海底管道弃置处理方案

赵 波，佟光军，于 莉

（中国石油集团海洋工程有限公司工程设计院，北京 100028）

海底管道弃置处理方案

赵 波，佟光军，于 莉

（中国石油集团海洋工程有限公司工程设计院，北京 100028）

由于受经济、技术的影响，现有的海上油气田不具备继续开发价值将导致海底管道废弃。管道的废弃处理是海上油气田废弃处理的一个重要组成部分。它与海上平台的处理方法截然不同。本文论述了现阶段主要的海管弃置方案，即：海管原位弃置、全线回收弃置以及局部拆除原位弃置。同时还论述了其各个弃置方案的主要施工流程。

海底管道；废弃处理；原位废弃；全线拆除；局部拆除

0 引言

随着一些海上油气田区块的逐渐枯竭，拥有该油气田区块的油公司将面临着该油气田的废弃处理问题。其中，海底管道的废弃处理是海上油气田废弃处理的重要组成部分。随着废弃停用海底管道高峰的到来，管道的弃置对海洋环境及海洋开发利用的影响也越来越大，该问题已经成为倍受关注的海洋问题。海管废弃处理的方法有多种，不同的弃置方法均存在对海洋环境和海洋开发活动的影响。但不同方法的影响程度会因时空和经济利益不同而有很大的差异。良好的施工方法在很大程度上可以降低废弃海管对海洋环境和海洋开发利用的影响，保持海洋空间可持续性利用开发。

海管废弃处理方法的选择主要受当地环境保护法律法规的影响，同时还要考虑当地的经济技术水平以及先前主流处理方法。目前，国内外的法律法规对海上固定平台废弃处理的要求比较明确、统一，即[1]：水深小于55 m的海洋油气田结构物废弃时均应拆除至泥面以下4 m（海底管道除外）；水深100 m以上的所有结构物 （海底基盘除外）均应拆至泥面；水深大于55 m的所有结构物废弃时均应拆除至泥面 （海底管道除外）。而海管的废弃处理方法与海洋结构物的处理方法截然不同。并且各个国家的法律法规中并没有给出统一的处理要求。

我国的渤海湾有相当数量的海底管道已接近或超过其服役年限，在未来的几年内，这些海洋工程结构物将陆续被废弃。目前，我国还没有海底管道弃置的实际操作经验，需要对该过程进行研究。本文将着重阐述现阶段经济技术条件下常用的海底管道弃置方案及其施工流程。

1 海底管道弃置方案与施工流程

海管的废弃主要包括临时性废弃和永久性废弃[2]。管道的临时性废弃是指管道现阶段废弃，但在未来3～5年内该管道可能要重新启用；管道的永久性废弃是指管道废弃后没有重新启用的可能。

海管废弃处理方案主要有：管道原位弃置、管道全线拆除弃置以及管道局部拆除原位弃置。管道废弃处理方案的选择主要是受管道废弃的类型、当地的法律法规、现阶段的经济技术的影响。

除当地法律法规有特殊要求外，目前国际上大多数政府机构推荐的海管废弃处理原则是[3]：水深大于4.58 m的海底管道建议采用原位弃置的处理方法。

1.1 海底管道原位弃置

海管的原位弃置是指对海管进行一系列的处理，使之满足相关的法律法规之后，将其丢弃在原来的位置不再使用。该方案的施工流程主要包括：海管停输、海管的除垢和清理、海管的切割与封堵、海管的原位掩埋处理。

1.1.1 海管停输

海管废弃处理的第一步是管道停输。管道停输的主要目的是卸载管道内的所有压力，为以下的废弃处理工作创造安全的工作环境。管道停输之前需要将其中的原油置换掉。停输过程中业主需要安排合适的操作流程，预防该过程的海管因受过大的水击压力而破裂，导致发生污染环境的事故出现。

1.1.2 海管除垢和清洗

海管废弃处理过程中需要对管道进行多次、交替性的除垢和清管工作。这部分工作是一项非常复杂的系统工程。它具有环境条件严酷、目标情况不明确、潜在安全隐患较多、需要动用的装备多以及施工费用高等特点。因此在除垢和清管工作之前必须尽可能地完善准备工作，使该过程的作业安全、顺利有效的实施。部分前期准备工作见表1。

海管除垢清洗工作的主要施工流程为：

表1 海管除垢清洗前期准备工作

（1）检查近期运行维护记录、调研设计、完工图纸和规格书，搜集管道内污垢残留物样本并进行化学分析。

（2）进行管道现状在位勘察，确定管道的完整性，确定管道在清管置换中的稳性要求，确定管道的悬跨情况，确定管道的埋设深度是否满足海域规划要求，调研执行管道废弃方案时可以利用的现有设备，确定是否增加临时性接入设备，如清管球发收器等。

