一种退役石油平台的鱼礁单体拆分方法技术

本发明专利技术提供了一种退役石油平台的鱼礁单体拆分方法,确定各鱼礁单体安全重量，从而保证鱼礁工程的稳定性和流场效应，通过本发明专利技术的技术方案，本发明专利技术中的各鱼礁单体，结构简单，加工方便，并且节约成本，达到了退役平台完全再利用的效果，通过对其稳定性和流场效应的考虑，大大提高了人工鱼礁单体的功能效应和使用寿命，实现增大人工鱼礁经济效益和生态效益的目的。本发明专利技术依据平台原有结构将其设计加工为人工鱼礁单体后进行原位或异位投放，使得平台造礁避免了区域规划的限制，同时也大大节约了成本，具有重要的社会和生态环境意义。具有重要的社会和生态环境意义。具有重要的社会和生态环境意义。

【技术实现步骤摘要】
一种退役石油平台的鱼礁单体拆分方法


[0001]本专利技术涉及海上平台
，具体而言，特别涉及一种退役石油平台的鱼礁单体拆分方法。

技术介绍

[0002]我国第一个海上平台1987年投产（埕北油田），但一般平台寿命约20年，所以未来必将有大量平台退役，甚至超过了服务年限延寿使用，对其处置具有必要性和紧迫性。海上油气平台弃置方案主要包括：全部拆除、部分拆除、原地倾覆、深海处置以及平台再利用等。当前平台退役方式以拉回岸上再处理为主，不仅影响海岸带景观和生态系统，而且处理花费用高。平台再利用作为一种有效的处置方式，包括改做风电基座、旅游设施、海洋监测站、军事补给站，其本质上仍然属于延期使用。随着平台结构的老化，同样不得不面对着拆除的问题，所以退役平台造礁是一种理想的处置方式。
[0003]目前，用于海洋投放的人工鱼礁都是在工厂制好后，由大型船只拉到相关海域进行投放，常用的鱼礁主要有钢制鱼礁、混凝土鱼礁以及料石鱼礁等。
[0004]我国海上有大量面临退役的石油平台，目前对海上退役平台的处置方法都是将平台完全拆除后，堆放在沿岸地带，处置方案和技术方法较为单一。还有人提出以退役石油平台作为基础框架，在其周边投放各种鱼礁单体形成鱼礁群的方法，并且还需要额外加工其它鱼礁单体，与平台材料进行混合投放。
[0005]目前，拉回沿岸处理退役平台的方法会造成巨额花费，将平台上部结构作为鱼礁材料也没有考虑鱼礁单体的形状和大小，容易使鱼礁单体失去稳定性，并且降低流场效应，从而使平台造礁失去功效。另一方面，现有的平台造礁方法仅仅局限于平台附近，从而受到区域海洋规划的限制。

