渤海湾石油平台污损生物特点及其防除措施*

周 斌，冯春辉，李崇德，丁 龙

（国家海洋局北海海洋工程勘察研究院 青岛 266061）

渤海湾石油平台污损生物特点及其防除措施*

周 斌，冯春辉，李崇德，丁 龙

（国家海洋局北海海洋工程勘察研究院 青岛 266061）

文章在总结前人研究的基础上，归纳了渤海湾石油平台污损生物的群落种类组成及其演变规律，分析了污损生物对石油平台的危害，并总结了石油平台污损生物防除的措施。

污损生物；石油平台；渤海湾；防除措施

渤海湾石油勘探开发始于20世纪60年代，从1985年埕北油田B平台投产为起点，渤海湾油田开始进入大规模开发和商业生产的新阶段［1］，相继投产的油田包括埕北油田、渤西油田、埕岛油田、赵东油田、曹妃甸油田等。目前，渤海湾已建成的石油平台已超过百余座，包括井组平台和单井平台，上述平台均采用导管架结构。经过多年的运行，部分平台导管架上污损生物附着现象较为严重。本研究在总结前人研究的基础上，归纳了渤海湾石油平台污损生物的群落种类组成及其演变规律，为渤海湾众多超期服役石油平台的改造和新石油平台的建设提供防污设计方面的思路。

1 渤海湾石油平台污损生物特点

1.1 群落种类组成

渤海湾沿岸河流较多，黄河、海河、蓟运河对湾内环境影响较大，其中黄河年输沙量占渤海输沙量的90%以上［2］，大量泥沙入海使渤海湾海域海水呈现透明度小、盐度低的特点，且水温年差较大，冬季水温偏低。上述环境特征对渤海湾海域污损生物群落特征起到了决定作用，与黄海、东海和南海相比，其种类组成较为简单，多数是广温、低盐、广盐种。根据1975—1977年在渤海湾四号石油平台进行的污损生物挂板调查［3］，1989年对渤海湾石油平台开展的污损生物原位采样分析研究［4］，以及笔者2013年在CB30A平台进行的挂板试验，渤海湾石油平台污损生物常见种类有鲍枝螅、曲膝薮枝螅、大室膜孔苔虫、二花棘膜苔虫、蜾蠃蜚、麦秆虫、锐足全刺沙蚕、镰形叶钩虾、泥藤壶和褶牡蛎等。

1.2 附着季节和附着量

渤海湾四号石油平台挂板试验显示，各季度的附着量大小依序为夏季、秋季、春季，夏季附着量最大，达到4 011.9 g／m2；冬季由于海冰没有生物附着。而笔者2013—2014年在CB30 A平台进行的挂板试验，由于冬季水温在0℃以上，挂板也有生物附着，但附着量较小为995.67 g／m2。渤海湾石油平台污损生物附着盛期一般为6—9月。CB30 A平台季板分析显示，春季苔虫开始逐渐附着，夏季水螅类大量附着，其生长周期短而迅速，秋季由于水温下降，污损生物种类和数量均有所下降，冬季水温较低，污损生物群落结构较为单一，附着量也是全年最低的。

2 危害及其防除措施

2.1 污损生物对石油平台的危害

海洋污损生物对石油平台造成的危害主要表现在以下几个方面［5－6］：①增大构件直径、增加对波浪和海流的阻力，造成构筑物静力载荷和动力荷载增加。当平台水下部位附着的污损生物质量相当大，已超过平台设计的上限值时，如果不及时清理污损生物，就可能会引起平台固定的失控。②由于污损生物的附着引起管道海水流动量减少甚至造成堵塞，污损生物会影响构筑物（例如，冷凝器、热交换器和海底门等）周围海水的流动状态。构筑物的海水流动不顺畅，会引起海水流动的冲刷腐蚀。不同金属对因海水冲刷引起的点腐蚀和缝隙腐蚀的抵抗程度不一。钛合金、铜和铜－镍合金耐腐蚀性较好，而不锈钢和镍合金就较差。③直接穿破结构表面涂层或产生腐蚀代谢物，通过提供微生物生长条件而间接地影响导管架腐蚀环境。荷载的增加和腐蚀的加剧，导致平台存在较大的安全隐患，特别是风暴潮期间可能使平台发生倾斜或倒塌，造成重大经济损失，并引发严重的生态灾难。

