玻璃鋼儲(chǔ)罐在油田中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

蔣華云，李鳳舞，徐克彬，常家玉，王杰榮，王文杰

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452；2.渤海鉆探井下作業(yè)公司，河北任丘062552；

3.甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅金昌737100；4.滄州市華油飛達(dá)鉆采設(shè)備有限公司，河北滄州061000） ＊

玻璃鋼儲(chǔ)罐在油田中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

蔣華云1，李鳳舞1，徐克彬2，常家玉3，王杰榮4，王文杰4

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452；2.渤海鉆探井下作業(yè)公司，河北任丘062552；

3.甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅金昌737100；4.滄州市華油飛達(dá)鉆采設(shè)備有限公司，河北滄州061000）＊

介紹了玻璃鋼儲(chǔ)罐的特點(diǎn)及其生產(chǎn)方法，進(jìn)行了玻璃鋼儲(chǔ)罐與鋼制儲(chǔ)罐的特點(diǎn)對比，并分析了玻璃鋼儲(chǔ)罐在我國油田的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景。

玻璃鋼儲(chǔ)罐；特點(diǎn)；現(xiàn)狀；前景

國際上玻璃鋼儲(chǔ)罐技術(shù)開始于20世紀(jì)50年代初，我國也早在20世紀(jì)50年代末將玻璃鋼儲(chǔ)罐應(yīng)用于國防建設(shè)。但直到20世紀(jì)80年代末，我國具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度等特點(diǎn)的玻璃鋼儲(chǔ)罐才有了大的發(fā)展，并且在石油、化工、冶金、食品、釀造、電力等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。目前，國內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進(jìn)國外表面氈和短切氈生產(chǎn)技術(shù)及成套設(shè)備，使玻璃鋼儲(chǔ)罐質(zhì)量顯著提高；引進(jìn)先進(jìn)的玻璃鋼儲(chǔ)罐纖維纏繞油領(lǐng)域所占份額甚少，其原因是許多用戶對玻璃鋼儲(chǔ)罐的優(yōu)良性能還未充分了解，對玻璃鋼儲(chǔ)罐在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀還缺乏足夠的認(rèn)識，對選用玻璃鋼罐仍抱有懷疑、觀望態(tài)度。因此，本文對玻璃鋼儲(chǔ)罐的性能、技術(shù)特點(diǎn)、生產(chǎn)方法進(jìn)行介紹，并將其與鋼制儲(chǔ)罐進(jìn)行比對，對其在我國油田內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，借以推廣玻璃鋼儲(chǔ)罐在我國石油領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 玻璃鋼儲(chǔ)罐特點(diǎn)

1） 質(zhì)量輕，利于安裝、運(yùn)輸。

玻璃鋼儲(chǔ)罐的密度一般為1.8～2.1g／cm3，約為鋼材的1／4，玻璃鋼儲(chǔ)罐壁厚較同規(guī)格的鋼制儲(chǔ)罐厚，立式儲(chǔ)罐壁厚設(shè)計(jì)采用上薄下厚，即使底層壁厚為鋼制儲(chǔ)罐厚度的6～8倍，但其總質(zhì)量一般不到后者的1／2。較輕的質(zhì)量不但減少了設(shè)備運(yùn)輸?shù)某杀?，而且還降低了對運(yùn)輸車輛及通行道路的要求；另外儲(chǔ)罐吊裝方便，可選用較低噸位吊車，節(jié)省吊裝費(fèi)用；較輕的質(zhì)量還減輕了對其基礎(chǔ)的載荷，從而適當(dāng)降低基座的造價(jià)。

2） 強(qiáng)度高，韌性高。

玻璃鋼儲(chǔ)罐采用玻璃纖維增強(qiáng)，纏繞玻璃鋼儲(chǔ)罐環(huán)向拉伸強(qiáng)度為120～180MPa，軸向拉伸強(qiáng)度為45～60MPa［1］。由于玻璃鋼與鋼材的密度相比非常低，所以玻璃鋼的強(qiáng)度更高，因此玻璃鋼儲(chǔ)罐的自重與鋼制儲(chǔ)罐相比大幅度降低。同時(shí)玻璃鋼儲(chǔ)罐有一定的韌性，能抵御外界撞擊和基礎(chǔ)沉降引起的破壞。美國舊金山大地震、日本神戶大地震調(diào)查表明玻璃鋼儲(chǔ)罐受損很小。