技术实现思路

[0006]为了弥补现有技术的不足，解决将海上退役石油平台的各个结构（如桩腿、火炬臂和导管架等）设计为易加工且具有良好效应的人工鱼礁单体，降低海上退役石油平台处置的经济成本和能源耗费，从而改善海洋环境，并实现渔业增殖功能的技术问题，本专利技术提供了一种退役石油平台的鱼礁单体拆分方法。
[0007]本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种退役石油平台的鱼礁单体拆分方法，具体包括以下步骤：S1、为避免退役石油平台改做人工鱼礁后对环境造成污染，在拆除前对平台及其辅助设施进行清洗，退役石油平台清洗部分包括外部设施、系统设施以及海底管道；S2、依据退役平台的导管架的尺寸和形状，将其设计为柱状鱼礁单体，其单体形状包括十字型、船锚型、立柱型，其中十字型鱼礁单体为柱状十字交叉结构；船锚型鱼礁单体为鱼礁的三根柱状体交于一点且与其顶点延伸出的一条高线组成，外圈的三根柱状体长度相等；立柱型鱼礁单体为柱状交叉结构，三根柱子均为90
°
交叉且长度相等，几种鱼礁单体
材质均为导管架本身的钢材和钢筋混凝土；对于体积小、重量轻的导管架，在割断桩腿后，即可整体起吊装船，并运至投礁区；对于大型导管架，需先对导管架按照设计的鱼礁类型进行分割处理。
[0008]S3、依据退役平台的火炬臂、栈桥、钻井架组件的尺寸和形状，将其设计为网状鱼礁单体，其单体形状包括三棱柱型、梯形台型和钻井架本身结构，其中三棱柱型前后面为中空结构，三个侧面均由四边型单元组成，每个单元内均有一条对角线结构；梯形台型网状鱼礁单体上、前、后三面附带有火炬臂、栈桥、钻井架组件本身特有的管架设计，上部每个方形单元格内为十字交叉结构，前后每个单元格内为单斜杠设计，左右和底面方形单元格为中空设计；钻井架由于其本身的结构特征适合作为人工鱼礁单体且加工难度较大，因此适合直接切割后作为鱼礁单体使用，几种鱼礁单体材质均为火炬臂、栈桥、钻井架等组件本身的钢材。对于栈桥、火炬臂设备的拆分，首先要计算其重心（在结构的形心附近），并且设计吊点位置，使起重船吊钩就位，然后采用氧乙炔切割法拆分栈桥与甲板或平台管架之间的连接，拆分后起吊装船运至投礁区，在此过程中可进一步按照设计的鱼礁类型进行切割加工为需要的人工鱼礁单体；S4、依据平台管道组件的尺寸和形状，将其设计为管状鱼礁单体，其单体形状包括单层结构、双层结构、三层结构，其中单层结构为一根平台拆卸的管状体直接投放；双层结构型管状鱼礁单体为圆柱组合体，每层管数按照与层数等同的数量排列，管体为中空结构；三层结构是在双层结构的基础上再进行一层叠加，实际建设过程中可根据管状数量进行堆叠层数的变化，几种鱼礁单体的材质均为平台管道本身的钢材。对于管道的拆分，要首先切断底部管道与主管道的连接，然后通过拆卸法兰来拆分悬空管道，当不能通过拆卸法兰拆分管道时，采用钻粒缆切割、高压水冲蚀、聚能爆破或接触装药料爆破等方法对管道进行切割分段，如果平台管道本身管径偏小的话，可在切割时对其长度进行增大或者增加堆叠层数以满足最小安全质量；S5、依据退役平台的控制间和甲板组件的尺寸和形状，将其设计为箱状鱼礁单体，其单体形状包括长方体箱状与正方体箱状，其中箱状鱼礁单体呈六面开孔状，上下两面为完全开口，前后左右四面开口情况根据平台控制间和甲板的具体情况进行变化，其材质为操作间和甲板本身的钢材，其结构图见图11和附图12。对于平台甲板和控制间宜拆分成独立规则的方形，或者甲板与其连接的斜撑进行整体切割；切割前设计好吊点位置，并设置吊耳，起重吊钩要就位，采用氧乙炔法切割；甲板与主桩的连接部分，采用氧乙炔法将甲板沿主桩水平轮廓进行拆分，整体要求在按照设计的鱼礁类型加工方便的前提下进行切割作业；S6、评估鱼礁单体稳定性：计算鱼礁单体在极端天气条件下的抗滑移系数和抗倾覆系数，在常见海况条件下计算鱼礁单体的上升流和背涡流体积以及辐射范围，以此评估其流场效应。
[0009]鱼礁单体的体积可以用公式1表示：（式1）式中，d为管状直径，l为柱长。
[0010]抗滑移系数S1为最大静滑动摩擦力与最大流体作用力Fmax的比值，用公式2表示
（式2）式中，W为鱼礁重量；为鱼礁与底盘间的最大静摩擦系数；为海水密度；为鱼礁材料密度。
