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）

渤海灣石油平臺污損生物特點及其防除措施*

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

污損生物；石油平臺；渤海灣；防除措施

渤海灣石油勘探開發(fā)始于20世紀60年代，從1985年埕北油田B平臺投產(chǎn)為起點，渤海灣油田開始進入大規(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已超過百余座，包括井組平臺和單井平臺，上述平臺均采用導管架結(jié)構(gòu)。經(jīng)過多年的運行，部分平臺導管架上污損生物附著現(xiàn)象較為嚴重。本研究在總結(jié)前人研究的基礎上，歸納了渤海灣石油平臺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的改造和新石油平臺的建設提供防污設計方面的思路。

1 渤海灣石油平臺污損生物特點

1.1 群落種類組成

渤海灣沿岸河流較多，黃河、海河、薊運河對灣內(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，且水溫年差較大，冬季水溫偏低。上述環(huán)境特征對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年在渤海灣四號石油平臺進行的污損生物掛板調(diào)查［3］，1989年對渤海灣石油平臺開展的污損生物原位采樣分析研究［4］，以及筆者2013年在CB30A平臺進行的掛板試驗，渤海灣石油平臺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

渤海灣四號石油平臺掛板試驗顯示，各季度的附著量大小依序為夏季、秋季、春季，夏季附著量最大，達到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平臺進行的掛板試驗，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。渤海灣石油平臺污損生物附著盛期一般為6—9月。CB30 A平臺季板分析顯示，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 污損生物對石油平臺的危害

海洋污損生物對石油平臺造成的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面［5－6］：①增大構(gòu)件直徑、增加對波浪和海流的阻力，造成構(gòu)筑物靜力載荷和動力荷載增加。當平臺水下部位附著的污損生物質(zhì)量相當大，已超過平臺設計的上限值時，如果不及時清理污損生物，就可能會引起平臺固定的失控。②由于污損生物的附著引起管道海水流動量減少甚至造成堵塞，污損生物會影響構(gòu)筑物（例如，冷凝器、熱交換器和海底門等）周圍海水的流動狀態(tài)。構(gòu)筑物的海水流動不順暢，會引起海水流動的沖刷腐蝕。不同金屬對因海水沖刷引起的點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管架腐蝕環(huán)境。荷載的增加和腐蝕的加劇，導致平臺存在較大的安全隱患，特別是風暴潮期間可能使平臺發(fā)生傾斜或倒塌，造成重大經(jīng)濟損失，并引發(fā)嚴重的生態(tài)災難。

2.2 防除措施

石油平臺處于相對靜止狀態(tài)，其受到的生物污損比航行中的船舶更為嚴重，而位于近海海域石油平臺的全浸區(qū)海洋污損較為嚴重。對海上平臺結(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。近海石油平臺常用的防污措施有機械清除法、電解海水法、防污涂料法［7］。

（1）機械清除法：主要是針對已經(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，廣泛應用在導管架表面和管道內(nèi)部清污。如對固定式平臺的立柱安裝橡膠浮圈結(jié)構(gòu)，利用潮差上下移動對平臺立柱進行刮擦清潔，防止污損生物。機械清除法的缺點是不能預防污損的發(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的管道和設備內(nèi)，可有效防止海生物的附著，達到防污的目的。進行平臺電解海水防污裝置的設計和使用前，需掌握平臺所處海域的水質(zhì)情況、平臺冷卻水系和衛(wèi)生水系的水量、平臺海水閥箱的數(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，形成保護層，達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與保養(yǎng)較為困難。

3 結(jié)束語

渤海灣石油平臺污損生物的研究始于20世紀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，由于社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，填海造陸、港口建設、石油開采等一系列開發(fā)活動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，應及時開展渤海灣石油平臺污損生物的生態(tài)研究和環(huán)境參數(shù)調(diào)查，并在此基礎上建立污損生物數(shù)學生態(tài)模型，為石油平臺防污設計提供科學參數(shù)，并采取有針對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)境科學學報，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］.海洋學報，1980，2（3）：111－122.

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

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

［6］ 嚴文俠，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基金（2013115）.