海洋平臺導(dǎo)管架的生物危害和防治技術(shù)分析

劉 巍，羅 松

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300461；2.中船重工七五○試驗場，昆明 650051）

海洋平臺導(dǎo)管架的生物危害和防治技術(shù)分析

劉 巍1，羅 松2

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300461；2.中船重工七五○試驗場，昆明 650051）

海洋石油平臺導(dǎo)管架是以開放方式工作于海洋環(huán)境中，導(dǎo)管架潮差段極易被生物附著。由于附著在導(dǎo)管架上的海生物對導(dǎo)管架的使用壽命造成不利影響，因此如何有效防治海生物是導(dǎo)管架設(shè)計時應(yīng)該考慮的重要內(nèi)容。采用物理和機械方法進行海生物防治能取得較好的效果，常用方式有機械式、包縛式及防生物漆3種。通過對3種海生物防治技術(shù)的特點和適用條件的對比，發(fā)現(xiàn)以包縛式為主的綜合式海生物防治技術(shù)不僅具有施工操作簡單、堅固持久及環(huán)保等優(yōu)點，而且可以有效降低成本。

海上平臺；導(dǎo)管架；微生物腐蝕；防治

目前，防除海生物附著污損的技術(shù)有物理、化學(xué)、生物及機械等方面的技術(shù)和方法，但沒有一種技術(shù)能徹底消除海生物對海水中結(jié)構(gòu)物的污損，應(yīng)采取綜合性的措施［1-2］進行防治，依據(jù)應(yīng)用的環(huán)境和條件，選擇相應(yīng)的技術(shù)或方法組合，并提供或創(chuàng)造不同技術(shù)應(yīng)用的條件，從而達到海洋中平臺導(dǎo)管架等鋼結(jié)構(gòu)防海生物污損的目的。

本文針對海洋平臺導(dǎo)管架的海生物附著污損問題，分析了當(dāng)前在海洋平臺上常用的、有效的、環(huán)保的防除海生物附著的技術(shù)，總結(jié)了不同方法的特點，提出了海洋鋼結(jié)構(gòu)物應(yīng)用防海生物污損技術(shù)的建議。希望本文能為平臺導(dǎo)管架防除海生物附著設(shè)計開辟新的思路。

1 平臺樁腿防海生物污損的方法

針對海洋平臺導(dǎo)管架等海水中的鋼結(jié)構(gòu)物，現(xiàn)有涂漆的作用是防腐，難以兼顧防海生物附著，且涂漆的防海生物污損方法不能維持長久效果。所以相對平臺導(dǎo)管架等海水中的鋼結(jié)構(gòu)物而言，涂漆的主要目的是防腐，防海生物污損是次要的考慮因素，但要保證平臺在設(shè)計壽命期內(nèi)安全使用，又必須考慮平臺導(dǎo)管架因海生物附著污損引起的不良影響。

針對海洋平臺導(dǎo)管架的防除海生物技術(shù)，國內(nèi)外均有不同的方法和措施，綜合來看，主要以機械和物理的方法為主，采用化學(xué)或生物的措施少。這與開放式平臺環(huán)境條件不適應(yīng)使用的有關(guān)方法有關(guān)，也與環(huán)保及不能持久有效工作有關(guān)。因此，海洋平臺導(dǎo)管架的防除海生物技術(shù)和方法目前可采用的技術(shù)較少，形式也較簡單，目前還沒有能獲得廣泛推廣的方法和技術(shù)。

1.1 機械式的防除方法

主要用在潮差區(qū)及淺水區(qū)，利用海洋動力驅(qū)動，即利用海洋潮水的漲落、涌的起伏，以及流的方向變化來驅(qū)動機械式防除結(jié)構(gòu)裝置在樁腿或拉筋、拉桿上作上下、往復(fù)運動，從而以機械的方式消除海生物，或是防止海生物附著。這種機械的防除結(jié)構(gòu)裝置有橡膠輪胎加工，也有利用鋼性結(jié)構(gòu)上包縛橡膠（或聚乙烯）等方式制作［3-4］。