2.2 防除措施

石油平台处于相对静止状态，其受到的生物污损比航行中的船舶更为严重，而位于近海海域石油平台的全浸区海洋污损较为严重。对海上平台结构需要防污的部位，主要是在海水中的立柱结构和需要吸取海水作为冷却介质的海水管道和海底阀门等。近海石油平台常用的防污措施有机械清除法、电解海水法、防污涂料法［7］。

（1）机械清除法：主要是针对已经附着的污损生物，借助必要的人力或物力等外在条件，通过物理手段加以清除。这种方法是最早也是发展较为成熟的清污方法，广泛应用在导管架表面和管道内部清污。如对固定式平台的立柱安装橡胶浮圈结构，利用潮差上下移动对平台立柱进行刮擦清洁，防止污损生物。机械清除法的缺点是不能预防污损的发生，属于末端治理。

（2）电解海水法：电解海水防污装置产生的次氯酸钠溶液注射到平台的海底阀箱，含有一定浓度次氯酸钠的海水从海底阀箱被输送到平台的管道和设备内，可有效防止海生物的附着，达到防污的目的。进行平台电解海水防污装置的设计和使用前，需掌握平台所处海域的水质情况、平台冷却水系和卫生水系的水量、平台海水阀箱的数量及位置、海水管系的布置情况。

（3）防污涂料法：防污涂料的发展已有100余年的历史，指在海洋构筑物表面喷涂防污涂料，形成保护层，达到防止污损生物附着的目的。防污涂料的主要有以下几种类型：基料可溶型防污涂料、基料不溶型防污涂料、扩散型防污涂料、自抛光型防污涂料、低表面能防污涂料等。目前，新型防污涂料正朝着环保、无毒的方向发展。固定式海洋石油平台在海上的服役年限一般都在15年以上，其飞溅区以上可采用防污涂料法，但飞溅区以下采用这种方法则维护与保养较为困难。

3 结束语

渤海湾石油平台污损生物的研究始于20世纪70年代中期，最近的有关研究是80年代末，距今已超过20年，由于社会经济的高速发展，填海造陆、港口建设、石油开采等一系列开发活动使渤海湾及其沿岸的自然环境发生了巨大改变，渤海湾石油平台污损生物群落特征与早期的研究相比较也发生了一定的变化。因此，应及时开展渤海湾石油平台污损生物的生态研究和环境参数调查，并在此基础上建立污损生物数学生态模型，为石油平台防污设计提供科学参数，并采取有针对性的污损生物防除措施。

［1］ 彭伟欣，叶丛英.中国近海油气资源开发现状及前景［J］.海洋石油，1999（3）：21－26.

［2］ 李淑媛，刘国贤，杜瑞芝，等.渤海湾及其邻近河口区重金属环境背景值［J］.环境科学学报，1992，12（4）：427－438.

［3］ 黄宗国，李传燕，张良兴，等.渤海湾附着生物生态［J］.海洋学报，1980，2（3）：111－122.

［4］ 黄修明，尹建得，刘建军，等.渤海石油平台附着生物生态的研究［J］.海洋科学集刊，1994，35：131－141.

［5］ 严岩.海洋污损生物对近海平台钢结构的影响［J］.南海研究与开发，1995（3）：33－36.

［6］ 严文侠，董钰，王华，等.南海北部石油开发区海洋污损生物研究［J］.海洋技术，1995，14（4）：57－59.

［7］ 黄宗国.海洋污损生物及其防除（下册）［M］.北京：海洋出版社，2008：241－287.

国家海洋局青年海洋科学基金（2013115）.