停产海洋平台再利用

张晓诚， 霍宏博,2*， 李金蔓， 王晓雷， 林家昱

(1. 中海石油(中国)有限公司 天津分公司， 天津 300459；2. 西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室， 四川 成都 610500)

0 引 言

据预测，到2040年我国待弃置海上油气生产平台将达161座，弃置费高达42亿元[1]，在全球范围内待弃置海洋平台将超过6 000座，仅北海区域老旧平台拆除费用就高达700亿英镑[2-3]。废弃海上设施的弃置投资高昂且作业风险大，既需要拆除海面上的海洋工程结构物，以减少其对航道、渔业、军事的影响；又需要妥善封堵连接地下储层的油气井筒，拆除海底泥面4 m以上的隔水导管以及内部的水泥和各层套管。海上油气设施拆除难度高，油气井封堵需要钻井船长时间作业，海上结构物拆除则需要大型浮式起重机与拖船配合，在作业过程中易发生溢油及吊装事故，且目前缺乏有效的治理措施应对海上结构物弃置后的地下油气窜流[4]。油气井弃置技术与石油行业发展的不匹配问题已引发业内关注。

根据国际海事组织(IMO)指导原则，设施所处水深小于75 m、去除组块质量小于4 000 t应完全拆除，超出限制的设施在拆除后应保留至少55 m的通航间隙[5]。国外对海上油气设施停止生产作业后的处置方法讨论由来已久，至今仍未达成共识。虽然拆除方案投资高昂，但是对于石油企业来说可以避免后期运营和维护保养费用，且能够完全满足国家法律、法规要求，因此，废弃海上油气设施拆除依然是主流。国内外已开展对废弃平台再利用的探索，国外有超过100座废弃平台作为渔礁，也有将海洋设施作为度假村、海洋酒店的设想，但未见实现的报道[1]。海洋工程转化为民用的困难主要在于缺乏稳定的客源，并且海上交通费用高昂。

以海洋石油开发者的视角审视废弃海洋油气设施的处置，使其服务于海洋油气田开发，可提高其利用价值，并且大幅减少油气田弃置费用。

1 海洋油气平台再利用现状

在地下油气资源衰竭后，地下井筒、海上结构物、海管、海缆等依然具有再利用价值，但这种价值一直被低估。未来，海洋平台可能在旅游业、科学技术研究、油气存储、物流运输等方面得以再利用。

国内外对于废弃海洋工程结构物再利用提出多种设想。

1.1 建设人工渔礁

自1990年开始，美国国家石油公司将140座废弃的海上油气设施捐赠给得克萨斯州的人工渔礁项目，成为该项目的核心。使用多年之后再经声呐扫测，绝大多数海洋结构物未发生位移，海上油气设施的框架结构通常不接触油气，对海洋环境影响较小，且拆解的框架结构的重量、形状和材质非常符合人工渔礁的需求[6-8]。因此，将废弃海洋结构物作为渔礁是很好的选择。

人工渔礁也契合我国海洋牧场建设需求，1965年起，我国开始建立人工渔礁试点，2005年在我国渤海湾驴驹河、大神堂等区域投放了由木质船体、钢筋混凝土等材质构成的人工渔礁，区域内海洋生物种类和数量快速增长[9]。海洋石油企业具有大尺寸海上装备运输、吊装的作业优势，可将拆除的海洋结构物在异地投放作为渔礁。海洋工程结构物建设人工渔礁除对发展海洋渔业有利外，还对发展海洋休闲活动比如海洋钓鱼和潜水等有促进作用[10]。

限制废弃海洋结构物转化的原因在于环保和通航，环保部门担心拆解海洋废弃物后的油污或金属会污染海洋环境，航道部门则担心废弃结构人工渔礁影响船舶抛锚，或导致海底地貌改变影响通航。未来，地方政府、石油企业和相关部门可就海洋结构物建设人工渔礁对环境、通航的影响展开论证，并开展合作。

