海上石油平台及管线弃置的海洋环境保护研究
2017-01-04 17:10
文|邓宗成1张颖2栾忠庆1
1.青岛中油华东院安全环保有限公司；2.青岛蓝色硅谷核心区管委科技创业综合服务中心
0 引 言
自20世纪80年代以来，我国海洋油气开发快速，相继建成了大批海洋油气田。经过30多年的发展，中国海域已拥有海洋石油平台200多座，随着油田服役期的不断增加，越来越多的采油平台进入设计寿命期（通常为20年）。根据统计数据，2015—2040年，我国境内将要废弃的油气田达81个、平台164座、海底管道3240km、油井2310口。相比较陆上的油气设施及管道的弃置，海上油气设施的弃置问题更为复杂，不仅受国内法、国际条约管辖，还面临更为高昂的处理成本及更富挑战的环保难题。进行海上石油平台弃置的环境保护探索和研究对海洋环境的可持续发展具有十分重要的现实意义，同时也是海洋石油开发者的责任和义务。
1 国内外海上油气生产设施弃置环境管理立法
国外在海上石油平台弃置方面的法规体系已经比较成熟，尤其是美国、英国等海洋石油强国，从弃置前的方案制订到弃置后的总体评价等都有完善的法律规定和约束。
1982年的《联合国海洋法公约》（UNCLOS）在第60（3）条规定沿海国在人工岛屿、设施或结构的弃置中的撤除义务，同时要求考虑“任何为一般所接受的国际标准”。此外，该条还要求沿海国在撤除上述设施时应考虑到捕鱼、海洋环境的保护和其他国家的权利和义务。
美国海上油气设施弃置的环境监管职能由美国矿业管理局（US MineralsManagement Service）行使。美国矿业管理局对废弃平台处置要求为：①责任人在租地期满后一年之内拆除租地范围内的所有平台；②在泥线以下4.6m 处切断所有油井管线和桩基。
英国主管海上油气设施弃置的部门是能源和气候变化部（DECC），1998年英国《石油法》中第29条规定了“废弃计划”的提交主体，2008年《能源法》进一步扩大了责任主体范围，并围绕弃置方案展开，对弃置方案的准备、方案准备的责任人、弃置方案的提交和审批、财务支持及最终弃置方案的实施和违反有关规定的法律责任做出了规定。
我国关于海上油气设施的弃置专门规定主要有2002年国家海洋局颁布实施的《海洋石油平台弃置管理暂行办法》和2010年6月国家发改委、国家能源局、财政部、国家税务总局和国家海洋局联合颁布实施的《海上油气生产设施废弃处置管理暂行规定》。这些法律法规制定比较宽泛且没有针对性，海洋管理呈现出一家为主，多头监管的格局，相关的职责分别由国家海洋局、能源局、国税总局及财政部行使。相关弃置的预备方案及弃置方案还要求送至不同部门予以备案。这一方面不利于提高管理效率，另一方面也容易产生相关管理机构之间职责不清的问题。
2 海上平台及管线弃置方案的合理选择
废弃海洋石油平台处置是一项涉及众多技术领域的系统工程，弃置的方式见图1。本文论述的重点为平台下部结构的弃置，主要涉及的海洋环境保护问题有油井的封堵、导管架桩基的切割、海底管线弃置，弃置方案的选取与其所处的海洋环境密不可分。以某油田为例介绍我国海上平台及管线的弃置方案。
2.1 油气井井口的封堵和废弃
某油田区块由于含水上升较快，井口处置不当会造成持续性的海底油气渗漏而污染海洋环境，弃井方案设计为油井的永久封堵。
主要步骤：①放压至油、套管压力为零；②采用清水+洗油剂循环反洗井至进出口液性一致；③拆采油树、安装防喷器组，起原井生产管柱；④通井、洗井；⑤挤注封堵油气层；⑥射孔/补固井；⑦建立循环通道，挤注超细水泥，使油层套管外水泥返高至技术套管内；⑧打水泥隔板，拆卸防喷器；⑨切割油层套管；⑩注水泥塞。
油井永久封堵前后示意见图2。
2.2 导管架桩基的切割
平台长期闲置存在重大安全隐患，同时海水对平台结构的腐蚀会不断增加水中的金属离子含量而导致生态环境恶化，平台弃置方案设计为导管架整体拆除，桩基的切割至泥下4m。鉴于绳锯机切割能力不受水深、被切割物尺寸限制，切割快速、整洁，过程环保，易于操作，费用相对低廉的优点，该桩基采用金刚石绳锯机进行切割。
根据潜水员水下勘察，平台桩基周围泥沙淤积较重且相对板结，需要用高压水将积泥冲散后用气升式吸泥泵清除。采用防流沙装置，将其安装固定在以待切割钢管为中心的区域，防沙装置示意见图3。随着泥沙的清除，该防沙装置会在自身重力的作用下沉入泥沙中，防止泥沙回流。水下切割时首先在桩管上焊好吊点，捆绑好起吊钢丝绳，以防桩管倒塌。在泥线以下约4m处进行切割。切割结束后，用浮吊吊至驳船上运回码头。
