海上油田溢油風(fēng)險(xiǎn)防控及防治措施研究

陳同驍 徐光達(dá)

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300459

引言

經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的持續(xù)加快，加劇了我國對(duì)于石油資源的需求程度。近年來，我國開發(fā)海上油田的力度不斷加大，各類海上油田生產(chǎn)設(shè)施、輸送管線以及運(yùn)輸船舶等均會(huì)存在溢油風(fēng)險(xiǎn)，如果溢油管控存在疏漏，將會(huì)引發(fā)程度不等的溢油事故，從而對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境形成直接影響。因此，為了防止海上油田出現(xiàn)溢油事故，需要對(duì)溢油風(fēng)險(xiǎn)防控與防治工作予以足夠的重視，加大管控力度，降低溢油事故發(fā)生概率，確保海上油田開采工作可以順利進(jìn)行。

1 海上油田溢□油事故的?！鹾?/h2>

研究表明，海上油田溢油事故的危害可以概括為以下幾個(gè)方面[1]：①當(dāng)出現(xiàn)溢油事故后，勢(shì)必會(huì)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，并且會(huì)威脅海上動(dòng)物、植物的生命健康，破壞食物鏈的完整性，致使大量海洋動(dòng)、植物死亡；②溢油事故出現(xiàn)后，無疑會(huì)污染海洋水體環(huán)境，隨著溢油面積的不斷擴(kuò)大，長(zhǎng)年累月的沉積，將會(huì)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生影響。③一旦出現(xiàn)溢油事故，將會(huì)對(duì)漁業(yè)、旅游業(yè)等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生影響，影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，甚至?xí)?duì)人類健康以及生活產(chǎn)生負(fù)面作用?？傊?，海上油田溢油事故的危害是具有可持續(xù)性的，事故影響十分深遠(yuǎn)，環(huán)境恢復(fù)難度大，所以要對(duì)海上油田溢油問題予以足夠的關(guān)注與重視。

2 海上油田溢油風(fēng)險(xiǎn)防控措施

下面將從海上油田設(shè)計(jì)階段、施工階段、生產(chǎn)階段為出發(fā)點(diǎn)，詳盡闡述具體海上油田溢油風(fēng)險(xiǎn)防控措施。

2.1 設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)防控措施

在設(shè)計(jì)階段需要做好以下工作：①按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范開展設(shè)計(jì)工作，注意考慮各類容器、管道等設(shè)施的耐腐蝕程度，避免出現(xiàn)漏油問題；②注重完善火災(zāi)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)有燃?xì)?、原油泄漏問題出現(xiàn)時(shí)，保證各類監(jiān)測(cè)設(shè)備可以正常工作，及時(shí)做出相應(yīng)的處置動(dòng)作。③在危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置緊急關(guān)斷設(shè)施，并要合理布局各類安全標(biāo)志，建立完備的報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)隔離發(fā)生險(xiǎn)情的設(shè)施，防范溢油問題出現(xiàn)。

2.2 施工階段風(fēng)險(xiǎn)防控措施

2.2.1 井噴及井涌事故防范措施。在施工階段，需做好以下工作：①施工前，專業(yè)人員應(yīng)對(duì)地層應(yīng)力進(jìn)行分析，使鉆井液配比更加科學(xué)。②注意收集地層資料，為后期施工計(jì)劃的科學(xué)制定提供依據(jù)，避免盲目施工。③鉆井作業(yè)要按照規(guī)范要求開展，并將氣體探測(cè)儀器布置在關(guān)鍵區(qū)域。④鉆井時(shí)，壓井液要準(zhǔn)備充分，避免出現(xiàn)井噴事故。⑤加強(qiáng)鉆井工作管理力度，完善井控管理系統(tǒng)，做好鉆井人員培訓(xùn)工作，提升鉆井人員綜合素質(zhì)，杜絕事故出現(xiàn)。