1.2 建设度假村或海洋酒店

海上生活支持平台Seaventure Rig于1985年退役后放置于新加坡的船坞内，若干年后在马来西亚纳闽被改造为度假酒店——诗巴丹潜水度假村，该酒店被认为是环保旅游的典范，不破坏海床、没有木材消耗且其水下结构物为海洋生物创造了栖息环境。1997年该平台被拖航至诗巴丹马布岛，成为世界顶尖潜水生活服务平台，如图1所示。该平台将原员工宿舍改为单人间或双人间客房，可提供21间标准间和3间豪华间，主甲板被改造为潜水设备摆放区和酒吧，直升机甲板被改造为露台，酒店提供3～6 d的行程安排，收取的服务费用是当地其他酒店平均费用的1.96倍。诗巴丹潜水度假村是一项非常成功的废弃海洋结构物商业化再利用的实例。

图1 诗巴丹潜水度假村

友联船厂(蛇口)有限公司2013年曾将一艘废弃多年的半潜式海洋钻井平台改造为可容纳500人居住生活的生活支持平台Jasper Cosmopolitan，这也是对海洋工程改造的探索[11]。

国外部分设计者将海上油气平台进行了大胆的海上度假村改造设计，意在开拓墨西哥湾海洋冒险旅游业务，但未见实际实施报道。

2 海洋油气平台再利用探索

虽然国内外对于废弃海上油气平台进行了诸如人工渔礁、旅游业等商业化探索，但是这种改造在国内实现还有赖于海洋油气企业与政府相关部门交涉，涉及对环保、军事、通航的影响，并非易事。依托海洋石油业务对海洋油气设施进行改造和再利用的探索较少。将海洋平台再利用与海洋石油开发相结合，有利于变废为宝和海洋资源整合利用。

2.1 建设海上物流与客运中心

目前，海上钻完井、生产、生活物资仓储均依托陆地码头，与依托海洋平台建立物流中心相比，这种物流模式存在诸多弊端。

海洋石油企业长期租赁港口码头，场地租赁和船舶进、出港及码头费用高昂，若依托海上物流中心则可节省海运至陆地的仓储费用和陆地仓储出港的费用。海上急需物资调配既受距离限制又受航道通航限制，若依托海上物流中心则可大幅缩短货物运输时间。渤海常用生产平台通常具备4层甲板，包括上、中、下层甲班和工作甲板，总面积约4 500 m2，必要时还可增加外扩甲板，自带起重机可节省吊装费用。码头单个仓库面积仅2 100 m2，且码头仓储费用占单井钻完井总费用的2.5%，因此依靠海上物流可使码头仓储费用降低70%。

海上人员倒班一般采用直升机，无论满员与否都按照满员收费。依靠停产平台建立人员集中中转平台，统一调度人员通行，可使区域人员倒班更合理、有效，也使应急出行更便捷，人员倒班费用约占单井投资的0.4%，客运物流中心制度可将倒班费用降低20%，物流、客运中心联合管理可使船舶调度更合理有效。

另外，海上油气平台有依托陆地终端的海底电缆和油气管道。依托管网一方面可将陆地油、水运输至海上平台，将其作为加油、加水的中转站，另一方面可将周边油气平台产生的废弃物集中输送至陆地终端处置。

2.2 建设海上储气库

我国沿海城市天然气需求量大，但用于天然气调峰和战略天然气储备的储气库偏少[12]，美国已开展依托海上衰竭油气田进行储气库建设的论证和研究[13]，未来海上衰竭油气田储气库有可能会为我国国际政治和国内民生提供重要的帮助。

安全是对储气库最基本的要求，陆上储气库因接近居民区而存在隐患。2015年10月23日，美国桑普拉(Sempra)能源公司的阿里索(Aliso Canyon)天然气陆地地下储气库的SS-25井套管破损，导致天然气泄漏，从被发现至永久封堵的118 d内共泄漏天然气10.7×104t，导致疏散1.1万名当地居民，直接经济损失约3.3亿美元，总经济损失约10亿美元[14]。时至今日，仍有抗议者要求永久关闭该设施。

依靠废弃海上油田建设海上储气库具有得天独厚的优势：按照国际经验，储气库应距用户50～200 km[15]，多数海上油田与用户的距离均在此范围内；海上油田具有成熟的管网和油、气、水井和完备的处理设施，可满足气体处理运输和注水排气需要。

