English
Có nhiều phương pháp được sử dụng để bảo vệ các đường ống ngoài khơi: bao cát, vữa hoặc xi măng, chôn lấp, phủ bê tông hoặc sơn cực âm, và đào hào, đó là một số phương pháp. Hầu hết các phương pháp giải quyết các vấn đề như phân tách, xói mòn, mở rộng cơ sở hạ tầng, ăn mòn đường ống và đảm bảo rằng bản thân cơ sở hạ tầng đường ống không gây bất lợi cho môi trường xung quanh nó. Tuy nhiên, chỉ có một dạng công nghệ bảo vệ đường ống xuất hiện giữa cuộc chiến giữa ngành dầu khí và các cơ quan môi trường: nệm bê tông, còn thường được gọi là thảm bê tông.
Monique Roberts, giám đốc bộ phận ngoài khơi của Submar, một công ty đã sản xuất khoảng 80.000 tấm thảm cho Vịnh Mexico, cho biết: “Phải mất một thời gian dài và rất nhiều nguồn lực để thuyết phục mọi người rằng thảm là một giải pháp tốt hơn so với việc để lộ đường ống trong suốt 20 năm qua. “Tình hình đã ảnh hưởng đến hai ngành công nghiệp hàng đầu của Louisiana đó là: dầu khí và hải sản”.
Sau bốn năm đấu tranh căng thẳng, vận động hành lang và ít nhất hai nghiên cứu điển hình, Cục Động vật hoang dã và Nghề cá Louisiana đã ban hành Giấy phép Chung 24 (GP24) vào năm 2010 và nệm bê tông tiếp tục nổi tiếng trong ngành là một trong những sản phẩm đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí nhất để bảo vệ cơ sở hạ tầng đường ống hiện có hoặc mở rộng.
Lịch sử
Theo ‘Quy trình triển khai thảm bê tông dưới biển’ do Hiệp hội các nhà thầu hàng hải quốc tế (IMCA) xuất bản vào tháng 9 năm 2011, nệm lần đầu tiên nổi lên như một phương pháp hỗ trợ và ổn định đường ống dưới biển trong những năm 1970. Thay vì bê tông, chúng được làm bằng túi vải chứa đầy vật liệu bitum và cốt liệu. Đây không phải là một giải pháp hiệu quả, vì chúng thường bị tách ra khi ngập nước hoặc không thể định hình đường ống do chúng không đủ độ cứng.
Các công ty châu Âu là những công ty đầu tiên phát triển rộng rãi công nghệ cho thảm bê tông sau khi các cơ quan quản lý môi trường bắt đầu ngăn chặn việc sử dụng bao cát hoặc bao xi măng vốn phổ biến.
Thảm được sản xuất vào đầu những năm 1980 đánh dấu việc sử dụng bê tông lần đầu tiên để tăng tính linh hoạt và tính linh hoạt. Ban đầu, các tấm thảm này được làm từ bê tông được chứa trong các chậu nhựa làm sẵn được kết nối với nhau bằng dây thừng, sự lặp lại này được gọi là nệm liên kết. Vật liệu bitum đã bị cấm bởi các cơ quan quản lý môi trường trong những năm 1990. Cả kỹ thuật sản xuất và vật liệu được sử dụng đều cần được tinh chỉnh thêm để trở thành giải pháp tiết kiệm chi phí, thân thiện với môi trường mà nệm bê tông mang lại ngày nay.
Ngày nay, dây polypropylene được xếp thành hình, với bê tông đổ lên trên – không còn chậu nhựa nữa. Và kết quả? Họ tạo ra thảm khối bê tông đúc ướt, kích thước 8 ft x 20 ft x 9 (dày) mà ngành công nghiệp đường ống ngày nay biết đến, với cường độ nén 4000psi. Mật độ bê tông có thể nằm trong khoảng 1800-4800 kg/m3, tùy thuộc vào khối lượng cần thiết. Để bảo vệ đường ống, bê tông thường được phủ một chất hoặc miếng đệm không mài mòn, thay đổi tùy theo nhà sản xuất và sản phẩm.