3） 耐腐蝕性能好，防滲漏。

玻璃鋼儲(chǔ)罐是以熱固性樹脂為基體材料、玻璃纖維為增強(qiáng)材料復(fù)合而成的整體耐腐蝕玻璃鋼化設(shè)備，玻璃鋼儲(chǔ)罐的復(fù)合結(jié)構(gòu)通常由3層組成：

①內(nèi)層 是由富樹脂層構(gòu)成的耐防腐層，樹脂含量＞90%，根據(jù)不同介質(zhì)選擇對應(yīng)的樹脂，達(dá)到最佳耐腐蝕條件，防腐性能好，防滲漏性能佳。

②結(jié)構(gòu)層 即增強(qiáng)層，采用玻璃纖維增強(qiáng)，承受載荷，保護(hù)內(nèi)層。

③外表層 采用玻璃纖維表面氈，保護(hù)罐體及防止老化。

鋼制儲(chǔ)罐由于金屬的活潑性，極易與儲(chǔ)存介質(zhì)、外部大氣發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生腐蝕，其內(nèi)外表面需刷防腐涂料，使成本增加［2］。因此，玻璃鋼儲(chǔ)罐用于儲(chǔ)存油田眾多腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)時(shí)，耐腐蝕性優(yōu)于鋼制儲(chǔ)罐。

4） 保溫效果好。

玻璃鋼儲(chǔ)罐導(dǎo)熱系數(shù)為1W／（m·K），遠(yuǎn)低于鋼制儲(chǔ)罐的導(dǎo)熱系數(shù)80W／（m·K），因此在盛裝同種介質(zhì)、內(nèi)外溫差相同的情況下，玻璃鋼儲(chǔ)罐的熱量損失很少，玻璃鋼自身的保溫性能好，一般情況下玻璃鋼儲(chǔ)罐不需要外加保溫措施，較鋼制儲(chǔ)罐節(jié)省了保溫費(fèi)用。

5） 內(nèi)表面光滑。

玻璃鋼儲(chǔ)罐內(nèi)表面光滑，其絕對粗糙度僅約為0.01mm，遠(yuǎn)小于鋼制儲(chǔ)罐的內(nèi)表面粗糙度，雜質(zhì)成分不易在其表面吸附，在使用中內(nèi)表面不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢、結(jié)蠟現(xiàn)象，清洗方便，適用于油田污水、污油等易結(jié)垢結(jié)蠟等介質(zhì)的儲(chǔ)存。

6） 電絕緣性能好。

鋼制儲(chǔ)罐易導(dǎo)電，而玻璃鋼儲(chǔ)罐為絕緣體，其表面電阻約1011Ω·cm，體積電阻約1014Ω，其擊穿電壓為12～16kV／mm，抗雷擊，可防雷擊等引起的破壞。

2 生產(chǎn)方法

2.1 手糊成型

手糊成型是最原始的生產(chǎn)方法，用于小型企業(yè)或現(xiàn)場施工空間不夠的情況下。這種方法生產(chǎn)成本低，但其不足是勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)條件差、生產(chǎn)率較低、影響質(zhì)量的因素多，操作人員必須具有一定的技術(shù)素質(zhì)才能勝任。因此，手糊法在玻璃鋼儲(chǔ)罐制作上應(yīng)用較少，一般用于制作儲(chǔ)罐封頭及立式拱頂儲(chǔ)罐的罐底等非圓形部件。

