周 斌，馮春輝，李崇德，丁 龍

（國家海洋局北海海洋工程勘察研究院 青島 266061）

渤海灣石油平臺(tái)污損生物特點(diǎn)及其防除措施*

周 斌，馮春輝，李崇德，丁 龍

（國家海洋局北海海洋工程勘察研究院 青島 266061）

文章在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，歸納了渤海灣石油平臺(tái)污損生物的群落種類組成及其演變規(guī)律，分析了污損生物對(duì)石油平臺(tái)的危害，并總結(jié)了石油平臺(tái)污損生物防除的措施。

污損生物；石油平臺(tái)；渤海灣；防除措施

渤海灣石油勘探開發(fā)始于20世紀(jì)60年代，從1985年埕北油田B平臺(tái)投產(chǎn)為起點(diǎn)，渤海灣油田開始進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)生產(chǎn)的新階段［1］，相繼投產(chǎn)的油田包括埕北油田、渤西油田、埕島油田、趙東油田、曹妃甸油田等。目前，渤海灣已建成的石油平臺(tái)已超過百余座，包括井組平臺(tái)和單井平臺(tái)，上述平臺(tái)均采用導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)。經(jīng)過多年的運(yùn)行，部分平臺(tái)導(dǎo)管架上污損生物附著現(xiàn)象較為嚴(yán)重。本研究在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，歸納了渤海灣石油平臺(tái)污損生物的群落種類組成及其演變規(guī)律，為渤海灣眾多超期服役石油平臺(tái)的改造和新石油平臺(tái)的建設(shè)提供防污設(shè)計(jì)方面的思路。

1 渤海灣石油平臺(tái)污損生物特點(diǎn)

1.1 群落種類組成

渤海灣沿岸河流較多，黃河、海河、薊運(yùn)河對(duì)灣內(nèi)環(huán)境影響較大，其中黃河年輸沙量占渤海輸沙量的90%以上［2］，大量泥沙入海使渤海灣海域海水呈現(xiàn)透明度小、鹽度低的特點(diǎn)，且水溫年差較大，冬季水溫偏低。上述環(huán)境特征對(duì)渤海灣海域污損生物群落特征起到了決定作用，與黃海、東海和南海相比，其種類組成較為簡單，多數(shù)是廣溫、低鹽、廣鹽種。根據(jù)1975—1977年在渤海灣四號(hào)石油平臺(tái)進(jìn)行的污損生物掛板調(diào)查［3］，1989年對(duì)渤海灣石油平臺(tái)開展的污損生物原位采樣分析研究［4］，以及筆者2013年在CB30A平臺(tái)進(jìn)行的掛板試驗(yàn)，渤海灣石油平臺(tái)污損生物常見種類有鮑枝螅、曲膝藪枝螅、大室膜孔苔蟲、二花棘膜苔蟲、蜾蠃蜚、麥稈蟲、銳足全刺沙蠶、鐮形葉鉤蝦、泥藤壺和褶牡蠣等。

1.2 附著季節(jié)和附著量

渤海灣四號(hào)石油平臺(tái)掛板試驗(yàn)顯示，各季度的附著量大小依序?yàn)橄募尽⑶锛?、春季，夏季附著量最大，達(dá)到4 011.9 g／m2；冬季由于海冰沒有生物附著。而筆者2013—2014年在CB30 A平臺(tái)進(jìn)行的掛板試驗(yàn)，由于冬季水溫在0℃以上，掛板也有生物附著，但附著量較小為995.67 g／m2。渤海灣石油平臺(tái)污損生物附著盛期一般為6—9月。CB30 A平臺(tái)季板分析顯示，春季苔蟲開始逐漸附著，夏季水螅類大量附著，其生長周期短而迅速，秋季由于水溫下降，污損生物種類和數(shù)量均有所下降，冬季水溫較低，污損生物群落結(jié)構(gòu)較為單一，附著量也是全年最低的。

2 危害及其防除措施

2.1 污損生物對(duì)石油平臺(tái)的危害

海洋污損生物對(duì)石油平臺(tái)造成的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面［5－6］：①增大構(gòu)件直徑、增加對(duì)波浪和海流的阻力，造成構(gòu)筑物靜力載荷和動(dòng)力荷載增加。當(dāng)平臺(tái)水下部位附著的污損生物質(zhì)量相當(dāng)大，已超過平臺(tái)設(shè)計(jì)的上限值時(shí)，如果不及時(shí)清理污損生物，就可能會(huì)引起平臺(tái)固定的失控。②由于污損生物的附著引起管道海水流動(dòng)量減少甚至造成堵塞，污損生物會(huì)影響構(gòu)筑物（例如，冷凝器、熱交換器和海底門等）周圍海水的流動(dòng)狀態(tài)。構(gòu)筑物的海水流動(dòng)不順暢，會(huì)引起海水流動(dòng)的沖刷腐蝕。不同金屬對(duì)因海水沖刷引起的點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的抵抗程度不一。鈦合金、銅和銅－鎳合金耐腐蝕性較好，而不銹鋼和鎳合金就較差。③直接穿破結(jié)構(gòu)表面涂層或產(chǎn)生腐蝕代謝物，通過提供微生物生長條件而間接地影響導(dǎo)管架腐蝕環(huán)境。荷載的增加和腐蝕的加劇，導(dǎo)致平臺(tái)存在較大的安全隱患，特別是風(fēng)暴潮期間可能使平臺(tái)發(fā)生傾斜或倒塌，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，并引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難。