Vào đầu những năm 1990, các công ty châu Âu bắt đầu cấp phép cho công nghệ đằng sau những tấm thảm của họ. Submar, có trụ sở chính tại Houma, La., là một trong những công ty đầu tiên nhận được giấy phép này vào năm 1990 và họ là những công ty đầu tiên mang thảm đến Vịnh Mexico.
Thay đổi lớn duy nhất được thực hiện đối với kích thước tiêu chuẩn ngành ngày nay là đôi khi, kích thước được thiết kế 12 inch thay vì 9 inch theo tiêu chuẩn độ dày có thể được Cục Quản lý, Quy định và Thực thi Năng lượng Đại dương (BOEMRE) phê duyệt cấp phép trên cơ sở từng dự án. Độ sâu của nước, chi phí lắp đặt và hiệu quả của thợ lặn thường là cácyếu tố chính trong việc xác định xem độ dày của thảm bê tông là 9 inch hay 12 inch là hiệu quả hơn.
Thảm bê tông cũng có thể được gắn thẻ với các thông tin như số đường ống, số thảm, chi tiết liên hệ và vị trí, để trong trường hợp thảm bị di chuyển, công cụ tìm sẽ được thông báo để trả lại thảm cho chủ sở hữu hoặc vị trí thích hợp của nó càng nhanh càng tốt, hoặc để kiểm tra và thử nghiệm đường ống bị ảnh hưởng nếu cần.
Patrick Bonorden, kỹ sư khu vực của Premier Concrete giải thích rằng những tấm thảm bê tông này cung cấp giải pháp lâu dài, chi phí thấp cho một số vấn đề ảnh hưởng lớn nhất đến ngành: bảo vệ đường ống lâu dài và ổn định môi trường.
“Công nghệ chủ yếu là các tấm thảm; chúng thường được sử dụng rộng rãi,” ông nói.
Bảo vệ thay thế
Tùy thuộc vào dự án hoặc đường ống, khả năng bảo vệ mà những tấm thảm này cung cấp cho đường ống là một trong những phương pháp hiệu quả nhất. Công nghệ này có thể được sử dụng cho nhiều tình huống.
Các túi bê tông hay túi cát- còn được gọi với tên túi sling là những giải pháp cạnh tranh so với thảm bê tông trong địa hình ngoài khơi. Bonorden mô tả một túi sling cơ bản chứa hỗn hợp bê tông và xi măng với tỷ lệ 3:1 mà sẽ cứng lại khi gặp nước. Nhiều túi sling thường được sắp xếp với nhau theo dạng pallet để dễ triển khai.
Mặc dù việc sử dụng túi cát hoặc bê tông có phần trùng lặp với việc sử dụng thảm bê tông – chúng cũng tính đến việc cô lập, chôn vùi và kéo dài trong số các mục đích sử dụng của chúng – một số dự án đưa ra những trở ngại dẫn đến quyết định loại bỏ túi sling như một lựa chọn khả thi. David Flannery, Bộ phận phát triển kinh doanh tại Deepwater Corrosion Services, giải thích rằng mặc dù túi cát rất tiết kiệm chi phí, tùy thuộc vào dự án hoặc vị trí đường ống, nhưng việc triển khai đôi khi có thể gây ra sự cố. Có thể có nhiều phỏng đoán liên quan đến vị trí của chúng trên đường ống hơn là với thảm bê tông, để lại nhiều chỗ sai sót hơn.
“Với bao cát, đó là một loại hình nghệ thuật; với thảm, rõ ràng hơn là cách chúng được áp dụng,” anh ấy tiếp tục. “Chúng rất ổn định, cả về kích thước lẫn môi trường”.
