输油管道水面溢油应急预案编制研究

2018-05-03杨洋洋周志国丁禄彬

安全、健康和环境 2018年3期

杨洋洋，周志国，谢谚，丁禄彬，闫茜

(中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛 266071)

长输油品管道具有管径大、距离长、输送量大等特点，管道老化、腐蚀、社会活动影响及地质灾害破坏等因素往往不利于长输管道安全稳定运行。如2009年，某公司成品油管道发生泄漏，约150 t柴油泄漏入黄河最大的支线——渭河，造成严重的水体环境污染。2013年，某公司所辖成品油长输管道，由于不法分子打孔盗油，约40 t成品油泄漏入江西潦河，造成江西永修县城停水，约6万人用水受影响。与输油管道泄漏发生在陆地上相比，泄漏油品一旦进入河流，由于水流较快、溢油不易围控收集，并且不同河流风险特点不一致，对溢油应急处置要求也不尽相同。因此，针对管道溢油事故特点，研究编制具有较强科学性和可操作性的水面溢油环境应急预案，即“一河一案”，对应提高溢油应急处置水平，降低溢油事故影响后果，具有十分重要意义。

1 管道应急预案编制研究现状及存在的问题

关于环境应急预案编制，我国目前仅在2010年发布了《石油化工企业环境应急预案编制指南(环办[2010]10号)》(以下简称“指南”)。该指南主要用于指导石化编制综合预案，对于现场处置的堵漏、防渗、防污染扩散等内容，要求不多，不适用管道溢油应急预案编制。

在文献研究方面，相关学者和企业专家对石油化工企业应急预案研究较多[1-3]，针对管道专业事故应急预案编制研究仍是少数。李旦杰等[4]对成品油管道企业突发事件应急预案编制过程中容易出现的问题进行了探讨，提出编写预案应采取的相关措施，但是未明确预案编制具体要求及方法。张琪等[5]从应急演练的准备、实施到效果评价的环节中，对管道施工单位开展应急演练应该注意的问题进行阐述，未涉及管道运行阶段事故漏油的应急处置环节。高峰等[6]对浅水区海底油气管道应急抢修预案建立进行了研究，主要针对海底泄漏管道封堵，没有包括水面溢油应急处置等内容。因此，目前针对陆上输油管道油品泄漏进入河流等事故应急预案编制研究仍存在缺失。

2 输油管道水面溢油应急预案编制程序

2.1 信息收集

2.1.1管道基础信息

包括管道建设运行情况、地理位置、输送油品物性及输送量、管径、站场及阀室设置情况、沿线穿跨越情况、管道隐患及整改情况等。

2.1.2管道沿线地质及环境状况

管道沿线地质情况如何，历史上是否发生过滑坡、泥石流等地质灾害；管道沿线涉及到的水体、大气、生态等环境功能，重点收集管道穿(跨)越或事故状况下可能影响到的河流信息，还包括管道周边人口分布及社会活动情况等。

同时，还要收集管道附近沟、渠等环境通道，重点分析管道漏油通过沟、渠等环境通道影响下游河流、湖泊等的风险。

2.1.3管道历史事故情况

收集管道历史事故发生情况，分析其原因及经验教训，排查曾导致管道事故的隐患是否已完全整改。

2.1.4环境应急资源信息

首先，收集管道沿线输油站及重要管段现场配置的各类应急物资情况，明确各类应急装备与物资种类、数量等；其次，调研周边可利用的社会资源，包括专业化溢油应急服务公司、政府机构及其他社会单位可利用的应急物资与装备信息。

2.2 环境风险分析

2.2.1环境敏感目标识别

根据收集到的环境状况信息，识别是否涉及环境敏感区。对于识别出的环境敏感区，进一步收集敏感区经纬度、距离、相对方位、规模、联系人及电话等信息，分析事故状况下可能的影响途径。

2.2.2管道溢油量估算

输油管道油品泄漏一般包括针孔持续泄漏和破裂一次性泄漏两种情形，其中后者泄漏量大，造成的环境影响较大。为保障溢油事故可控，可以按管道破裂的情形进行泄漏量计算和开展应急准备。

对于管道破裂引起的管道泄漏，可参考美国矿业管理部MMS2002-033《管道油品泄漏量估算导则》，计算管线出现破裂事故时油品泄漏量。

Vrel=0.1781·Vpipe·frel·fGOR+Vpre-shut

式中：Vrel——油品泄漏量，bbl(1bbl=0.14 t)；

Vpipe——管段体积，ft3(1 m3=35.315 ft3)；

frel——最大泄漏率；

fGOR——压力衰减系数；

Vpre-shut——截断阀关闭前泄漏量，bbl。

2.3 溢油拦截点及路线规划

可能溢油拦截点选择的一般原则：管道穿(跨)越河流处，以及其他河流可能的溢油点下游，有道路及桥梁可以到达的地方；可以根据日常巡线或借助GIS等信息手段，提前确定可能的溢油拦截点及到达路线，再结合现场调研确定有效溢油拦截点及路线。

2.4 现场调研

首先，调研管道站场或应急物资储备点至可能的溢油拦截点路线，应关注道路状况是否适合装载溢油应急设备的车辆通行，是否存在修路等导致道路封锁的情况，到达拦截点所需时间等；其次，重点调研溢油拦截点两侧是否可以下到河流岸边进行溢油拦截、回收工作，桥上下游附近有无码头等合适作业场所；地形、地貌是否有利于布放及使用溢油应急设备进行作业。如具备上述条件，则可以作为有效拦截点。此外，还应该关注拦截点附近河道宽度、水流速度等状况，这将影响所需围油栏等溢油应急物资类型及数量等。

