平湖油气田平台导管架防海生物装置的应用_刘孔忠

平湖油气田平台导管架防海生物装置的应用

刘孔忠 官耀华 仲 华

中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海,200030

摘 要 安装在海洋结构构件上的环状防海生物装置)))M GP(Marine Growth Preventer)在海洋自然力的作用下连续地撞击构件,并不停地沿着构件往复运动,使得海生物得到有效防除。平湖油气田在国内率先引进M GP 技术进行导管架的海生物防除,现场使用证明,MGP 对海生物清除的效果是比较理想的。

关键词 海生物 防海生物装置 多环M GP 单环M GP 海洋平台导管架等水下结构物一般都有海生物附着存在,海生物的存在会直接加大海洋结构的受力,使其荷载能力受到限制和削弱,同时,海生物的存在增加了海洋结构表面的不均匀性并破坏了飞溅区的保护涂层。海生物分泌物一般呈酸性,会加快海洋钢结构的腐蚀,从而进一步减小海洋结构的荷载能力,增加结构重量并增加投资,缩短结构物的使用寿命。

平湖油气田位于温热的东海海域,该海域适于硬质海生物的生长。经水下实测,平湖油气田投产后仅2年,其导管架大部分面积上的海生物的附着厚度已接近甚至超过海生物的设计厚度,在导管架的飞溅区问题更为严重。为此寻求一种经济有效的方法,使海生物的生长得到较好的控制,已经成为海洋石油行业需要解决的一个课题。

1 导管架海生物防治方法及比较

对海洋平台导管架等海上钢结构物上附着的海生物,传统防治方法有3种:1)在钢结构表面涂敷具有杀死或抑制海生物的涂层,如铜-镍涂料等;2)用电化学阴极保护技术抑制硫酸盐还原菌(SRB);3)对海生物进行定期机械清除,如由水下ROV 或潜水员实施的高压水清除等。

上述第1种方法,成本昂贵,实施困难,实用效果也不理想。第2种方法,主要是从腐蚀控制的角度来考虑的,对飞溅区不能有效发挥作用,并且这2种方法仅适用于新建的海洋钢结构,对已建结构实施则较为困难。第3种方法是目前采用的,效果较好,但需要每隔2~3年定期进行清除作业,因该项作业受海

况的影响大,作业时效低、风险大,成本较高。

在摒除各种传统方法的不足和充分考虑海洋坏境力学特点的基础上,一种比较理想的、采用防海生

物装置(Marine Grow th Preventer,简称M GP)进行海生物防治的技术问世,并在近20年得到迅速发展和应用。

防海生物装置(见图1、图2)是由工程塑料做成的环状结构,该装置可以放置在海洋结构物如导管架的各竖向、斜向、横向构件上,在涌浪、潮汐、海流等海洋自然力的连续作用下,不断地撞击构件并沿着构件做往复运动,即可以对已有的海生物进行清除,又可以防止使海生物赖以生存的各种微生物、浮游生物以及腐损物等附着在构件上,从而使海生物的生长得到有效的控制。据统计,MGP 的使用寿命一般在10年以上,它既可用于已固定的海洋结构上,也可以在结构物下水安装之前预先安装在相应的构件上。从经济上讲,该方法要比定期进行海生物清除的方法节省70%左右的投资。

图1 多环M GP I

第15卷第1期中国海上油气(工程)

Vol 115,No 11 2003年2月

CH INA OFFSH ORE OIL AND GAS (ENGINEERING)

Feb.,2003

图2单环M GP I I

2MGP的结构及工作原理

M GP是由具有高弹性、高耐久性、优越的抗紫外线性能和抗疲劳性能良好的工程塑料做成的。根据其工作动力来源和作用区域MGP可分为2种类型,即M GP I型和MGP II型。MGP I型由涌浪、潮汐提供工作动力,应用在飞溅区由海面到水下第一个上部障碍物的结构段,如海管立管、隔水套管、开排沉箱、泵套管以及导管架主腿柱、斜向杆件等。M GP II型由海流提供工作动力,应用在除MGP I 型区域之外的其他区域内的构件上,如布置在有牺牲阳极的多障碍构件上等,同时也可用于飞溅区。

M GP I型又分为多环型(图1和图3为多环型M GP I)和单环型。典型的多环I型MGP是通过联接杆将多个由滚子、联接轴、锁紧套等组成的单环联接而成的,上部各层环的滚子的材料为合成橡胶,下部各层环的滚子材料为高密度聚乙烯(HDPE),这样的配置主要是为了既能依靠HDPE滚子撞击清除已有硬质海生物,又可用弹性较好的合成塑料制成的上部滚子来缓解其在海面与钢结构间发生的猛烈碰撞,避免损坏原有飞溅区涂层。由于多环I型M GP整体浮在海面,海面上升时,M GP随之沿相应构件上升,海面回落时,由于自身重力的作用,M GP 又沿着构件回落,依靠如此往复运动,达到清除海生物的目的,并能防止新海生物的生长。(单环I型M GP的工作原理可参见单环M GP II型的工作原理。)

对于现存的海洋结构物如导管架构件,M GP I 型在安装前不需要对相应构件进行海生物清除,但在原有海生物被清除后,应该立即缩减原M GP的尺寸,减少此时过于松弛的MGP与构件的相互撞

击,以延长M GP的使用寿命和避免构件涂层撞坏。

MGP II型只有一种单环型,如图2和图4所示。典型的MGP II型是由材料为合成橡胶的滚子、滚子联接轴、锁紧套以及集流杯等构成的(见图5),集流杯在海流的作用下使MGP沿该斜向构件向下运动,当海流反向时,M GP在自身浮力及海流的双相作用下反向运动。通过如此往复运动,达到清除微生物并使其不会附着生长在构件上的目的。

安装该型号的M GP,要求构件上没有海生物附着。

图3多环M GP I的构成示意图

图4单环M GP II的构成示意图

3平湖导管架MGP的安装及使用效果

2001年6月,平湖油气田开始引进M GP技术,在平湖导管架水下第一横向截矩面EL-15.5m以上区域试验性地安装了74组M GP,这在我国尚属首次。

飞溅区六环M GP I HS2-GGGR16组,用于

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