海洋防结垢系统及方法技术方案

本文描述了地震等浮电缆的防生物结垢的套壳，所述防生物结垢的套壳包括含有疏水改性的基础聚合物的聚合物体系，所述疏水改性的基础聚合物包含具有聚合物骨架和与所述基础聚合物的所述骨架连接的疏水性衍生化的扩链剂的基础聚合物，其中疏水性衍生化的扩链剂含有疏水部分。所述防结垢的套壳包含用于防止表面生物结垢的疏水性表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域是提供减少海洋设备的生物结垢的领域。特别地，提供防止海洋地震等浮电缆的生物结垢的方法和系统。本专利技术尤其涉及经由地震方法的分析，但也可应用于在海洋环境中实施地震数据采集的任何领域。
技术介绍
在海洋地震数据采集过程中，传感器网络(最典型的是水听器、地震检波器或加速器)被部署在水体表面或水体表面下方。例如，水听器沿管状电缆分布以形成通常称为“地震等浮电缆”的线性的声波天线。一般情况下，称为地震阵列的这些地震等浮电缆网络由海洋船舶拖曳。地震阵列可以包含多达10个或更多的单个等浮电缆，其中各等浮电缆的长度可达10公里。地震探测活动可安排持续数月且通常一艘船可能在一个地理位置花费一段活动·时间，然后移动到新的位置以开始另一地震数据采集阶段。考虑到等浮电缆网络的长度，应尽可能避免将等浮电缆收回到船上(通过卷取)，因为这一过程的运行困难且费时。这导致等浮电缆阵列需连续浸泡在水中几个月，通常为6-12个月。此外，等浮电缆在水面以下约5米的深度被拖曳，并且以几乎不超过5公里/小时的速度被拖曳。因此，地震等浮电缆很容易发生海洋生物，如“软泥”和“藤壶”等的结垢。图I显示了在墨西哥湾部署一段时间后被藤壶结垢的地震等浮电缆。地震等浮电缆的结垢可产生以下几个问题I、地震等浮电缆阻力的增加，其导致油耗的增加。2、等浮电缆质量的增加可因应力部件上应变的增加而导致直接和间接损坏。3由生物结垢产生流体力学流动噪声，其在严重的情形下可降低采集系统的声学Ih -噪比性能。4、因为需要部署工作艇以利用刮削设备人工去除结垢生物，使人员处于危险中。这个过程非常耗时且导致经济上代价高昂的生产时间损失。此外，由于用于物理去除结垢生物的手持设备的锋利性质，该过程往往伴有对地震等浮电缆完整性的破坏。典型的地震等浮电缆包括全部设置在聚氨酯套壳内的传感器、加强件和封装的电缆(cabling housed)。套壳可由挤出的柔性聚氨酯管道层或类似物制造，其起到保护等浮电缆的组件免受海洋环境影响的作用。正是此套壳的外表面提供了适合生物结垢(如藤壶定殖等等)的表面。虽然套壳材料，如聚氨酯，通常难以化学或生物地粘附，但生物结垢，尤其是藤壶的结垢，仍然是海洋地震行业中的问题。在藤壶定殖过程中由几个达到高潮的步骤。一旦等浮电缆表面浸没在水中，其立即被薄的主要由蛋白质和其他溶解的有机分子构成的“条件化”膜覆盖。这一步骤之后是单一浮游菌的粘附。一旦附着，细菌开始产生外多糖(“EPS”)层，这导致形成细菌间网络和增强对浸没的地震等浮电缆表面的粘附。这个过程通常被称为是微结垢(miCTo-fouling)并导致在等浮电缆上形成生物膜。微结垢过程被认为对随后大结垢生物(如藤壶)的快速定殖具有巨大贡献，因为富生物质的生物膜提供了容易利用的食物来源。长期以来，防结垢涂料一直是防止钢壳船只结垢的最有效的方法。在这些涂料中，由涂料释放(浸出)杀生物剂或重金属化合物，如三丁基氧化锡("TBTO")，以抑制微生物附着。通常，这些涂料是带有与聚合物酯键连接的三丁基锡基团的丙烯酸聚合物构成。有机锡部分具有生物杀灭性能且对于附着的生物体为剧毒的。TBT化合物是史上最有效的预防生物结垢的化合物，其提供多达几年的保护。不幸的是，三丁基锡化合物对非目标海洋生物体也是有毒的。此外，三丁基锡化合物在水里不可生物降解，其结果是该化合物可在水中积聚并危害环境。因此，国际海事组织(“MO”)于2003年禁止使用三丁基锡化合物，并要求到2008年在全球清除所有TBT涂料。