2.5 溢油应急物资要求评估

根据可能的溢油量及现场调研情况，确定溢油应急所需各类应急物资数量，并与企业现有应急物资进行对比，评估公司现有应急资源能否满足溢油应急需要。对于不能满足的情况，企业应进一步制定物资采购计划，或与有溢油应急能力的专业公司建立联动关系，补足缺口。重点评估溢油围控及回收能力，即所需围油栏、收油机。

2.5.1收油机选择

可以按照表1的原则确定适用于内陆水域现场的收油机(表中：○好，▼一般，●差，√可以)。

表1 内陆水域收油机对照

对于溢油回收能力的评估，可以参照OPA 90《美国油污染法案》的要求，按照收油机每天工作24 h，20%利用率，2～3天完成溢油回收进行计算配置。

2.5.2围油栏选择

围油栏按照结构形式主要可以分为固体浮子围油栏、充气围油栏、篱笆式围油栏，其中篱笆式围油栏又根据浮子的不同分为长条形围油栏和半球形浮子围油栏。

可以根据溢油现场情况，结合表2初步判定所需围油栏种类。

表2 围油栏在不同环境下使用情况

对于围油栏所需长度，取决于应用环境、布设方式、布设角度等因素，可按照表3进行配备。

此外，还应该根据实际情况配备溢油应急所需的围油栏布放舵、吊车、收油囊、消油剂、收油船等。

3 输油管道水面溢油应急预案编制举例

针对某输油管道穿越河流可能造成的水上溢油事故，编制水面溢油应急预案。

3.1 管道穿越及河流信息

某原油管道以定向钻形式穿越A河，穿越长度496 m，河流水面宽度约50 m。

A河积水面积8 193 832 m2，河流长45 km，流量300 m3/s。根据相关评价报告，A河按照5年一遇排涝标准，平均流速是0.49 m/s，按照20年一遇防洪标准，平均流速是0.44 m/s。

表3 围油栏布放与选用原则

3.2 环境风险分析

3.2.1环境敏感目标信息

A河为所在市饮用水水源地二级保护区，穿越段距下游取水口4.5 km。

3.2.2管道溢油量估算

该原油管道直径为914 mm，设计输油能力为2 000×104t/a。输油管道在A河两侧最近阀室间距为15.2 km，均为手动阀室。

管道运行控制采用SCADA系统，根据管道单位油品输送工程的长期运行经验，在发生管道破裂后，一般情况下，自动阀可在1 min内关闭，手动截断阀可以在15 min内完全关闭。同时，结合管道实际情况，最大泄漏率frel取0.1，压力衰减系数fGOR取0.25，参考美国矿业管理部MMS2002-033，计算A河穿越管段出现破裂事故时油品泄漏量为287 t。

3.3 环境应急资源

3.3.1溢油应急资源要求评估

对于溢油回收能力，参照OPA 90《美国油污染法案》的要求，按照收油机每天工作24 h，20%利用率，2天完成287 t溢油回收进行计算，所需溢油回收能力约30 t/h。

对于围油栏长度，根据流速(约0.49 m/s)和水面宽度(约50 m)信息，按照布放两道围油栏考虑，每个溢油拦截点约需要围油栏50 m×1.4×2=140 m。可根据实际情况进行调整。

3.3.2企业现有应急资源情况

管道输油站配备了2 000 m围油栏，能满足多个溢油拦截点的溢油围控要求。对于溢油回收，站内仅配置了1台15 m3/h的收油机，依靠自身力量无法满足溢油处置要求，事故状况下需要紧急调用其他单位收油机才能满足应急需要。

3.4 溢油拦截点信息

经过现场调研，管道穿越A河发生水上溢油时，下游有3个溢油拦截点可以利用，具体见表4(水流到达各拦截点的时间按照5年一遇排涝标准，平均流速0.49 m/s计算，根据河流季节变化情况，实际到达各拦截点的时间应相应调整；溢油应急设备到达时间包括装车时间约30 min及从输油站到拦截点路上时间)。在第3拦截点后约260 m，A河汇入下游河流，一旦溢油越过第3拦截点进入下游河流，则应根据下游河流溢油应急预案开展现场处置。

表4 A河溢油拦截点信息

3.4.1第1拦截点(图1)

第1拦截点位于穿越点下游的A桥，该点离管道穿越点约4.860 km，A桥水面宽约40 m，现场水流较缓，桥上游附近有数个引水渠。

图1 第1拦截点示意

3.4.2第2拦截点(图2)

第2拦截点位于穿越点下游的B桥，该点离管道穿越点约12.550 km。现场水面宽约45 m，桥下游南岸有一小型码头，平坦开阔，可用于开展应急收油作业。

图2 第2拦截点示意

3.4.3第3拦截点(图3)

第3拦截点位于穿越点下游的C桥，该点离管道穿越点约13.380 km，现场水面宽约45 m。

4 结语

环境应急预案是提高管道突发事故环境应急能力、降低环境危害的有效手段。目前，国家尚未发布统一、规范的管道应急预案编制指南，针对河流水面溢油的管道环境应急预案编制研究也存在不足。本文结合输油管道水面溢油风险特点，研究提出的“一河一案”编制工作程序，主要包括信息收集、环境风险识别与评估、溢油拦截的及路线规划、现场调研、溢油应急物资要求评估等环节，其中，核心内容是有效溢油拦截点的确定及溢油应急物资的评估。陆上输油管道“一河一案”编制以后，应定期进行演练，并根据实际情况及时修订、完善，不断提高环境应急预案的实用性与可操作性。