（3）基于所获得的信息，选择有效的机械和化学方法来进行清管和除垢处理。

（4）确定临时性存放管道中清理出来的残渣、污垢以及清洗液容器的大小。

（5）若对管道有改造 （如临时性接入），需要进行管道试验。

（6）清管除垢。

（7）收集污垢及清洗液样本信息，根据残留物的化学性质选择下一步的有效清管除垢措施，保证清管除垢过程中清理出来的不同废弃物得到有效后处理。

（8）管道泄压。

（9）拆除临时性接入设备。

1.1.3 海管切割、封堵

海管的切割和封堵可以在水上进行也可以选择水下作业。作业方案的选择主要考虑管道所在海域的海洋环境及水质环境。水上作业时须考虑管道的提吊强度，防止提吊过程中管道发生结构破坏。作业过程中需要的主要设备包括：带有挖沟机的浮吊和潜水服务船。海管切割位置根据实际工程情况进行选择，通常选择在膨胀弯附近。

不是所有的切割技术都适合水下管道切割。常用的水下切割方法主要分为三类：应变能切割、热能切割以及化学能切割。其中应变能切割方法包括：解除装药料爆破切割、成型装药爆破切割 （又称聚能爆破）、产生冲击波的爆破切割以及机械锯切割等。热能切割方法包括氧气弧、等离子弧热喷枪等。而化学能切割法又称烟火切割法，主要是利用两个或更多反应物之间高温氧化反应产生的大量热能。反应物一般是固体，其反应热能利用热传导或者通过高温喷射流传递到工件。

管道切割后需要对留置海底的端口进行封堵。封堵方式通常有机械封堵以及焊接封堵。机械封堵是利用管道封堵球将海管端口封堵。焊接封堵则是利用氧气焊或者电弧焊将端口封住。

1.1.4 海管的原位掩埋处理

海管原位掩埋处理的范围包括整条留置管道(含管道两端切割处)。管道路由中的掩埋深度需要满足当地的法律法规以及海域规划的要求。在没有法律法规及规划的要求下，建议管道埋深在1.5 m以上。

1.2 海底管道全线回收弃置

海底管道全线回收弃置是海管废弃处理的另一种处理方案。该方案的主要施工流程为：海管停输、海管的除垢和清理、海管全线吹扫切割、海管回收。其中海管停输、除垢、清理以及切割已经在管道原位弃置方案中详述。

1.2.1 海管全线吹扫

目前通用的海管全线吹扫方法有：喷射滑车、喷射犁车、抓斗式挖泥船、耙吸式挖泥船、沉底泵吸法等。最佳施工方法应根据管道放置、掩埋方法、海洋环境条件等因素确定。当地质或海洋环境复杂时，可同时采用多种施工方法。

1.2.2 海管回收

海管回收过程中的基本思路是按照敷设海管的逆过程进行，因此要动用装有大型起重机的大功率铺管船，如图1、图2、图3所示。目前已有另外的作业方法，在海底将管道切割成管段，再利用起重机将其吊至船上，如图4、图5、图6所示。采用该施工方法能大大降低对工程船的要求，施工成本比较低。

1.3 海管局部拆除原位弃置

管道在废弃时有可能穿越了海事部门规划中的海域，如航道、经济作业区等。管道拥有者为了在经济许可的情况下保证海事部门规划的要求，通常采用规划区域中的海管全部拆除，其他区域的海管采取原位弃置的方式。

该处理方案的主要施工流程包括：海管停输、海管除垢和清理、海管回收段吹扫、海管切割回收、海管端口封堵掩埋。施工过程中的各个流程在前面的废弃方案中均已详述，这里不再赘述。

2 结束语

海管废弃常用的方法包括管道全线拆除弃置、原位弃置以及局部拆除原位弃置。管道废弃处理方法的选择主要受管道废弃的类型、当地的法律法规、现阶段的经济技术的影响。

由于海底管道的废弃施工是一个复杂的系统工程，因此在施工中的各个阶段必须事先做好准备与详细计划，以减小不可预知工程事故的发生。

[1]谢梅波,赵金洲,王永清，等.海上油气田开发工程技术和管理[M].北京:石油工业出版社,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

赵 波 （1980-），男，山东泰安人，工程师，

2008年毕业于中国科学院研究生院，现从事海底管道的设计及研究工作。

2011-08-10