶段。在弃置实施过程中，需要对油气设施的原始设计资料、历次改造情况、当前运行状况等做充分调研，为弃置方案的设计提供充实的理论基础。还需根据当前技术水平、船舶设施能力、其他配套资源等，设计经济可行的弃置方案。总的来说，海上油气设施弃置阶段工作的内容主要分为前期检测、弃置前评估、编制施工方案、海上施工、运输、卸船及陆地处置等方面，涉及的主要内容如图4所示。

图4 海上油气设施弃置工作主要内容

4 弃置关键技术问题

海上油气田开发生产过程是通过海洋平台的各类生产设施，将地下油气资源开采出来，再通过海底管线将产液输送至陆地终端或浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading，FPSO)进行处理。当油气田服役到期后，需将海上油气田生产设施全部弃置，包括油气井、平台上部组块、平台导管架、海底管线和海底电缆等。鉴于弃置对象的特点，在弃置过程中使用的方法和技术不尽相同。

4.1 油气井弃置

在弃置海上油气田时，需对所有油气井进行有效封堵，否则可能在海底造成泄漏，给海洋生态环境造成严重威胁。根据国家相关法律法规要求，在海上油气田弃置期间，需对油气井采取有效的封堵措施以封隔油、气、水层，防止层间串流，保护临井的开发生产及海洋生态环境[3]。

4.2 上部组块弃置

在海洋平台上部组块的拆除中，常用的方法有吊装拆除法和浮托拆除法。

(1) 吊装拆除法是将平台上部组块与导管架切割分离，利用浮式起重机将上部组块吊装至驳船，再运输至指定地点的拆除方法。在实际项目中，应充分考虑组块的规模大小，选择合适的浮式起重机和驳船等施工资源。例如：对于规模较小的平台组块，可采用整体吊装的方法；对于规模较大的平台组块，由于其质量限制，在浮式起重机及驳船等资源无法满足要求的情况下，可视组块的结构强度情况，将其切割后分块吊装。

(2) 浮托拆除法是在系泊系统的支持下，将上部组块载荷转移至调载驳船上，待组块与导管架断开连接后，再由调载驳船将导管架运输至指定地点，或将调载驳船上的组块转移至拖航驳船上，由拖航驳船运输至指定地点。浮托拆除法分为单船浮托拆除和双船浮托拆除两种类型。目前，单船浮托法拆除技术在油气田弃置中的应用较为成熟，双船浮托法拆除技术仍处于研究阶段[4]。

4.3 导管架弃置

一般来说，导管架的弃置可分为完全弃置、部分弃置和作为人工堡礁弃置等3种类型。

完全弃置是指将海底的导管架全部拆除，运输至陆地进行处理。对于深水海域的导管架，可在充分考虑国家相关法律法规要求及导管架对通航安全的影响后，对其进行部分弃置。此外，在获得国家相关部门批准后，可将导管架运输至指定地点，将其作为人工堡礁进行弃置。

《海洋石油平台弃置管理暂行办法》第十二条规定，“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4 m以下”。因此，在渤海湾油气设施拆除过程中，导管架必须完全弃置。对于导管架的弃置，常用方法有内切割法和外切割法两种。内切割法需清除桩腿内的土塞，将液压旋转式内割刀等水力切割工具下放入桩腿进行切割作业。外切割法需清除导管架周围泥土至泥面以下至少4 m，采用水下金刚石绳锯切割机、磨料高压水射流切割机等[5]外切割工具切割导管架及桩腿。

4.4 海底管线弃置

海底管线的弃置主要包括临时性弃置和永久性弃置两个方面。临时性弃置是指现阶段将管道弃置，在未来一段时间内该管道将被再次利用。永久性弃置是指将管道彻底弃置，未来该管道没有再次利用的可能。

海底管线弃置的主要方法有原地弃置、回收弃置和局部拆除原地弃置[6-7]等。

原地弃置是指对海底管线进行除垢、清洗、切割、封堵等一系列处理，使其满足弃置相关要求之后，将其原地掩埋处理。

回收弃置的过程与敷设过程相反，是指对海底管线进行除垢、清洗、切割等一系列处理后，利用施工船舶将海底管线打捞、截断之后，再将其运输至指定地点处理。

当拟弃置的海底管线部分处于政府相关部门规划的用海区域(如航道、军事区、生态环境保护区、锚地等)内时，在经济许可的情况下，为保证相关用海规划，通常采用海底管线局部拆除原地弃置的方法，将处于规划海域内的部分海底管线全部回收，将处于规划海域外的部分海底管线原地弃置。原地弃置的部分海底管线可根据实际情况进行改造再次利用。在锦州20-2气田管网改造方案设计中，将处于锚地内的海底管线全部回收，将锚地外的海底管线重新利用起来，构建新的输气管网。

4.5 海底电缆弃置

海底电缆的弃置主要有原地弃置和回收弃置两种方式[8-9]。

原地弃置是指将海底电缆原地弃用，不作任何处理。这种方式简便易行，投资低廉，但会对海洋环境、渔业活动及其他海洋工程项目造成较大影响。

回收弃置与海底电缆敷设过程相反，是指利用施工船舶将海底电缆全部打捞回收，运输至指定地点处理，使其完全从海底消失。这种方式投资较高，且海底电缆回收过程会对海洋生态环境和渔业资源造成一定影响。

5 弃置原则

国内外都对海上油气生产设施的弃置做了许多规定。当由于内在或外在的因素，需将油气田弃置时，应当遵循一些基本的原则，以确保弃置过程顺利实施。

(1) 确保弃置方案合理可行。须进行充分研究，根据当前的技术条件和施工资源，制订经济可行的弃置方案。须充分考虑和采取有效措施，避免弃置过程对海洋生态环境造成污染，尽可能减少或避免弃置过程对其他海域既有主导功能产生影响。

(2) 弃置应恢复海洋主导功能。油气田的弃置应对海洋主导功能的恢复起到积极作用，而不会阻碍其恢复。因此，对于弃置的油气田，若其妨碍了海洋的主导功能，应将其完全弃置。国家相关法律法规要求：在领海以内海域弃置的油气田，所有平台应当全部拆除，平台导管架、桩腿等应切割至泥面以下4 m位置；在领海以外残留的水下设施，不得妨碍其他海洋主导功能使用。

(3) 油气设施清洗废液零排放。在弃井、平台及海底管线拆除等作业前，需对生产井、平台流程、海底管线等进行清洗，清洗废液中包含石油、清洗药剂、清洗液等，若泄漏或随意排放会对海洋生态环境造成严重破坏。根据公司安全环保要求，清洗废液不能排海，应当运输至陆地，交由有资质的处理单位进行处理。

(4) 弃井应避免造成环境污染。弃井过程若处理不当，前期钻井沉积的大量岩屑可能会泄漏造成二次污染，井筒和地层内的气体和液体可能会在地层压力的作用下沿着油气井溢出造成海洋环境污染。因此，油气井的弃置应采用严密、科学、合理的流程和手段，满足相关作业规范和法律法规的要求，避免泄漏造成污染[10]。

6 结 语

随着我国越来越多的海上油气田逐渐达到其经济开发年限，大量的油气生产设施都面临弃置拆除。根据海洋环境保护的严苛要求，研究海上油气田弃置并形成一系列技术体系，以指导和规范海上油气田弃置流程，具有极其重要的价值。在此过程中，需深入学习海上油气设施弃置的成功实例，不断探索更加安全、环保、经济的海上油气设施弃置方法，共同推进人与海洋环境的共同可持续发展。