2.2 纏繞成型

纏繞成型是將連續(xù)的玻璃纖維或布、帶浸漬樹脂連續(xù)地纏繞在轉(zhuǎn)動(dòng)的芯?；騼?nèi)襯上，固化后脫模而成?？捎梦C(jī)控制連續(xù)成型，也可用機(jī)械控制連續(xù)成型。對于直徑＜4m的儲(chǔ)罐，可以在廠內(nèi)纏繞成型然后運(yùn)送至用戶現(xiàn)場進(jìn)行安裝，這種方法可大量節(jié)省現(xiàn)場費(fèi)用；對于直徑＞4m的儲(chǔ)罐，需要現(xiàn)場纏繞，即將玻璃儲(chǔ)罐在現(xiàn)場纏繞組裝，其優(yōu)點(diǎn)是可克服交通條件給大直徑玻璃鋼儲(chǔ)罐運(yùn)輸帶來的制約［3］。纏繞成型既可以采用臥式纏繞（如圖1），又可以采用立式纏繞（如圖2）。國內(nèi)許多企業(yè)引進(jìn)國外的全伺服、全自動(dòng)、微機(jī)纏繞生產(chǎn)線。先進(jìn)的纏繞技術(shù)進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的剛度、環(huán)向縱向強(qiáng)度和其他力學(xué)性能，而且使得玻璃鋼儲(chǔ)罐生產(chǎn)速度快、周期短，最新型纏繞設(shè)備的纏繞速度為1 000kg／h。纏繞成型生產(chǎn)規(guī)模大，國內(nèi)許多企業(yè)具有生產(chǎn)容積2 500m3、直徑25m的大型儲(chǔ)罐的能力。

圖1 現(xiàn)場臥式纏繞

圖2 現(xiàn)場立式纏繞

3 應(yīng)用現(xiàn)狀

油田是國民經(jīng)濟(jì)中最重要的領(lǐng)域之一，其油氣生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)及污水處理等生產(chǎn)過程中需要大量質(zhì)量可靠、安全穩(wěn)定、經(jīng)久耐用的儲(chǔ)罐設(shè)備［4］。油田對生產(chǎn)設(shè)備的耐腐蝕性、安全性、穩(wěn)定性具有嚴(yán)格的要求，玻璃鋼儲(chǔ)罐的優(yōu)良特點(diǎn)能夠滿足這些要求，因此油田是玻璃鋼儲(chǔ)罐較早應(yīng)用的領(lǐng)域之一，同時(shí)油田也是較大量使用玻璃鋼儲(chǔ)罐的領(lǐng)域。國內(nèi)各大油田均廣泛地使用了玻璃鋼儲(chǔ)罐，其中大慶油田、勝利油田、江漢油田等較早地使用了大直徑、大容量玻璃鋼儲(chǔ)罐。近幾年，新疆油田、中原油田、遼河油田、大港油田也在煉油廠、污水處理站等生產(chǎn)領(lǐng)域越來越多地使用了玻璃鋼儲(chǔ)罐。玻璃鋼儲(chǔ)罐的使用量逐年增長，玻璃鋼儲(chǔ)罐的生產(chǎn)廠家越來越多，生產(chǎn)技術(shù)逐漸提高，生產(chǎn)設(shè)備更加先進(jìn)，生產(chǎn)能力及規(guī)模顯著增加。例如勝利油田廣利聯(lián)合站地處廣利海灘，鋼制儲(chǔ)罐和鋼制管道的腐蝕非常嚴(yán)重，時(shí)常影響污水站的正常運(yùn)行。為了解決腐蝕問題，廣利聯(lián)合污水站改造工程經(jīng)油田審批，于2006－08－15開工。廣利聯(lián)合污水站改造工程是國內(nèi)首座工藝安裝及儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)均采用全玻璃鋼材料的大型站場，是油田大范圍應(yīng)用玻璃鋼儲(chǔ)罐替代鋼制儲(chǔ)罐的一次嘗試。主要工程內(nèi)容為：玻璃鋼儲(chǔ)罐9座，其中1 000m3一次除油罐2座；1 500m3混凝沉降罐2座；500m3緩沖罐2座；300m3反沖洗水罐1座；300m3反沖洗回收水罐1座；50m3污油罐1座；預(yù)氧化裝置、反應(yīng)器等配套設(shè)施13項(xiàng)；投產(chǎn)后污水處理能力1.1×104m3／d。

4 結(jié)論

1） 玻璃鋼儲(chǔ)罐具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，其耐腐蝕性、保溫性能、壽命等各方面都能達(dá)到甚至超過普通碳鋼的水平。從工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)保安全等角度考慮，玻璃鋼儲(chǔ)罐在油田諸多領(lǐng)域較鋼制儲(chǔ)罐有明顯優(yōu)勢，目前許多鋼制儲(chǔ)罐設(shè)備有著被玻璃鋼儲(chǔ)罐取代的趨勢。

