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玻璃鋼在海上石油平臺上的應用

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-07-28  來源:frpapp.com  瀏覽次數:126
核心提示:  由于玻璃鋼具有良好的綜合性能,因而近些年來在海上石油平臺應用領域,已有不少建筑構件,開始采用玻璃鋼材料制成。據有關報
  由于玻璃鋼具有良好的綜合性能,因而近些年來在海上石油平臺應用領域,已有不少建筑構件,開始采用玻璃鋼材料制成。據有關報道,一個中等規模的石油鉆井平臺,若采用玻璃鋼材料制作而成,要比傳統的鋼材結構,節省約40%左右的投資,且其維修費用也遠比鋼材制造的低,因此開發玻璃鋼海上石油平臺應用的前景,將是十分廣闊的。

  眾所周知,對于海上石油平臺建筑構件的性能要求,一是要防火,二是要具有良好的耐腐蝕性能。長期以來,往往采用碳鋼作為海上石油平臺的構筑材料,但碳鋼的耐海水腐蝕性能較差,尤其在原油噴管處,碳鋼的耐腐蝕性能,遠不能滿足石油工業的要求。

  玻璃鋼不但具有耐腐蝕、重量輕、制造加工方便,并且其安裝速度要比碳鋼的快等優點。對于海上石油平臺而言,玻璃鋼材質的一次性投資和安裝費用,以及使用壽命/投資的比例,與鋼材的相比,均較為便宜。但是,由于在石油業工程標準文件中,目前國內外均缺少關于玻璃鋼材料的有關內容,此外,玻璃鋼石油平臺工程設計的理論和實踐經驗,也較為缺乏,從而很大程度上限制了玻璃鋼在石油平臺方面的推廣應用。

  據有關報道,英國石油平臺工程協會(UKOOA),為了向石油業界介紹有關玻璃鋼的知識,推廣應用這種新型材料,專門編寫了一本專論“玻璃鋼石油平臺應用入門”。因此,在前些年內,近海石油平臺工程玻璃鋼的應用,已獲得了很大的進展。例如,Conoco石油平臺的貯油罐,英國石油總公司Dunbar近海石油平臺的原油引油管,飛利浦石油公司Judy平臺用的冷卻液管道和原油管道等,均已采用玻璃鋼材料制成。其中英國石油總公司,原來使用兩條碳鋼材質的石油引油管,投資費用約達150萬英磅,而改用玻璃鋼管后,其投資費用僅為40萬英磅。

  一些成功的經驗,無疑將對玻璃鋼在近海石油平臺的應用,起到積極的推動作用。
  現舉幾個國外玻璃鋼海上石油平臺應用如下∶

一、Dunbar海上石油平臺玻璃鋼應用
  據有關報道,Dunbar石油平臺用的玻璃鋼制品,系由英國Balmoral集團所制造。該集團提供了有關的技術,將玻璃纖維增強環氧管道,首次成功地應用于近海石油引水管。據悉,這種環氧玻璃鋼管道均裝配在接近海底的部位。與碳鋼材質管道相比,它具有一個顯著的優異性能,即重量輕,約可減輕400%的材料重量。據計算,該油田的60米引油管,若全部采用玻璃鋼制成,則可減輕重量約200噸以上。其次,在耐腐蝕性能方面,玻璃鋼管也有其獨特的優異性能。通常,水下引油管在接近海底部位的腐蝕情況較為嚴重,并且管道內壁的腐蝕更為嚴重。傳統的鋼質引油管,往往在這些部位需要增加防腐層,并且必須進行定期的檢查。另外,對于玻璃鋼水下引油管的檢測和維修,也比較簡便。
  玻璃鋼水下引油管的推廣應用工作,已引起了許多部門的關注。英國SLP工程公司、英國健康和安全委員會,及其歐洲委員會等,已列出一個共同開發的綜合性計劃,以進行玻璃鋼引油管的研究和試制工作。性能檢測由英國的TWI公司負責,并且準備申請Lloyd船級社的許可證。這一計劃,內容包括引油管的設計制造、樣管性能測試,以及申領許可證等。重點目標是尋求既可降低玻璃鋼管道成本,又可適應北海地區環境條件下,經久耐用的玻璃鋼新型材料管道系統。
  據悉,該種近海油田引油管,系采用纖維纏繞工藝制成,增強材料采用E玻璃纖維,基體樹脂采用不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂或環氧樹脂等的混合型樹脂。據該公司介紹,之所以采用這種混合型樹脂的方式,其目的,一是要獲得最佳的制品結構性能;二是努力降低生產成本;三是可以減輕制品的重量約50%左右。這類玻璃鋼海水引油管的壁厚,約為原來鋼質管道的兩倍左右。
  該項開發計劃,是由SLP公司先制成為實樣尺寸的1/3的樣管及其管件,并經過靜態和疲勞強度性能試驗。其性能指標測試結果表明,完全可以使用于近海石油平臺的引水管道系統。由于玻璃鋼海水引油管,具有耐腐蝕,重量輕,維修費用低,容易安裝等優點,已引起廣泛重視。
  據悉,該公司已經得到了工程設計許可證,并簽訂了4套玻璃纖維增強環氧樹脂的水下工程的合同每個合同的玻璃鋼管約50米左右,準備裝備在哈密爾頓石油平臺。
  其中兩套是內徑為900毫米的海水輸送管,一套是內徑為700毫米的石油原油輸送管,另一套是內徑為700毫米的海水輔助輸送管。由于該工程系統在北海的使用環境較為苛刻,因而根據用戶的要求,玻璃鋼引油管系統的使用壽命為25年以上。根據對材料進行性能測試結果預計,該玻璃鋼管道系統的使用壽命,將達60年以上。