這種機械式的防除海生物方法簡單、易實施，但在潮差區(qū)的結(jié)構(gòu)裝置極易受到臺風(fēng)及風(fēng)浪等的影響而被破環(huán)，難以維持長期工作，且難以與其他海生物防除方法結(jié)合，更嚴重的是結(jié)構(gòu)件在樁腿上滑動和劇烈的碰撞，會造成對樁腿防腐涂層的損傷，不利于海洋平臺導(dǎo)管架的防腐。所以，該方法雖具有環(huán)保、易實施和經(jīng)濟好等特點，仍沒有得到有效推廣。該技術(shù)在我國的平湖油氣田上已獲得應(yīng)用，防除海生物效果較好［5-7］。

另外，還經(jīng)常采取水下ROV或潛水員人工實施高壓水清除海水物，該法受海況影響大，作業(yè)時效低，成本高。

1.2 包縛式的防除方法

目前，國內(nèi)有177所高校開設(shè)該本科專業(yè)、722所院校開設(shè)?？茖I(yè)，但部分高校對該專業(yè)和人才培養(yǎng)的目標(biāo)、定位并不清晰，具有一定盲目性，有些甚至只是隨大流[3]。對學(xué)生“素質(zhì)+視野+能力”等三方面應(yīng)具有的內(nèi)涵缺少研究、更缺乏行動建構(gòu)。該文在行業(yè)發(fā)展新趨勢下，從理論和實踐層面探討、建構(gòu)人才培養(yǎng)的教學(xué)策略和模式，體現(xiàn)了高等教育教學(xué)思想的系統(tǒng)性和前瞻性。

在美國、英國等發(fā)達國家，有的淺水區(qū)海洋平臺的樁腿采用了包縛的方法。包縛的方法是一種長效的既能防腐又能防海生物附著污損的方法，常用在海洋環(huán)境條件下的飛濺區(qū)，其使用壽命可達20 a。包縛的防腐套由高強度高分子材料制作，其內(nèi)外敷特殊聚酯層或防腐觸變膠等，可以調(diào)整不同的涂層來滿足防腐及防海生物要求。高強度的織物本身的彈性可使防腐套以較強的張力包縛在平臺樁腿上，以隔絕的方式實現(xiàn)長效防腐和防海生物。

這種包縛的措施能破壞海生物的附著條件，造成了不利海生物生長／生存的環(huán)境，能有效減緩海生物的生長，大幅降低了海水中鋼結(jié)構(gòu)物的海生物污損影響，所以采用高分子材料的包縛方法或措施是一種不錯的、值得推廣的能持久有效的方法。

由于包縛材料薄、強度高且有彈性，受風(fēng)浪、海水沖擊等的影響小，且部分受損不會完全失效，所以能維持較長的包縛時間，另一特點是受風(fēng)浪及海水沖擊的主要部位為潮差區(qū)及淺水區(qū)，這些區(qū)域易維護及更換。

包縛方法是1種有利防腐及防海生物污損的方法，有簡單、環(huán)保、經(jīng)濟及易實施的特點，包縛可以采用分區(qū)、分段包縛，這既能方便加工，又方便施工。這些工作可在海洋平臺海上布放前完成，而對海生物污損嚴重的淺水區(qū)（方便維修的區(qū)域）可以采取受損后更換或維修的措施。

1.3 防生物漆技術(shù)

海水中平臺導(dǎo)管架均涂有防護層，防護層有底漆、中間漆和面漆等多層，底漆富含鋅材料，附著力強，能起陰極保護作用，保護鋼結(jié)構(gòu)的基材；中間漆也具有較強的防腐能力，也具有陰極保護作用，例如鋅粉、不銹鋼鱗片、納米級的鈦粉等；面漆為底漆和中間漆提供保護，一般采用惰性較強的高分子材料，要求具有抗老化性、抗沖擊性和抗溶性等，例如用橡膠、乙烯樹脂、丙烯樹脂涂料等。防護層的主要作用是防腐，防海生物污損是其次要功能，防護層有犧牲陽極功能并有隔離海水與結(jié)構(gòu)件的功能，有時也在導(dǎo)管架的防護層外涂防生物漆防海生物污損。

