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。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》。前些年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,而改用玻璃钢管后投资费用降为为40万英磅。 这些成功的经验,无疑将对玻璃钢在近海石油平台的应用,起到了积极的推动作用。
一、Dunbar海上石油平台玻璃钢应用
Dunbar石油平台用的玻璃钢制品,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。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,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,该近海油田引油管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,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2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。