Sau đó, nếu phát sinh nhu cầu loại bỏ, như trong trường hợp kiểm tra đường ống, các túi slings phải được loại bỏ – và thay thế – từng cái một. Những chiếc túi này không phải là các giải pháp lâu dài vì chúng không ổn định như thảm và có nguy cơ không giữ được hình dạng ban đầu.
Ngược lại, thảm bê tông được công nhận là ổn định, linh hoạt và dễ thi công. Sau khi đánh giá rủi ro đã được thực hiện và nhận được bất kỳ loại giấy phép cần thiết nào, trong hầu hết các trường hợp, thảm được vận chuyển đến đường ống, nơi các nhóm thợ lặn và/hoặc phương tiện điều khiển từ xa (ROV) sẵn sàng hỗ trợ. Người điều khiển cần cẩu sắp xếp các tấm thảm vào vị trí cuối cùng với sự hướng dẫn của thợ lặn hoặc người giám sát ROV. Sau khi ổn định, các khung nhả nhanh thường được triển khai để cho phép thợ lặn tách tải ra khỏi cần trục.
“Bạn sử dụng tấm thảm vì nó là một mảnh và nó được khớp nối để làm những gì nó cần làm,” Bonorden nói.
Có lẽ ví dụ nổi tiếng nhất về tầm quan trọng của thảm bê tông đối với ngành là ngay sau sự cố tràn dầu Deepwater Horizon vào năm 2010. BP đã sử dụng ROV để xây dựng một khu vực tổ chức dưới biển với thảm của Submar. Roberts giải thích rằng BP cần có khả năng triển khai thiết bị ngay lập tức để đánh giá và giải quyết tình hình. Nền tảng thảm bê tông này là nơi chứa các công cụ và thiết bị dưới nước cần thiết để tiếp cận và vận chuyển nhanh chóng đến các khu vực khác nhau. Hơn 4.800 mét vuông thảm bê tông đã được triển khai tại khu vực này, tạo ra một nền tảng lớn và ổn định. Điều này cho phép ROV khảo sát khu vực, tiếp cận các công cụ và thiết bị cũng như phản hồi– mà không bị ảnh hưởng bởi việc lặn và vật cản của đáy đại dương không bằng phẳng. Đó là một thời điểm bước ngoặt trong việc chứng minh tính hữu ích của thảm bê tông. Những chiếc túi sling sẽ không thể làm phẳng đáy đại dương.
“Chúng tôi bị ảnh hưởng trực tiếp và có quyền lợi nhất định: Đó là cách chúng tôi có thể giúp đỡ,” Roberts được trích dẫn khi nói với Houmatoday.com sau dự án này với BP. “Các dự án của chúng tôi có nghĩa là một giải pháp lâu dài hơn. Chúng tôi không muốn phải giải quyết vấn đề này một lần nữa.”
Việc sử dụng thảm bê tông này có lẽ là ví dụ lớn nhất về cách công nghệ này có thể được sử dụng một cách sáng tạo để phục vụ một nhu cầu cụ thể, nhưng nhiều công ty đang nỗ lực cải tiến thảm bê tông hơn nữa.
Flannery giải thích cách thức, để cung cấp lớp bảo vệ catốt (CP) cho các đường ống trong điều kiện không ổn định, thiết kế thảm bê tông ngoài khơi của Deepwater Corrosion bao gồm việc đúc trực tiếp các cực dương nhôm nhỏ, liên kết với nhau vào bê tông.
