تحليل استخدام الأنابيب الفولاذية الحلزونية المغلفة بالبلاستيك في مشاريع حقول النفط في أعماق البحار

أولاً، تحليل للمزايا الأساسية لـأنبوب فولاذي حلزوني مطلي بالبلاستيك
تجمع الأنابيب الفولاذية المطلية بالبلاستيك بين متانة الفولاذ ومقاومة البلاستيك للتآكل بفضل لحام طبقة البلاستيك المقاومة للتآكل، مما يجعلها المادة الأساسية المستخدمة في أنابيب حقول النفط في أعماق البحار. وتتجلى مزاياها في ثلاثة جوانب: تحمل ضغط الماء لأكثر من 2000 متر؛ ومقاومة تآكل أيونات الكلوريد لإطالة عمرها الافتراضي؛ وجدارها الداخلي الأملس الذي يقلل مقاومة النقل بنسبة 20%. هذه الخصائص تجعلها مادة أساسية لضمان سلامة وكفاءة نقل النفط والغاز.

ثانيًا، مقارنة بين الأنواع الشائعة من الأنابيب الفولاذية الحلزونية المطلية بالبلاستيك
(1) أنبوب فولاذي مطلي بالبلاستيك البولي إيثيلين: يتميز بعملية طلاء بالذوبان الساخن، ومقاومة فائقة لتآكل النفط الخام. يُستخدم بشكل أساسي في خطوط أنابيب النفط، حيث تُخفف خصائصه المرنة من تأثير تضاريس قاع البحر، ويبلغ معامل الاحتكاك الداخلي للجدار 0.01، مما يُحسّن كفاءة النقل بنسبة 15% مقارنةً بالأنابيب الفولاذية العادية.
(2) الأنابيب الفولاذية المطلية براتنج الإيبوكسي: تضمن تقنية الربط الكيميائي عدم تساقط الطلاء، وتصل مقاومة التآكل الناتج عن مياه البحر إلى 30 عامًا. تُستخدم هذه الأنابيب على نطاق واسع في أنظمة حقن المياه، حيث تتجاوز نسبة منع الترسبات 95%، وقد حافظت على استقرار تشغيلها لمدة 10 سنوات في مشروع خليج المكسيك.
(3) أنبوب فولاذي مطلي بالبولي يوريا
تتميز مادة الطلاء المرنة الجديدة بتحسن بنسبة 40% في مقاومة الصدمات، وهي مناسبة لتضاريس قاع البحر المعقدة. وتُظهر دراسة حالة حقل توبي النفطي في البرازيل أن مقاومة التآكل الناتج عن كبريتيد الهيدروجين أعلى بثلاث مرات من مقاومة الأنابيب التقليدية. وعلى الرغم من أن التكلفة الأولية أعلى بنسبة 30%، إلا أن تكلفة الصيانة الإجمالية تنخفض بنسبة 50%.

ثالثًا، العوامل الرئيسية للاختيار
(1) القدرة على التكيف مع البيئة:
يجب أن يستوفي المتطلبات التالية: مقاومة لضغط الماء حتى 4 ميجا باسكال، ومقاومة للتقصف عند درجات حرارة منخفضة تتراوح بين 2 و4 درجات مئوية، ومقاومة للالتصاق البيولوجي البحري. يُوصى باستخدام طلاء مُعدَّل بتقنية النانو لتقليل طاقة السطح إلى أقل من 20 ملي نيوتن/متر، والحد من الالتصاق البيولوجي بنسبة 90%.

(2) قابلية متوسطة للتكيف
يركز خط أنابيب النفط على مقاومة التآكل بكبريتيد الهيدروجين (>500 جزء في المليون)، ويتطلب خط أنابيب الغاز مستوى إحكام غلق من الفئة ASME B16.34 Class1500، ويحتاج خط أنابيب المياه إلى معدل منع الترسبات بنسبة >90%.

(3) مطابقة المعلمات الهندسية
الصيغة الموصى بها لحساب سُمك الجدار هي: t=(PD)/(2S+0.8P)، حيث قيمة S في بيئة أعماق البحار ≥480 ميجا باسكال. يجب أن يتحكم اختيار القطر في معدل التدفق ضمن النطاق الأمثل من 1.5 إلى 3 متر/ثانية.

رابعاً، نظام مراقبة جودة الأنابيب الفولاذية الحلزونية المطلية بالبلاستيك
تم تطبيق معيار GB/T23257-2017، وتشمل المؤشرات الرئيسية: سُمك الطلاء (2.0±0.2 مم)، والالتصاق (≥10 ميجا باسكال)، وعدم وجود تآكل في اختبار رش الملح لمدة 3000 ساعة. ويُستخدم الكشف عن التيارات الدوامية الكهرومغناطيسية لضمان أن يكون معدل اكتشاف العيوب أكبر من 99.9%.

خامساً، اتجاه التطور التقني للأنابيب الفولاذية الحلزونية المطلية بالبلاستيك
طلاء ذكي: مستشعر ألياف بصرية مدمج، مراقبة فورية لمعدل التآكل وتوزيع الإجهاد
مواد حماية البيئة: البحث والتطوير في مجال طلاءات البولي يوريثان الحيوية، وانخفاض انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة بنسبة 70%
تقنية التوصيل: تعمل عملية اللحام بالليزر على تحسين الكفاءة بمقدار 3 أضعاف، وتصل قوة الوصلة إلى 95% من قوة المادة الأصلية.

سادساً، حالات التطبيق النموذجية
يستخدم مشروع حقل النفط في بحر الشمال نظام طلاء من البولي إيثيلين ثلاثي الطبقات (طبقة أساسية من الإيبوكسي + مادة لاصقة + بولي إيثيلين)، والذي يعمل بشكل مستمر لمدة 8 سنوات على عمق 1500 متر ودرجة حرارة 4 درجات مئوية، بمعدل تآكل سنوي أقل من 0.02 ملم ودورة صيانة ممتدة إلى 5 سنوات.

وصلت تقنية أنابيب الصلب المطلية بالبلاستيك حاليًا إلى نسبة توطين بلغت 80% في صناعة أنابيب أعماق البحار، ومن المتوقع أن يصل حجم السوق إلى 20 مليار يوان خلال السنوات الخمس المقبلة. ومن خلال التحسين المستمر لمواد الطلاء وتقنيات الاختبار، ستدعم هذه التقنية احتياجات تطوير حقول النفط في المياه العميقة جدًا التي يتراوح عمقها بين 1500 و3000 متر، وستساهم في تطوير معدات الهندسة البحرية.