因此已经寻求总毒性低得多并因此更符合环保要求的替代策略。在地震行业中，防止用于采集地震数据的地震等浮电缆生物结垢的系统和方法包括将杀生物剂结合到等浮电缆皮中并在等浮电缆皮上涂布涂料或将涂层附着到等浮电缆皮上；地震等浮电缆的皮通常是包围地震等浮电缆的传感器系统的聚氨酯层/封套。如此，地震等浮电缆的防结垢策略的产生先前主要集中在两种不同的方式上。·地震等浮电缆的防止结垢的第一总策略是基于将杀生物剂结合到聚氨酯皮中。已知广泛的化学物质性质上是抗微生物的。这些抗微生物的化学物质包括各种聚合物(如环氧乙烷、聚丙烯酰胺)、季铵盐(如苯扎氯铵)和有机化合物(如敌草隆)。对于地震等浮电缆，具有抗定栖在管表面上的生物体的生物活性的化合物已结合到聚氨酯管中，并因此这些化学物质作为定栖后的策略起作用。使用杀生物剂的防结垢方法的一个问题是，虽然杀生物剂杀死等浮电缆表面上的生物体，但该生物体不会被去除。如此，在等浮电缆上仍然保持生物结垢的表面，其可能起到持续结垢的定殖起始点的作用。第二种方法涉及将基于硅氧烷的涂层施加到浮电缆表面皮上，所述涂层由于产生疏水性的/高接触角的等浮电缆表面而起到防止初始粘附的作用，或有助于去除大的结垢生物体。硅氧烷具有使其可用作为防结垢涂层的独特性质。基于硅氧烷的涂层通常是基于将聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)引入涂布到地震等浮电缆表面的涂层中。PDMS包含产生低表面能(20-24mJ/m2)的甲基(CH3)侧链，和产生极低弹性模量( I兆帕)的硅氧(_Si_0)主链连接。PDMS的这两种性质被认为对于硅氧烷涂层的低粘附性能是关键的。典型的地震等浮电缆皮包含聚氨酯，这是一种很难用化学或物理方法附着现有技术的疏水的/高接触角防结垢涂层的基材。解决硅氧烷聚合物与聚氨酯的化学粘附以及聚合物涂层随着老化而导致的分解/破坏的问题的方法是基于将中间层(连接涂层)应用到聚氨酯上，然后施加通过热固化工艺粘附到中间连接涂层上的硅氧烷弹性体涂层。然而，在现场试验中，虽然证明以这种方式施加于等浮电缆皮上的硅氧烷外层在短期内防止藤壶结垢，但在一段时间后，观察到硅氧烷弹性体涂层的脱层。此外,在现场试验中，在地震激发(seismic shooting)之前和之后将等浮电缆收卷到船舶上和将等浮电缆从船舶上卷放到海中的操作过程中涂层与聚氨酯管的脱层加重了。硅氧烷涂层与聚氨酯等浮电缆皮分层的倾向是是由于涂层固有的低耐磨性造成的涂层内在性质。值得注意的是，在分层最为明显的区域中，观察到了等浮电缆表面的快速藤壶定殖。事实上，层压硅氧烷聚合物涂层的现有技术方法在长期运行中实际上增加了生物结垢。如以上所讨论的，以前解决等浮电缆的生物结垢问题的方法已将涂层或涂料施加到等浮电缆皮上。将涂层和涂料施加到等浮电缆上已经进行，因为涂料和涂层可直接施加于形成的等浮电缆套壳/皮上，且如此，特别地不存在关于涂层和/或涂料与等浮电缆皮的成分相互作用，对等浮电缆皮的制造产生不良影响，降低等浮电缆皮的耐用性/有效性和/或与地震等浮电缆的内部元件相互作用的问题；例如，许多地震等浮电缆包含作为等浮电缆中的孔隙填充材料的煤油且煤油可能不利地与涂层或涂料的成分发生相互作用。作为解决生物结垢问题的方案，施加涂层和涂料于地震等浮电缆的皮上并不是有效的，因为在现场条件下这种涂层和涂料发生分解/解体/脱层。专利技术概述在本专利技术的一种实施方式中，提供了地震等浮电缆的抗生物结垢的套壳，所述抗生物结垢的套壳包含聚合物体系，该聚合物系统包含疏水改性的基础聚合物，所述疏水改性的基础聚合物包含具有骨架和与所述基础聚合物的骨架连接的疏水性扩链剂和/或疏水性衍生化的扩链剂的基础聚合物，其中所述疏水性扩链剂/疏水性衍生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·S·哈茨霍恩，G·J·塔斯廷，J·汉纳，D·内瑟，
申请(专利权)人：格库技术有限公司，
类型：发明
国别省市：