2） 玻璃鋼制造廠正逐步完善產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)，規(guī)范原材料供應(yīng)渠道，加強(qiáng)生產(chǎn)過程的每道工序、每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)督，采用先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)工藝等措施來保證產(chǎn)品質(zhì)量，通過嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)施工、驗(yàn)收規(guī)范以確保設(shè)計(jì)合理、施工優(yōu)質(zhì)。

3） 玻璃鋼儲(chǔ)罐在我國油田應(yīng)用時(shí)間只有幾十年，與傳統(tǒng)鋼制儲(chǔ)罐的悠久歷史相距甚遠(yuǎn)，雖然目前玻璃鋼儲(chǔ)罐在油田市場所占份額還很低，但隨著玻璃鋼儲(chǔ)罐在油田的廣泛應(yīng)用，其優(yōu)良特性得以展現(xiàn)，玻璃鋼儲(chǔ)罐的優(yōu)勢逐漸被了解，玻璃鋼儲(chǔ)罐的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，油田領(lǐng)域正在潛移默化地消除對玻璃罐儲(chǔ)罐的觀望、遲疑態(tài)度，國內(nèi)各大油田已經(jīng)逐漸認(rèn)可玻璃鋼儲(chǔ)罐，實(shí)踐證明玻璃鋼儲(chǔ)罐將受到油田領(lǐng)域的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景。

［1］ 雷 文，凌志達(dá).纏繞玻璃鋼管罐的技術(shù)特點(diǎn)及在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀分析［J］.工程塑料應(yīng)用，2000，28（6）：24－26.

［2］ 孫月文.灘海環(huán)境下鋼質(zhì)原油儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)［J］.石油礦場機(jī)械，2010，39（4）：28－32.

［3］ 雷 文，凌志達(dá).大直徑玻璃鋼儲(chǔ)罐的生產(chǎn)方法及其應(yīng)用［J］.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2000，12（5）：61－64.

［4］ 文 闖，曹學(xué)文，馬玉鵬.天然氣氣態(tài)儲(chǔ)存工藝［J］.石油礦場機(jī)械，2012，41（1）：5－9.

Application Situation and the Prospect of the Glass Fiber Reinforced Plastic Storage Tanks in Oilfield

JIANG Hua－yun1，LI Feng－wu1，XU Ke－bin2，CHANG Jia－yu3，WANG Jie－rong4，WANG Wen－jie4
（1.Tianjin Branch，China National Offshore Oil Corporation（China）Ltd.，Tianjin300452，China；2.Downhole Operation Company，BHDC，Renqiu062552，China；3.Gansu Vocational ＆Technical College of Nonferrous Metallurgy，Jinchang737100，China；4.Cangzhou Huabei Petroleum Feida Drilling Rig Equipment Co.，Ltd.，Cangzhou061000，China）

The brief advantages of the glass fiber reinforced plastic storage tanks and the production methods were introduced.By comparing the characteristics of the glass fiber reinforced plastic steel storage tanks and steel tanks.An analysis was made for the current application situation and the prospect of the glass fiber reinforced plastic storage tanks in oilfields of China.

fiber reinforced plastic storage tanks；characteristics；current situation；prospect生產(chǎn)設(shè)備，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手糊生產(chǎn)方法，從而大幅提高了生產(chǎn)效率，使玻璃鋼儲(chǔ)罐年產(chǎn)量日趨增長。玻璃鋼儲(chǔ)罐具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕、抗老化、壽命長、保溫性好、內(nèi)壁不結(jié)蠟、免維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐證明玻璃鋼儲(chǔ)罐在許多領(lǐng)域有逐步取代鋼制儲(chǔ)罐的趨勢。

1001－3482（2012）11－0024－03

TE972

A

盡管如此，玻璃鋼儲(chǔ)罐與鋼制儲(chǔ)罐相比在巨大的儲(chǔ)罐市場上所占的份額仍是非常低，尤其是在石

2012－05－25

蔣華云（1978－），男，陜西蒲城人，工程師，主要從事油田項(xiàng)目管理工作，E－mail：jianghy2＠cnooc.com.cn。