2.2.2 完井期間風(fēng)險(xiǎn)防控措施。完井期間的風(fēng)險(xiǎn)防控措施為[2]：①做好各類設(shè)備檢查工作，避免因設(shè)備故障而引發(fā)溢油事故。②加大井眼防碰監(jiān)測(cè)力度，指派專人負(fù)責(zé)進(jìn)行防撞監(jiān)測(cè)，如有問題及時(shí)暫停工作，防止因井眼碰撞而引發(fā)溢油事故。③在固井工作中，固井隔離液要合理選擇，并對(duì)套管是否居中進(jìn)行檢查，提升固井質(zhì)量。

2.2.3 船舶碰撞風(fēng)險(xiǎn)防范措施。具體要求為：①為防止出現(xiàn)船舶溢油事故，需要提前針對(duì)船舶溢油問題制定處置預(yù)案，及時(shí)向上級(jí)部門匯報(bào)，并做好溢油事故善后處置工作，將污染程度控制在最低范圍。②作業(yè)船舶調(diào)度工作需要由專業(yè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，避免出現(xiàn)船舶碰撞事故。③當(dāng)有船舶經(jīng)過時(shí)，需要做好警示工作，禁止無關(guān)船舶進(jìn)入施工區(qū)域。④當(dāng)有惡劣天氣時(shí)，需要暫停船舶工作。

2.2.4 海底管道、立管風(fēng)險(xiǎn)防控措施。具體為：①管道焊接應(yīng)由專業(yè)人員負(fù)責(zé)，并且要按照規(guī)范要求開展焊接作業(yè)。②管道鋪設(shè)完成后，組織專人進(jìn)行試壓工作，并對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行清理。③為防止意外撞擊，管道要進(jìn)行挖溝鋪設(shè)，并做好警示標(biāo)志。④管道以及立管的選材要考慮腐蝕問題，并要做好外部防腐工作，以免因泄漏而引發(fā)溢油事故。

2.3 生產(chǎn)階段風(fēng)險(xiǎn)防控措施

具體要求為[3]：①在生產(chǎn)階段，為防范溢油事故，需要定期對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行檢查，保證各類設(shè)備具有良好工作狀態(tài)。②做好生產(chǎn)人員培訓(xùn)工作，提升生產(chǎn)人員專業(yè)素質(zhì)，使其了解正常操作規(guī)程，避免因誤操作而引發(fā)安全事故。③指派專人對(duì)管道的腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)記錄進(jìn)行備案，了解管道腐蝕的變化情況，從而及時(shí)處置相關(guān)腐蝕問題。④根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，定期添加緩蝕劑，延緩管道腐蝕速率。⑤按照計(jì)劃對(duì)管道進(jìn)行清洗，并對(duì)管道沿線進(jìn)行巡查，防止管道因碰撞而產(chǎn)生泄漏。⑥監(jiān)測(cè)管道出口端壓力變化情況，確保管道處于良好工作狀態(tài)。⑦做好海域監(jiān)控工作，并積極對(duì)海上鉆井平臺(tái)四周進(jìn)行巡視，加大船舶管控力度。⑧為加快溢油問題處置速度，需要根據(jù)國家要求，完善溢油應(yīng)急計(jì)劃，并做好備案工作，提升響應(yīng)速率。

3 海上油田溢油防治措施

如果海上油田出現(xiàn)溢油事故，可采取物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)以及生物技術(shù)進(jìn)行防治，降低溢油事故對(duì)海洋環(huán)境的影響，具體為：

3.1 物理 技術(shù)

當(dāng)前，為了加快溢油問題處置速度，可采用物理技術(shù)消除海洋中的油污。物理技術(shù)大體可分為兩種形式，即：物理法與機(jī)械裝置清洗法。為了降低污染程度，物理法的應(yīng)用最為常見，缺點(diǎn)則是對(duì)乳化類油品的處理存在難度。

3.1.1 清 污船 。清污船主要有3種類型，即：斜板式、吸引式與堤堰式。在處理溢油問題時(shí)，可根據(jù)溢油面積、油品類別等為參照，挑選出最合理的清污船類型。在解決溢油問題時(shí)，海洋環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，加之溢油問題需要快速解決，如果選擇清污船類型不當(dāng)，不僅會(huì)難以起到清污效果，而且也會(huì)增加清污成本。當(dāng)前，大部分清污船只能在良好的天氣環(huán)境下工作，可以全天候工作的清污船仍處于研制階段。

