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玻璃钢在海上石油平台上的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-07-28  来源:frpapp.com  浏览次数:105
核心提示:  由于玻璃钢具有良好的综合性能,因而近些年来在海上石油平台应用领域,已有不少建筑构件,开始采用玻璃钢材料制成。据有关报
  由于玻璃钢具有良好的综合性能,因而近些年来在海上石油平台应用领域,已有不少建筑构件,开始采用玻璃钢材料制成。据有关报道,一个中等规模的石油钻井平台,若采用玻璃钢材料制作而成,要比传统的钢材结构,节省约40%左右的投资,且其维修费用也远比钢材制造的低,因此开发玻璃钢海上石油平台应用的前景,将是十分广阔的。

  众所周知,对于海上石油平台建筑构件的性能要求,一是要防火,二是要具有良好的耐腐蚀性能。长期以来,往往采用碳钢作为海上石油平台的构筑材料,但碳钢的耐海水腐蚀性能较差,尤其在原油喷管处,碳钢的耐腐蚀性能,远不能满足石油工业的要求。

  玻璃钢不但具有耐腐蚀、重量轻、制造加工方便,并且其安装速度要比碳钢的快等优点。对于海上石油平台而言,玻璃钢材质的一次性投资和安装费用,以及使用寿命/投资的比例,与钢材的相比,均较为便宜。但是,由于在石油业工程标准文件中,目前国内外均缺少关于玻璃钢材料的有关内容,此外,玻璃钢石油平台工程设计的理论和实践经验,也较为缺乏,从而很大程度上限制了玻璃钢在石油平台方面的推广应用。

  据有关报道,英国石油平台工程协会(UKOOA),为了向石油业界介绍有关玻璃钢的知识,推广应用这种新型材料,专门编写了一本专论“玻璃钢石油平台应用入门”。因此,在前些年内,近海石油平台工程玻璃钢的应用,已获得了很大的进展。例如,Conoco石油平台的贮油罐,英国石油总公司Dunbar近海石油平台的原油引油管,飞利浦石油公司Judy平台用的冷却液管道和原油管道等,均已采用玻璃钢材料制成。其中英国石油总公司,原来使用两条碳钢材质的石油引油管,投资费用约达150万英磅,而改用玻璃钢管后,其投资费用仅为40万英磅。

  一些成功的经验,无疑将对玻璃钢在近海石油平台的应用,起到积极的推动作用。
  现举几个国外玻璃钢海上石油平台应用如下∶

一、Dunbar海上石油平台玻璃钢应用
  据有关报道,Dunbar石油平台用的玻璃钢制品,系由英国Balmoral集团所制造。该集团提供了有关的技术,将玻璃纤维增强环氧管道,首次成功地应用于近海石油引水管。据悉,这种环氧玻璃钢管道均装配在接近海底的部位。与碳钢材质管道相比,它具有一个显著的优异性能,即重量轻,约可减轻400%的材料重量。据计算,该油田的60米引油管,若全部采用玻璃钢制成,则可减轻重量约200吨以上。其次,在耐腐蚀性能方面,玻璃钢管也有其独特的优异性能。通常,水下引油管在接近海底部位的腐蚀情况较为严重,并且管道内壁的腐蚀更为严重。传统的钢质引油管,往往在这些部位需要增加防腐层,并且必须进行定期的检查。另外,对于玻璃钢水下引油管的检测和维修,也比较简便。
  玻璃钢水下引油管的推广应用工作,已引起了许多部门的关注。英国SLP工程公司、英国健康和安全委员会,及其欧洲委员会等,已列出一个共同开发的综合性计划,以进行玻璃钢引油管的研究和试制工作。性能检测由英国的TWI公司负责,并且准备申请Lloyd船级社的许可证。这一计划,内容包括引油管的设计制造、样管性能测试,以及申领许可证等。重点目标是寻求既可降低玻璃钢管道成本,又可适应北海地区环境条件下,经久耐用的玻璃钢新型材料管道系统。
  据悉,该种近海油田引油管,系采用纤维缠绕工艺制成,增强材料采用E玻璃纤维,基体树脂采用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂或环氧树脂等的混合型树脂。据该公司介绍,之所以采用这种混合型树脂的方式,其目的,一是要获得最佳的制品结构性能;二是努力降低生产成本;三是可以减轻制品的重量约50%左右。这类玻璃钢海水引油管的壁厚,约为原来钢质管道的两倍左右。
  该项开发计划,是由SLP公司先制成为实样尺寸的1/3的样管及其管件,并经过静态和疲劳强度性能试验。其性能指标测试结果表明,完全可以使用于近海石油平台的引水管道系统。由于玻璃钢海水引油管,具有耐腐蚀,重量轻,维修费用低,容易安装等优点,已引起广泛重视。
  据悉,该公司已经得到了工程设计许可证,并签订了4套玻璃纤维增强环氧树脂的水下工程的合同每个合同的玻璃钢管约50米左右,准备装备在哈密尔顿石油平台。
  其中两套是内径为900毫米的海水输送管,一套是内径为700毫米的石油原油输送管,另一套是内径为700毫米的海水辅助输送管。由于该工程系统在北海的使用环境较为苛刻,因而根据用户的要求,玻璃钢引油管系统的使用寿命为25年以上。根据对材料进行性能测试结果预计,该玻璃钢管道系统的使用寿命,将达60年以上。