[0011]抗倾覆系数S2为礁体的重力和浮力对倾覆支边的合力矩M1与水流作用下礁体最大作用力对倾覆支边的力矩M2的比值，可用公式3表示（式3）式中，W为鱼礁重量；为鱼礁与底盘间的最大静摩擦系数；为海水密度；为鱼礁材料密度；lw为翻倒的回转中心到重心的水平距离；h0为流体作用力的高度作为优选方案，步骤S1中的平台外部设施包括甲板、控制间、栈桥以及各种容器，其主要污垢为油泥，因此平台外部的清理方式为化学清理和高压水射流冲洗。
[0012]进一步地，高压水射流冲洗根据待清洗结构及其附着物的物理化学性质等条件，高压水射流清洗需要选择、设计高压水射流清洗系统，通常在40MPa下对退役石油平台上的油污混合垢进行高压冲洗。
[0013]进一步地，化学清理的系统设施包括公用系统、生产工艺系统、辅助系统和海底管道，具体包括以下步骤：1）将系统内液体抽排至指定的收集装置内，必要时使用惰性气体进行吹扫；2）对清洗范围以外的设备进行隔离；3）根据现场情况，选择、设计清洗工艺，对临时管路清洗装置进行连接，建立清洗循环；4）吹扫残余液体后进行水压试验，将配置好的清洗液注入系统，启动加热装置保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种退役石油平台的鱼礁单体拆分方法，其特征在于,具体包括以下步骤：S1、为避免退役石油平台改做人工鱼礁后对环境造成污染，在拆除前对平台及其辅助设施进行清洗，退役石油平台清洗部分包括外部设施、系统设施以及海底管道；S2、依据退役平台的导管架的尺寸和形状，将其设计为柱状鱼礁单体，其单体形状包括十字型、船锚型、立柱型，其中十字型鱼礁单体为柱状十字交叉结构；船锚型鱼礁单体为鱼礁的三根柱状体交于一点且与其顶点延伸出的一条高线组成，外圈的三根柱状体长度相等；立柱型鱼礁单体为柱状交叉结构，三根柱子均为90
°
交叉且长度相等，几种鱼礁单体材质均为导管架本身的钢材和钢筋混凝土；对于体积小、重量轻的导管架，在割断桩腿后，即可整体起吊装船，并运至投礁区；对于大型导管架，需先对导管架按照设计的鱼礁类型进行分割处理；S3、依据退役平台的火炬臂、栈桥、钻井架组件的尺寸和形状，将其设计为网状鱼礁单体，其单体形状包括三棱柱型、梯形台型和钻井架本身结构，其中三棱柱型前后面为中空结构，三个侧面均由四边型单元组成，每个单元内均有一条对角线结构；梯形台型网状鱼礁单体上、前、后三面附带有火炬臂、栈桥、钻井架组件本身特有的管架设计，上部每个方形单元格内为十字交叉结构，前后每个单元格内为单斜杠设计，左右和底面方形单元格为中空设计；钻井架由于其本身的结构特征适合作为人工鱼礁单体且加工难度较大，因此适合直接切割后作为鱼礁单体使用，几种鱼礁单体材质均为火炬臂、栈桥、钻井架等组件本身的钢材；对于栈桥、火炬臂设备的拆分，首先计算其重心，并且设计吊点位置，使起重船吊钩就位，然后采用氧乙炔切割法拆分栈桥与甲板或平台管架之间的连接，拆分后起吊装船运至投礁区，在此过程中可进一步按照设计的鱼礁类型进行切割加工为需要的人工鱼礁单体；S4、依据平台管道组件的尺寸和形状，将其设计为管状鱼礁单体，其单体形状包括单层结构、双层结构、三层结构，其中单层结构为一根平台拆卸的管状体直接投放；双层结构型管状鱼礁单体为圆柱组合体，每层管数按照与层数等同的数量排列，管体为中空结构；三层结构是在双层结构的基础上再进行一层叠加，实际建设过程中可根据管状数量进行堆叠层数的变化，几种鱼礁单体的材质均为平台管道本身的钢材；对于管道的拆分，要首先切断底部管道与主管道的连接，然后通过拆卸法兰来拆分悬空管道，当不能通过拆卸法兰拆分管道时，采用钻粒缆切割、高压水冲蚀、聚能爆破或接触装药料爆破等方法对管道进行切割分段；S5、依据退役平台的控制间和甲板组件的尺寸和形状，将其设计为箱状鱼礁单体，其单体形状包括长方体箱状与正方体箱状，其中箱状鱼礁单体呈六面开孔状，上下两面为完全开口，前后左右四面开口情况根据平台控制间和甲板的具体情况进行变化，其材质为操作间和甲板本身的钢材，对于平台甲板和控制间宜拆...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑西来，张伯涵，管瑞，高增文，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：