2.3 海底管线弃置
该油田海区有严重的风暴潮和海冰，海底淤泥层厚度达到2m以上，局部冲刷严重，海底管线一旦受泥沙冲刷悬空断裂，可能造成管线内残油溢出，发生海洋溢油的风险，海底管线弃置方案设计为清洗后全部拆除与回收。根据水深的数据，分浅水段和深水段管线方案。
深水段（水深大于3m 的海域）管线长度约为33km，使用挖沟机进行挖沟作业，使用船吊将挖沟机下放到管线正上方，悬空离泥面0.2m的距离进行喷射挖沟，挖沟机的剖面声纳记录开挖沟形及开挖深度，挖管沟深1.5m，在挖沟机首部安装UBSL，施工船绞锚按照路由调查曲线行进，保持0.5~1m/min的行进速度，将海管挖出。为了减少挖沟机挖过管沟的回淤，在挖沟机挖开2km海管后就开始回收，潜水员从铺管船下水，用闸刀锯将海管切断，安装临时管堵后，再安装海管拖拉头，启动A/R绞车，保持一定的张力，回收海底管线。
浅水段（水深小于3m 的海域）管线的长度约1km，在水深小于3m的海域，挖沟机和大型船舶都无法在其中工作，选用抓斗式挖泥船和水陆两用挖掘机将海管挖掘出来，使海管暴露在泥面以上。用冷切割设备将海底管线切断，安装临时封堵，启动吊机和卷扬机，将海管缓缓吊至后甲板上。
3 海上平台及管线弃置的海洋环境影响
海上油气生产设施弃置作业对海洋环境的影响主要体现在以下几个方面。
3.1 废弃井口封堵
拆除和封堵井口时，先前钻井沉积的大量岩屑可能会泄漏造成二次污染。同时，井口内的气体和液体、地层内的气体和液体，尤其是残油会在地层压力作用下沿采油井口溢出造成环境污染。油气井弃置应采用严密、科学、合理的流程和手段，保证满足SY/T 6845—2011《海洋弃井作业规范》、AQ 2012—2007《石油天然气安全规程》等相关法律法规的要求，避免泄漏造成的污染。
3.2 废弃油井和管线中的残留物
对弃井和管线处理不当会导致井筒和管线中的气体、液体等残留物泄漏，造成海洋环境的污染。弃井和管线拆除前要进行通球清洗，清洗产生的冲洗水和清洗废液建议采用环保友好的清洗液，清洗液收集至污油污水船，回陆地污水处理厂进行处理，不向海洋排放。
3.3 平台桩管切割和海底管线打捞
海上平台桩管切割或海底管线打捞时会搅起悬浮泥沙，泥沙在随海水运动时会悬浮在海水中，从而使施工区周围悬浮泥沙浓度增大，透明度下降，破坏浮游植物的光合作用，影响浮游植物的生长与繁殖，降低了海洋初级生产力；悬浮泥沙快速下沉，部分浮游植物被携带而随之下沉，使水体中浮游植物受到一定损害。悬浮泥沙含量增多对浮游桡足类动物的存活和繁殖有明显的抑制作用，过量悬浮泥沙使其食物过滤系统和消化器官受到堵塞，也对浮游动物的繁殖和生长造成较大影响。同时搅起的悬浮泥沙在沉降过程中会堆积在桩管周围或管沟两侧，堆积的泥沙将掩埋底栖生物，对底栖生物造成一定的影响。在一定时间内，桩管周围或管沟两侧的海底生态环境将受到影响。
4 海上平台及管线弃置的环境管理建议
①进一步完善相关法律法规，建立并建全针对海上油气生产设施弃置的多部门协调沟通机制，明确主管部门的管理职责。
②施工期尽量避开5—6月份海洋生物产卵盛期，制订详细周密的施工方案，加快施工进度，减少海上作业时间。
③加强弃置过程中和弃置后的环境监测，对施工期和弃置后无法拆除的留置物受到腐蚀释放出的物质制订相应的监测计划。
④完善海上油气设施弃置的环境影响评估机制，针对弃置过程的环境影响和风险，提出污染防治对策措施及风险应急机制，为主管部门提供管理依据。
⑤建立海上油气生产设施弃置海域的环境档案。构建弃置海域的环境档案和数据库，高度共享该海域的使用历史和用途变更情况，降低船舶航行或渔业作业因弃置物未有效清除而带来的环境风险。
5 结束语
海上石油平台及管线弃置是一项涉及许多领域的系统工程，加之海洋环境的复杂性，弃置方案要综合考虑环境保护、经济和技术等因素。对于不同的海洋石油平台和管线的弃置，必须进行相应的研究分析，对弃置过程和弃置后凸显的问题，提出有针对性的海洋环境保护对策和经济、技术可行的建议。（来源：《油气田环境保护》，2016年第4期）返回搜狐，查看更多
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