Một dự án vừa hoàn thành ngoài khơi bờ biển California đã yêu cầu một giải pháp phù hợp cho một đường ống cũ hơn cần được bảo vệ trong 20-30 năm nữa. Ở California, một hệ thống giám sát CP cố định đã thay thế các cực dương thông thường trong bê tông để bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của đường ống. Hệ thống giám sát CP được kết nối với đường ống bằng một cái kẹp và để bảo vệ cái kẹp khỏi bị lưới kéo, một lỗ khối bốn sáu lỗ đã được tạo ra trên thảm. Mặc dù dự án cụ thể này được hoàn thành ở vùng nước nông hơn – sâu khoảng 300 ft – Flannery cho rằng vì thảm bê tông có thể được sử dụng ở hầu hết mọi độ sâu của nước nên công nghệ này có thể được sử dụng xa hơn nữa ở ngoài khơi.
Có một vài trường hợp sản phẩm vẫn có nguy cơ di chuyển dưới thảm bê tông, chủ yếu ở vùng nước sâu dưới 300 ft hoặc nơi có đường ống ở cửa sông. Tất nhiên, nếu không có bất kỳ biện pháp bảo vệ nào, điều không tưởng có thể xảy ra: các đường ống có thể nhảy hoặc vỡ. Hơn nữa, môi trường xung quanh đường ống có thể bị tổn hại vô thời hạn do tiếp xúc. Rõ ràng, bảo vệ đường ống là rất quan trọng đối với tính toàn vẹn và thành công lâu dài của đường ống.
Nước sâu
Các nhà lãnh đạo trong ngành nhận thấy rằng độ sâu của nước không tác động tiêu cực đến thảm bê tông, vì vậy họ thường xuyên kéo dài độ sâu mà thảm được lắp đặt.
Bonorden cho biết nhiều tấm thảm bê tông hơn đã được sử dụng ở độ sâu “khoảng 5.000 ft,” Bonorden cho biết “Hiện tại, con số đó đang bắt đầu lên tới 7.000 và thậm chí xuống tới 10.000 ft. Chúng cũng có thể được sử dụng cho đến tận bờ biển.”
Cả Premier và Submar đều có các dự án lắp đặt thảm hiện tại ở độ sâu 7.000 ft ở Vịnh Mexico. Submar sẽ vận chuyển thảm trong tháng này đến Keathley Canyon, cách New Orleans khoảng 250 hải lý về phía tây nam.
Tác động môi trường
Ngoài việc được sử dụng để tách đường ống và cắt ngang đường ống, một ưu điểm đáng chú ý khác của việc sử dụng thảm bê tông – và một ưu điểm vượt ra ngoài ngành công nghiệp – là tính thân thiện với môi trường vốn có của sản phẩm. Bê tông được IMCA đánh giá là thân thiện với môi trường và thảm được sử dụng để chống xói mòn bên dưới và xung quanh các đường ống. Trong trường hợp đất bên dưới đường ống bị xói mòn, thảm có thể được sử dụng để bắc qua khu vực đó, do đó ngăn chặn sự xói mòn bên dưới. Nó thường được coi là công nghệ ít gây ảnh hưởng nhất đến các hoạt động và quan trọng không kém là môi trường và thảm thực vật bên dưới và xung quanh thảm.
Ở New Orleans, bờ sông Mississippi đã được lót bằng một dạng thảm bê tông ít nhất là từ những năm 1930 để kiểm soát lũ lụt. Bonorden chỉ ra báo cáo năm ngoái rằng chi nhánh New Orleans của Tập đoàn Kỹ sư Hoa Kỳ một lần nữa lót sông bằng thảm bê tông để duy trì sự ổn định và giữ cho dòng sông không bị chuyển hướng, ước tính rằng nhóm đã làm như vậy từ khoảng những năm 1970 .
Bonorden nói: “Mặc dù không có đường ống nào tham gia, nhưng nó vẫn kiểm soát xói mòn. “Một khi họ nhận ra rằng họ có thể làm điều đó ở các tuyến đường thủy ven biển, nó đã được sử dụng dọc theo bờ biển cho cùng một mục đích.” Roberts của Submar cho biết: “Trong thực tế, bạn không chỉ bảo vệ đường ống. “Bạn cũng đang bảo vệ thiên nhiên khỏi đường ống.”