3.1.2 圍油欄 。在圍油欄的幫助下，其可減緩溢油面積的擴(kuò)大速度，將溢油區(qū)域控制在圍欄的界限之內(nèi)，待時(shí)機(jī)成熟后再開展回收工作。在眾多圍欄樣式中， 乙烯 柏油 防水 布制作的圍油欄最為常見。在圍油欄結(jié)構(gòu)中，其主要有3個(gè)部分構(gòu)成，即：浮體 、垂簾和重物。在水面上部，圍油欄的浮體可以對(duì)溢油起到阻礙作用[4]。浮體下部為垂簾部分，避免溢油從圍欄下部溢出。垂簾下部為重物部分，保證圍油欄可以在海面上保持穩(wěn)定狀態(tài)。但是，如果海面風(fēng)浪比較大，則圍油欄的應(yīng)用效果也會(huì)下降。因此，圍油欄大多應(yīng)用在風(fēng)浪平靜的海灣區(qū)域，外海應(yīng)用比較少。

3.1.3 吸 附劑法 。由于吸附劑具有很好的親油性，所以可用吸附劑完成溢油吸附回收工作。當(dāng)前，吸附劑大多有高分子材料、無機(jī)材料所構(gòu)成，并且吸附劑可以反復(fù)使用，使用成本低廉。但是，吸附劑僅可用于溢油量比較少的情況，難以在大規(guī)模溢油事故中發(fā)揮作用。

3.1.4 撇 油法 。在回收溢油過程中，可采用 狐 尾式 、帶式 、多片 刮板 式 、水 下 抽吸式 、傾斜板式、刮板式撇油器 進(jìn)行回收，此類方法便是撇油法。但是，如果油層比較厚，則應(yīng)用撇油法會(huì)導(dǎo)致仍然有油污殘留在海面中，回收不夠徹底。

3.2 化 學(xué)技術(shù)

化學(xué)技術(shù)同樣是防治海上油田溢油問題的重要方式，根據(jù)應(yīng)用原理不同，化學(xué)技術(shù)可分為燃燒法、分散劑法與凝油劑法3個(gè)類別。

3.2.1 燃 燒法 。燃燒法應(yīng)用簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜裝置，將化學(xué)物品灑在溢油區(qū)域，點(diǎn)火燃燒即可。燃燒法的優(yōu)點(diǎn)是可以將海面中的溢油清除干凈，弊端是燃燒會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的廢氣，影響周邊環(huán)境質(zhì)量。

3.2.2 分散 劑法 。所謂分散劑法，指的是由親油基團(tuán)與親水基團(tuán)組成的界面活性劑與海面中的溢油相互接觸，親油基團(tuán)負(fù)責(zé)吸引油，使油水之間的界面張力下降，從而為乳狀液的形成提供了條件[5]。乳化液的油粒直徑更小，并在分散劑的幫助下，極大地增加了油的表面積，將海水與溢油混合得更加充分，加快了生物降解速度，降低溢油事故對(duì)海洋環(huán)境的威脅。對(duì)于分散劑而言，外界條件決定了分散劑的作用效果，如果油膜比較薄，則分散劑的應(yīng)用效果也會(huì)更加突出。研究表明，分散劑的應(yīng)用，有可能會(huì)導(dǎo)致二次污染問題，所以分散劑法在應(yīng)用前需要深思熟慮。最后，隨著研究工作的不斷進(jìn)行，關(guān)于低毒性、高效率的分散劑研發(fā)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