2.2 防除措施

石油平臺(tái)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，其受到的生物污損比航行中的船舶更為嚴(yán)重，而位于近海海域石油平臺(tái)的全浸區(qū)海洋污損較為嚴(yán)重。對(duì)海上平臺(tái)結(jié)構(gòu)需要防污的部位，主要是在海水中的立柱結(jié)構(gòu)和需要吸取海水作為冷卻介質(zhì)的海水管道和海底閥門等。近海石油平臺(tái)常用的防污措施有機(jī)械清除法、電解海水法、防污涂料法［7］。

（1）機(jī)械清除法：主要是針對(duì)已經(jīng)附著的污損生物，借助必要的人力或物力等外在條件，通過物理手段加以清除。這種方法是最早也是發(fā)展較為成熟的清污方法，廣泛應(yīng)用在導(dǎo)管架表面和管道內(nèi)部清污。如對(duì)固定式平臺(tái)的立柱安裝橡膠浮圈結(jié)構(gòu)，利用潮差上下移動(dòng)對(duì)平臺(tái)立柱進(jìn)行刮擦清潔，防止污損生物。機(jī)械清除法的缺點(diǎn)是不能預(yù)防污損的發(fā)生，屬于末端治理。

（2）電解海水法：電解海水防污裝置產(chǎn)生的次氯酸鈉溶液注射到平臺(tái)的海底閥箱，含有一定濃度次氯酸鈉的海水從海底閥箱被輸送到平臺(tái)的管道和設(shè)備內(nèi)，可有效防止海生物的附著，達(dá)到防污的目的。進(jìn)行平臺(tái)電解海水防污裝置的設(shè)計(jì)和使用前，需掌握平臺(tái)所處海域的水質(zhì)情況、平臺(tái)冷卻水系和衛(wèi)生水系的水量、平臺(tái)海水閥箱的數(shù)量及位置、海水管系的布置情況。

（3）防污涂料法：防污涂料的發(fā)展已有100余年的歷史，指在海洋構(gòu)筑物表面噴涂防污涂料，形成保護(hù)層，達(dá)到防止污損生物附著的目的。防污涂料的主要有以下幾種類型：基料可溶型防污涂料、基料不溶型防污涂料、擴(kuò)散型防污涂料、自拋光型防污涂料、低表面能防污涂料等。目前，新型防污涂料正朝著環(huán)保、無毒的方向發(fā)展。固定式海洋石油平臺(tái)在海上的服役年限一般都在15年以上，其飛濺區(qū)以上可采用防污涂料法，但飛濺區(qū)以下采用這種方法則維護(hù)與保養(yǎng)較為困難。

3 結(jié)束語

渤海灣石油平臺(tái)污損生物的研究始于20世紀(jì)70年代中期，最近的有關(guān)研究是80年代末，距今已超過20年，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，填海造陸、港口建設(shè)、石油開采等一系列開發(fā)活動(dòng)使渤海灣及其沿岸的自然環(huán)境發(fā)生了巨大改變，渤海灣石油平臺(tái)污損生物群落特征與早期的研究相比較也發(fā)生了一定的變化。因此，應(yīng)及時(shí)開展渤海灣石油平臺(tái)污損生物的生態(tài)研究和環(huán)境參數(shù)調(diào)查，并在此基礎(chǔ)上建立污損生物數(shù)學(xué)生態(tài)模型，為石油平臺(tái)防污設(shè)計(jì)提供科學(xué)參數(shù)，并采取有針對(duì)性的污損生物防除措施。

［1］ 彭偉欣，葉叢英.中國近海油氣資源開發(fā)現(xiàn)狀及前景［J］.海洋石油，1999（3）：21－26.

［2］ 李淑媛，劉國賢，杜瑞芝，等.渤海灣及其鄰近河口區(qū)重金屬環(huán)境背景值［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1992，12（4）：427－438.

［3］ 黃宗國，李傳燕，張良興，等.渤海灣附著生物生態(tài)［J］.海洋學(xué)報(bào)，1980，2（3）：111－122.

［4］ 黃修明，尹建得，劉建軍，等.渤海石油平臺(tái)附著生物生態(tài)的研究［J］.海洋科學(xué)集刊，1994，35：131－141.

［5］ 嚴(yán)巖.海洋污損生物對(duì)近海平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的影響［J］.南海研究與開發(fā)，1995（3）：33－36.

［6］ 嚴(yán)文俠，董鈺，王華，等.南海北部石油開發(fā)區(qū)海洋污損生物研究［J］.海洋技術(shù)，1995，14（4）：57－59.

［7］ 黃宗國.海洋污損生物及其防除（下冊）［M］.北京：海洋出版社，2008：241－287.

國家海洋局青年海洋科學(xué)基金（2013115）.