二、墨西哥石油平臺管道系統
  除上述在北海地區,成功地應用了玻璃鋼石油引油管道系統以外,墨西哥高爾夫石油平臺,也已采用了玻璃鋼管道,作為海水的輸送管道。據有關報道,該工程系由美國路易斯安娜州的Baton Rouge特種塑料有限公司,負責設計制造,以及安裝等項工作。這種牌號為Fiberbond 20-FW-HV的復合材料管道及其管件,由于使用效果較高,已在該地區內推廣使用,并逐步被用戶所信賴。

  這類玻璃鋼管道系統,最顯著的優點是重量輕,以直徑為152毫米,長度為12.9米的玻璃鋼管為例,其重量約為90.7公斤,而相同尺寸的鋼管重量,需345公斤。另外,玻璃鋼管道可采用特殊的連接方法,不需要采用像鋼管那樣加熱焊接方法,顯得更加方便安全。在耐腐蝕性能方面,玻璃鋼管道系統也有其獨特的優點。例如,其外表面不需要像鋼管那樣進行噴漆處理,可節省人力物力,而其內表面可以采用C-薄紗增強的富樹脂層,對海水具有非常良好的耐腐蝕性能。實踐證明,玻璃鋼管道耐海水長期腐蝕性能很好,并且其耐火性也比較理想。
  該特種塑料公司,為高爾夫地區海上油田,共提供了460米的玻璃鋼管道,其直徑在50-255毫米之間。共裝備三套海上石油管道系統,其中兩套管道系統是供生產使用,一套是備用管道系統。其制造成本較為便宜,約與碳鋼管道系統的成本大致相同,但比銅/鎳管道系統成本要降低70%左右。據有關人士預計,今后世界石油產量的25%將來自近海油田,因而其應用前景將是十分廣闊的。

三、玻璃鋼在海上油田其他管件應用
  由于玻璃鋼材料具有許多優異性能,因而在近海油田某些耐高壓部件,例如海底石油鉆探管道和上引原油管道之間的隔離閥門部件,原油管道的封閉閥門,以及高壓管道系統或箱體,以及某些高壓圓弧形石油輸送管道等方面,尤其在復合材料圓弧形管道方面,更加引起石油業界的廣泛關注。
  據有關報道,Conoco 公司早已于1994年就開始著手進行一項玻璃鋼大弧度彎形管(CCT)的研制開發計劃。該項計劃包括制造不同規格的大弧度彎形管,并對其進行性能測試。預計該計劃可對CCT系統的安全性,以及重量,成本,經濟效益等各個方面,進行全面的綜合性評價。
  玻璃鋼制品在石油工業的應用,早已被用戶所認識,潛在應用市場很大。制作石油工業用玻璃鋼制品的常用增強材料,為杜邦公司的凱芙拉纖維、玻璃纖維或碳纖維等,基體材料通常采用Teflon樹脂。
  有關人士認為,CCT管道系統的開發應用,將充分證明玻璃鋼材料具有許多鋼材所不具備的優點。例如它的制造成本較為低廉,柔曲性能較好,并且使用壽命較長,耐腐蝕性能較好等。
  據悉,AMAT公司和Fiberspar公司,每家將生產5500米的CCT玻璃鋼管道,其中3000米管道安裝在埃克森南海石油公司的海上油井試用。 這些CCT玻璃鋼管道,采用S玻璃或E玻璃和芳綸纖維的混用增強材料,而環氧樹脂則是這些管道的首批基體樹脂。這批玻璃鋼管道的顯著特點,是每根管道的長度較長,并且其耐腐蝕性能較好,因而有利于油井的環境保護工作。
 
關鍵詞: 玻璃鋼 石油平臺
 
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