涂防生物漆的有效作用時間較短，一般不超過2 a，這與防海生物涂層的附著能力不太強有關(guān)。因此，防生物漆的作用最好與其他防海生物措施配合。如果與包縛的方法結(jié)合，這種結(jié)合的方式能降低海水對防生物漆的沖刷影響，能降低海生物在平臺導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)件上附著的可能性，從而彌補包縛方法的不足，增強防除海生物效果。

2 幾種方法的特點對比

常用不同防除海生物方法的特點如表1。

表1 平臺常用不同防除海生物方法的特點

通過上述的分析說明，在平均潮位以下的淺水區(qū)是受腐蝕和海生物污損較重的區(qū)域，也是水流沖擊、風(fēng)浪、涌破壞影響最嚴重的區(qū)域，該區(qū)域需要有多個犧牲陽極保護，同時需采取措施防海生物污損。在比較各種防除海生物方法后，最值得推薦的方法應(yīng)是導(dǎo)管架包縛的方法，它既可以隔離鋼結(jié)構(gòu)與海水起到防腐作用，同時又可以防海生物附著，且包縛的方法可方便綜合應(yīng)用其他防除方法，有利于提高有關(guān)方法對海生物的防除效果。

3 結(jié)論

1） 本文對海洋平臺導(dǎo)管架防除海生物方法的總結(jié)及綜合比較，有利于針對不同的海域環(huán)境及平臺條件選擇使用。對于成熟的防除海生物的技術(shù)或方法，需要針對應(yīng)用的對象和環(huán)境，綜合性應(yīng)用物理、化學(xué)、生物及機械的防除方法和措施，并以經(jīng)濟、有效、持久、環(huán)保型為目標(biāo)，創(chuàng)造條件應(yīng)用有關(guān)技術(shù)和方法。

2） 采用以包縛式為主的綜合式海生物防治技術(shù)，在兼顧導(dǎo)管架防腐的同時可以有效防治海生物，有利于降低施工成本。

3） 應(yīng)加強以包縛式為主的綜合式海生物防治技術(shù)的研究，根據(jù)使用情況不斷進行改進，產(chǎn)生更好的海生物防治效果。

［1］ 陳池，楊天笑，陳如江，等.南海生物污損特點及防除對策［J］.廣東化工，2011，38（1）：147-151.

［2］ 劉繼華，錢士強.海洋生物附著及其防護技術(shù)［J］.腐蝕與防護，2010，31（1）：78-84.

［3］ 許鳳玲，劉升發(fā)，侯保榮.海洋生物污損研究進展［J］.海洋湖沼通報，2008（1）：146-152.

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［5］ 方華燦，段夢蘭，徐興平.腐蝕條件下平臺樁腿疲勞損傷壽命的預(yù)測［J］.石油礦場機械，2003，31（4）：4-6.

［6］ 劉孔忠，官耀華，仲華.平湖油氣田平臺導(dǎo)管架防海生物裝置的應(yīng)用［J］.中國海上油氣，2003，15（1）：50-52.

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Discussion of Offshore Platform Spud Leg Anti-Marine Organism Technology

The jacket of offshore oil platform are soaked in seawater environment，such environment is propitious to the growth of marine organism.Since the lifetime of jacket could be decreased by the stain and pollution from marine organism，the effective measure of anti-marine organism should considered as the key point of jacket engineering.The better effect could be reached by physical and／or mechanical method.The characteristic of anti-marine organism technology are analyzed，a comprehensive anti-marine organism technology with the characteristics of easy operation，solidity and environment friendship is proposed in order to effectively reduce the cost.

offshore platform；jacket；microbial corrosion；preventive treatment

TE952

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2014.10.013

1001-3482（2014）10-0061-04

2014-03-18

劉 ?。?968-），男，山東諸城人，高級工程師，1991年畢業(yè)于唐山工程技術(shù)學(xué)院自控專業(yè)，現(xiàn)從事海洋石油工程開發(fā)工作，E-mail：liuwei2＠cnooc.com.cn。