二、墨西哥石油平台管道系统
  除上述在北海地区,成功地应用了玻璃钢石油引油管道系统以外,墨西哥高尔夫石油平台,也已采用了玻璃钢管道,作为海水的输送管道。据有关报道,该工程系由美国路易斯安娜州的Baton Rouge特种塑料有限公司,负责设计制造,以及安装等项工作。这种牌号为Fiberbond 20-FW-HV的复合材料管道及其管件,由于使用效果较高,已在该地区内推广使用,并逐步被用户所信赖。

  这类玻璃钢管道系统,最显著的优点是重量轻,以直径为152毫米,长度为12.9米的玻璃钢管为例,其重量约为90.7公斤,而相同尺寸的钢管重量,需345公斤。另外,玻璃钢管道可采用特殊的连接方法,不需要采用像钢管那样加热焊接方法,显得更加方便安全。在耐腐蚀性能方面,玻璃钢管道系统也有其独特的优点。例如,其外表面不需要像钢管那样进行喷漆处理,可节省人力物力,而其内表面可以采用C-薄纱增强的富树脂层,对海水具有非常良好的耐腐蚀性能。实践证明,玻璃钢管道耐海水长期腐蚀性能很好,并且其耐火性也比较理想。
  该特种塑料公司,为高尔夫地区海上油田,共提供了460米的玻璃钢管道,其直径在50-255毫米之间。共装备三套海上石油管道系统,其中两套管道系统是供生产使用,一套是备用管道系统。其制造成本较为便宜,约与碳钢管道系统的成本大致相同,但比铜/镍管道系统成本要降低70%左右。据有关人士预计,今后世界石油产量的25%将来自近海油田,因而其应用前景将是十分广阔的。

三、玻璃钢在海上油田其他管件应用
  由于玻璃钢材料具有许多优异性能,因而在近海油田某些耐高压部件,例如海底石油钻探管道和上引原油管道之间的隔离阀门部件,原油管道的封闭阀门,以及高压管道系统或箱体,以及某些高压圆弧形石油输送管道等方面,尤其在复合材料圆弧形管道方面,更加引起石油业界的广泛关注。
  据有关报道,Conoco 公司早已于1994年就开始着手进行一项玻璃钢大弧度弯形管(CCT)的研制开发计划。该项计划包括制造不同规格的大弧度弯形管,并对其进行性能测试。预计该计划可对CCT系统的安全性,以及重量,成本,经济效益等各个方面,进行全面的综合性评价。
  玻璃钢制品在石油工业的应用,早已被用户所认识,潜在应用市场很大。制作石油工业用玻璃钢制品的常用增强材料,为杜邦公司的凯芙拉纤维、玻璃纤维或碳纤维等,基体材料通常采用Teflon树脂。
  有关人士认为,CCT管道系统的开发应用,将充分证明玻璃钢材料具有许多钢材所不具备的优点。例如它的制造成本较为低廉,柔曲性能较好,并且使用寿命较长,耐腐蚀性能较好等。
  据悉,AMAT公司和Fiberspar公司,每家将生产5500米的CCT玻璃钢管道,其中3000米管道安装在埃克森南海石油公司的海上油井试用。 这些CCT玻璃钢管道,采用S玻璃或E玻璃和芳纶纤维的混用增强材料,而环氧树脂则是这些管道的首批基体树脂。这批玻璃钢管道的显著特点,是每根管道的长度较长,并且其耐腐蚀性能较好,因而有利于油井的环境保护工作。
 
关键词: 玻璃钢 石油平台
 
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