3.2.3 凝 油劑法 。作為一種化學(xué)藥劑，凝油劑指的是在溢油區(qū)域中添加凝油劑，油品可以逐漸凝結(jié)為類似果凍狀的物質(zhì)，降低溢油回收工作難度。與其他化學(xué)技術(shù)相比，凝油劑的毒性比較低，溢油回收效率高。在海況良好條件下，凝油劑法的應(yīng)用可以降低溢油擴(kuò)散速度，并且比物理方法更加有效、經(jīng)濟(jì)。由于凝油劑法具有諸多優(yōu)勢(shì)，所以我國加大了對(duì)凝油劑法的研究，并且已經(jīng)得到良好的驗(yàn)證，應(yīng)用效果十分顯著。

3.3 生物 技術(shù)

在防治溢油問題時(shí)，可借助天然微生物的降解作用，對(duì)溢油進(jìn)行生物降解，從而將大分子烴類物質(zhì)分解為小分子烴類，隨后再經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，最終形成無害的物質(zhì)。與物理、化學(xué)技術(shù)相比，生物技術(shù)的應(yīng)用成本更低，而且效率高，不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境產(chǎn)生破壞作用，生態(tài)效益十分顯著[6]。此時(shí)，便可借助生物技術(shù)，將溢油區(qū)域的油膜進(jìn)行生物降解，將其轉(zhuǎn)換為無害的物質(zhì)。但是，對(duì)于生物技術(shù)而言，其缺點(diǎn)則是當(dāng)油膜比較厚，且溢油區(qū)域比較大時(shí)，生物降解所需要的氧氣與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也會(huì)更多，從而對(duì)細(xì)菌的活性產(chǎn)生抑制作用，影響最終的凈化效果。根據(jù)應(yīng)用原理不同，生物技術(shù)可分為菌種法與營(yíng)養(yǎng)法兩類。

3.3.1 菌種 法 ?？捎糜谔幚硪缬蛦栴}的菌種多種多樣，但是大體可分為3個(gè)類別，即：細(xì)菌、酵母菌與真菌。在處理海上油田溢油問題時(shí)，可利用菌種法完成對(duì)石油的降解工作，加快溢油問題處置速度。當(dāng)前，菌種法常見的是超級(jí)細(xì)菌與混合菌群法，但是缺點(diǎn)則是當(dāng)海面狀況比較差，或者風(fēng)浪比較大時(shí)，會(huì)對(duì)菌種法的降解效果產(chǎn)生影響。

3.3.2 營(yíng)養(yǎng) 劑法 。通常來說，海洋中的氮源、磷源比較匱乏，所以難以將海面上漂浮的油品轉(zhuǎn)化為無毒、無害的物質(zhì)。因此，為了加快溢油降解速度，需要將營(yíng)養(yǎng)劑添加到溢油區(qū)域，使海水中的微生物得到充足的營(yíng)養(yǎng)，增加微生物繁殖速度，提升溢油降解速率。營(yíng)養(yǎng)劑具有很好的親油性，并且可以與油膜一同漂浮在海面，為微生物提供長(zhǎng)效的肥料。營(yíng)養(yǎng)劑法的缺點(diǎn)則是當(dāng)大量營(yíng)養(yǎng)劑傾倒在海水中，將會(huì)導(dǎo)致海藻大量繁殖，使海水富營(yíng)養(yǎng)化，從而形成赤潮現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

改革開放的不斷深入，各行各業(yè)均得到了迅猛發(fā)展，從而導(dǎo)致對(duì)于油氣資源的需求加大。近年來，為了改善我國能源結(jié)構(gòu)，解決能源短缺問題，我國加大了對(duì)海上油田的開發(fā)力度，極大地彌補(bǔ)了我國能源缺口。但是，在海上油田開發(fā)過程中，溢油問題的出現(xiàn)會(huì)對(duì)油田開采工作產(chǎn)生影響，并且也會(huì)污染海洋生態(tài)環(huán)境。因此，為了降低溢油問題發(fā)生概率，需要在了解溢油危害的基礎(chǔ)上，積極分析溢油問題出現(xiàn)的原因，并要制定出科學(xué)、合理的海上油田溢油風(fēng)險(xiǎn)防控及防治措施，第一時(shí)間處置溢油問題，降低溢油事故對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的威脅，對(duì)推動(dòng)海上油田開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大具有十分重要的意義。