海洋平台火炬臂弃置工艺探究

刘 帅*

（海洋石油工程股份有限公司）

0 前言

随着已建海上油田设施逐步达到退役期，国内海洋石油平台弃置产业经过十余年的发展，在专业装备和技术上都取得了长足的进步。海洋平台上部结构设施主要包含栈桥、火炬臂、吊机等满足生产需要的附属结构，其中火炬臂为特种设备，也是上部组块附属结构的重要组成部分。

一般情况下，在海洋平台上部组块拆除前期准备工作中，为了避免上部组块吊装造成结构严重偏心、结构外伸距离过长等问题，火炬臂将被预先弃置拆除。火炬臂的特殊结构形式和不断增加的结构长度，给弃置工作带来了越来越大的挑战。

1 结构介绍

海洋油气田平台在油气生产过程中，会产生废气、伴生气、腐蚀性蒸汽等化合物，这些危险化合物的妥善处理成为了难题。因此，火炬臂设施在该背景下应运而生，其可将易燃易爆混合介质通过燃烧转变为基本无危害的化合物，同时火炬臂燃烧点与平台结构间设置了足够的安全距离，避免了燃烧热量对平台设施的辐射影响，较好地解决了危险化合物处理的难题。

火炬臂结构主要由火炬臂框架、火炬气管线、火炬头、带栏梯及上部小平台等部分组成。火炬臂框架一般采用倾斜的塔架结构设计，为火炬气管线、火炬头等提供结构支撑，火炬气管线路由沿火炬框架延伸布置，其作用是输送易燃化合物至火炬头燃烧。火炬臂与上部组块间的连接则通过火炬臂的下端导管与组块上的挂钩嵌入来实现。

2 弃置工艺分析

经过数十年的生产服役后，火炬臂设施的弃置工作并非简单的安装逆过程。受海洋环境和生产负荷等因素影响，火炬臂设施必然存在不同程度的腐蚀和锈蚀。由于近年来油气处理量不断增大，火炬臂的设计长度由常规的近50 m 扩展到约90 m。此外，火炬气管线还需要进行严格的吹扫置换处理，这些因素给弃置工作带来挑战。

火炬臂设施弃置工艺流程及要点如下：

（1）核实气管线管径和管线内通过的介质成分，根据核实结果来选择气管线吹扫和置换的设备规格，对火炬气管线进行吹扫、置换，达到动火作业的条件，不留安全隐患。

（2）对火炬臂结构进行检测：a）火炬臂为组块外伸结构，检测作业属于高空作业，风险较高，需在火炬臂被检测位置搭设脚手架，并设置相应的安全防护设施，脚手架搭设为弃置工艺的关键工序；b）对火炬臂结构进行总体和近距离的外观检测，检查杆件的完好程度，对有损伤的杆件进行记录；c）对火炬臂吊点、主结构杆件、主受力杆件和焊缝进行测厚检测，磁粉检测及超声检测；d）对次要杆件进行外观及测厚检测；e）对气管线与火炬臂结构间的各连接点进行检查，核实连接点是否牢固，如连接点工况较差，需进行补强加固，确保整体结构的稳定性；f）火炬头处在火炬臂终端，火炬头的质量一般较大，因此在火炬臂终端存在较大的集中应力，为了避免吊装时发生意外，需对火炬头与火炬臂终端间的连接杆件进行近距离外观检测，如发现裂纹、腐蚀等缺陷，需进一步对其进行磁粉检测及超声检测。

（3）通过检测结果报告，可以对吊点结构工况、整体结构的腐蚀状况和主结构强度有较为全面的了解，并对火炬臂设施进行结构吊装分析。

（4）吊装计算分析和强度校核中，如原吊点或其他局部结构强度不满足要求，则需要重新焊接吊点或进行结构加强，达到吊装要求。

（5）弃置前进行准备工作时，先断开气管线与平台组块连接，使用可燃气体检测仪、硫化氢气体报警器等检测火炬气管线是否有残留油气，如有残留油气，应全部排空、排净，并进行通风处理，确保满足后续动火作业的要求。

（6）以护栏梯等结构为生根点，在吊装索具连接点和弃置切割点位置搭设脚手架，便于索具穿接和切割作业。

（7）检查火炬臂吊点，连接吊装索具至吊机，在相应位置连接牵引缆，避免结构在吊装过程中摆动幅度过大。

（8）切割火炬臂前，吊机缓慢加力至火炬臂质量的80%。

（9）根据设计切割线，切割断开火炬臂与平台组块间的结构连接。

（10）吊装火炬臂结构至驳船甲板装船固定，运输至陆地后进行拆解处理。

3 应用案例

曹妃甸11-6 平台火炬臂长为50 m，宽为8.7 m，质量为56 t，与平台组块的连接点在标高10.300 m 和15.000 m 的两层甲板处，火炬臂拆除流程如下：

（1）在火炬臂切割位置、检测位置、吊点位置搭设脚手架，高空作业时，脚手架搭设要点为：a）必需依据JGJ 130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》进行搭设，脚手架 搭设的施工人员必须持有相关资质证书；b）脚手架为悬挑式钢管扣件式脚手架时，局部落地式钢管为扣件式脚手架。为了分散架体的自重和工作荷载，整个架体采用吊挂及斜支撑的方式搭设；c）立杆间距为1.5 m，为保证架体的稳定性，按照要求搭设剪刀撑。搭设时，在高度方向错开的距离不宜小于0.5 m,接头至主接点的距离不宜大于步距的1/3；d）横杆与立杆作连接牢固，有双立杆时，横杆须与每一根立杆用十字扣件连接，增加架体的钢性；e）脚手架使用火炬臂主结构作为锚固点，采用围卡的方式，使架体与主结构形成刚性连接，在护栏处，应与护栏连接，使脚手架与主结构成为一个整体；f）为了满足平台悬挑部分施工的需要，需搭设钢管扣件式悬挑脚手架，脚手架向外悬挂；g）设置护栏处均挂3 m×5 m的安全网，安全网需绑扎牢固。

（2）使用扳手拆除气管线与组块工艺管线连接法兰的螺栓，对火炬气管线系统进行吹扫、置换。

（3）对火炬臂吊点、主结构进行测厚检测、磁粉检测及超声检测。

（4）根据检测结果报告，采用计算分析软件对火炬臂设施进行结构吊装分析，其中对耳轴式的吊点进行局部应力校核，计算结果如表1 所示。

表1应力结果值统计表

（5）根据计算分析结果，进行吊装索具选型和配扣。弃置前准备工作时，断开气管线与平台组块的连接，使用可燃气体检测仪检测火炬气管线，确保满足动火作业条件。

（6）进行吊装索具和牵引缆穿接，吊机缓慢加力至火炬臂质量的80%。

（7）根据设计切割线，使用气割工具切割断开火炬臂与平台组块间结构的连接，在吊机和牵引缆的辅助下，吊装火炬臂结构至驳船甲板，装船固定。

（8）火炬臂结构运输至陆地拆解处理，为了便于运输,切割高度应在2.8 m 以内，宽度在2.5 m 以内，长度在12 m 以内，每个单件质量不超过20 t。

4 结论

随着海洋平台油气产量不断提高，处理量逐步加大，火炬管线尺寸和火炬臂结构舷外距离将越来越大，弃置难度将愈大，火炬臂弃置工艺将朝着更高效、更安全、更经济的方向发展。