将废弃油气田转为海上储气库需要从平台所处位置、储层埋深、储层封闭性、井筒完整性等角度进行评估。对于枯竭油藏来说，气体排出时会带有一定的原油，增加处理难度，因此优选衰竭气藏作为储气库。一般利用衰竭油气田开发储气库需选择具有良好密封性盖层的高渗透砂岩油气藏或裂缝型气藏，并且需考虑储气库规模以匹配周边居民需求；另外，由于频繁进出气，需要井筒完整性良好的油气井，对不符合要求的井需进行封堵处理。

2.3 建设海上工程技术试验区和培训基地

我国依托高校和科研机构设立的海洋领域的国家重点实验室是国家科技创新体系的重要组成部分，主要目的在于组织高水平基础研究和应用研究，也是培养人才、改进科研装备的重要基地。国家重点实验室均斥巨资建造模拟海洋风浪环境的试验设施。但很多新技术，尤其是涉及受海水、海洋环境影响的技术，推广受限于无海上实际应用，可靠性被专家质疑，陆地实验室模拟海洋环境需要大量的人力和经济投入，并且试验结果并不为所有专家接受。若利用海洋平台建造海上实验室，利用平台所处的海洋环境进行试验，则能降低投资，结果也更令人信服。虽然我国已进行海洋油气开发数十年，但并无专属海上工程技术试验基地，以平台作为试验基地一方面能够为试验人员提供更好的居住、工作环境，另一方面也能够有效延长资源衰竭平台的寿命。

海洋试验场地不仅可进行与海洋石油开发相关的工具、工艺试验，比如隔水导管、水下井口、物探装备等相关试验，而且能对外开放，进行海上交通、 海洋环境、海洋生物等相关试验。

虽然海洋石油企业主要作业点在海上，但是目前海洋石油企业员工的生产实习均在陆地。员工实际操作感差，无法感受海洋作业特点，新入职员工在海上生产现场实习安全风险较高，而利用资源衰竭海洋平台作为员工培训基地则是很好的选择。

3 停产海洋平台再利用的挑战

虽然对资源衰竭的海上油气平台再利用前景广阔，但技术推广也存在一些挑战，既包括对井筒完整性处理和平台使用年限的评估等，又包括企业与政府相关部门的沟通协调、对相关法律法规的解读等。

3.1 高难度井拆除

海上油气井是连通井下储层与海上生产设施的通道，为了提高海洋平台利用率，用有限空间钻更多的井，也为了达到提高单井采油速度和采收率的目的，海洋平台尝试了单筒双井、单筒三井等技术，新技术的应用虽然为企业增加了收入，但也为后期生产井弃置提出了挑战。例如：单筒多井在1根隔水管内同时布置2～3口井(见图2)，任何一口井在隔水管内都处于偏心状态，目前在单个井筒内割断隔水套管难度较大，可尝试使用高压磨料水射流设备拆除单筒双井，但是尚未进行现场试验。

图2 单筒双井横截面示例

此外，地下流体通过套管外环空上窜至海面，导致井口带压，套管内部可通过注入水泥塞封堵，然而地下油气通过套管外部窜流处理难度更大[16]。

3.2 政企部门协调

我国各省市对各自行政范围内海域行使各自权利，各省市环保法律法规各不相同。此外，海上执法部门例如：海事、海监、渔政、海警权力交叉，部门间利益博弈易发生矛盾[17]。海洋石油企业在多方管理下，即便技术改进对于海洋环境有利、经济效益显著，也需与相关部门沟通，满足所有管理职能部门的要求之后才能推动新技术应用。目前，有学者提出多元化管理海洋环境的建议，建议企业与地方、职能部门和社会组织共同管理，增强民众对公共管理事务的参与并加强网络监督，以推动有利于海洋环境的新技术的应用。

4 结 论

虽然存在应用限制，但资源衰竭区域的海洋油气平台再利用已引起国内外石油企业注意，该方式能够发挥海洋平台的剩余价值，有效避免了拆除海洋结构的繁重任务和高昂开支。在实际应用中还有以下建议：

(1) 建议地方政府、海洋石油企业、研究单位组织联合研讨，各取所需，争取共赢；

(2) 平台再利用需要根据作业类型校核平台承载力，在满足功能需求的前提下进行改造。