海上油田溢油风险防控及防治措施研究
2022-02-15陈同骁徐光达
陈同骁 徐光达
中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300459
引言
经济发展速度的持续加快，加剧了我国对于石油资源的需求程度。近年来，我国开发海上油田的力度不断加大，各类海上油田生产设施、输送管线以及运输船舶等均会存在溢油风险，如果溢油管控存在疏漏，将会引发程度不等的溢油事故，从而对海洋生态环境形成直接影响。因此，为了防止海上油田出现溢油事故，需要对溢油风险防控与防治工作予以足够的重视，加大管控力度，降低溢油事故发生概率，确保海上油田开采工作可以顺利进行。
1 海上油田溢□油事故的危□害
研究表明，海上油田溢油事故的危害可以概括为以下几个方面[1]：①当出现溢油事故后，势必会对海洋生态环境产生影响，并且会威胁海上动物、植物的生命健康，破坏食物链的完整性，致使大量海洋动、植物死亡；②溢油事故出现后，无疑会污染海洋水体环境，随着溢油面积的不断扩大，长年累月的沉积，将会对大气环境产生影响。③一旦出现溢油事故，将会对渔业、旅游业等产业产生影响，影响经济社会发展，甚至会对人类健康以及生活产生负面作用。总之，海上油田溢油事故的危害是具有可持续性的，事故影响十分深远，环境恢复难度大，所以要对海上油田溢油问题予以足够的关注与重视。
2 海上油田溢油风险防控措施
下面将从海上油田设计阶段、施工阶段、生产阶段为出发点，详尽阐述具体海上油田溢油风险防控措施。
2.1 设计阶段风险防控措施
在设计阶段需要做好以下工作：①按照国家规定的标准、规范开展设计工作，注意考虑各类容器、管道等设施的耐腐蚀程度，避免出现漏油问题；②注重完善火灾安全监测系统，当有燃气、原油泄漏问题出现时，保证各类监测设备可以正常工作，及时做出相应的处置动作。③在危险区域设置紧急关断设施，并要合理布局各类安全标志，建立完备的报警系统，及时隔离发生险情的设施，防范溢油问题出现。
2.2 施工阶段风险防控措施
2.2.1 井喷及井涌事故防范措施。在施工阶段，需做好以下工作：①施工前，专业人员应对地层应力进行分析，使钻井液配比更加科学。②注意收集地层资料，为后期施工计划的科学制定提供依据，避免盲目施工。③钻井作业要按照规范要求开展，并将气体探测仪器布置在关键区域。④钻井时，压井液要准备充分，避免出现井喷事故。⑤加强钻井工作管理力度，完善井控管理系统，做好钻井人员培训工作，提升钻井人员综合素质，杜绝事故出现。
2.2.2 完井期间风险防控措施。完井期间的风险防控措施为[2]：①做好各类设备检查工作，避免因设备故障而引发溢油事故。②加大井眼防碰监测力度，指派专人负责进行防撞监测，如有问题及时暂停工作，防止因井眼碰撞而引发溢油事故。③在固井工作中，固井隔离液要合理选择，并对套管是否居中进行检查，提升固井质量。
2.2.3 船舶碰撞风险防范措施。具体要求为：①为防止出现船舶溢油事故，需要提前针对船舶溢油问题制定处置预案，及时向上级部门汇报，并做好溢油事故善后处置工作，将污染程度控制在最低范围。②作业船舶调度工作需要由专业机构负责，避免出现船舶碰撞事故。③当有船舶经过时，需要做好警示工作，禁止无关船舶进入施工区域。④当有恶劣天气时，需要暂停船舶工作。
2.2.4 海底管道、立管风险防控措施。具体为：①管道焊接应由专业人员负责，并且要按照规范要求开展焊接作业。②管道铺设完成后，组织专人进行试压工作，并对管道内部进行清理。③为防止意外撞击，管道要进行挖沟铺设，并做好警示标志。④管道以及立管的选材要考虑腐蚀问题，并要做好外部防腐工作，以免因泄漏而引发溢油事故。
2.3 生产阶段风险防控措施
具体要求为[3]：①在生产阶段，为防范溢油事故，需要定期对各类设备进行检查，保证各类设备具有良好工作状态。②做好生产人员培训工作，提升生产人员专业素质，使其了解正常操作规程，避免因误操作而引发安全事故。③指派专人对管道的腐蚀情况进行监测，并将监测记录进行备案，了解管道腐蚀的变化情况，从而及时处置相关腐蚀问题。④根据实际生产情况，定期添加缓蚀剂，延缓管道腐蚀速率。⑤按照计划对管道进行清洗，并对管道沿线进行巡查，防止管道因碰撞而产生泄漏。⑥监测管道出口端压力变化情况，确保管道处于良好工作状态。⑦做好海域监控工作，并积极对海上钻井平台四周进行巡视，加大船舶管控力度。⑧为加快溢油问题处置速度，需要根据国家要求，完善溢油应急计划，并做好备案工作，提升响应速率。
3 海上油田溢油防治措施
如果海上油田出现溢油事故，可采取物理技术、化学技术以及生物技术进行防治，降低溢油事故对海洋环境的影响，具体为：
3.1 物理 技术
当前，为了加快溢油问题处置速度，可采用物理技术消除海洋中的油污。物理技术大体可分为两种形式，即：物理法与机械装置清洗法。为了降低污染程度，物理法的应用最为常见，缺点则是对乳化类油品的处理存在难度。
3.1.1 清 污船 。清污船主要有3种类型，即：斜板式、吸引式与堤堰式。在处理溢油问题时，可根据溢油面积、油品类别等为参照，挑选出最合理的清污船类型。在解决溢油问题时，海洋环境错综复杂，加之溢油问题需要快速解决，如果选择清污船类型不当，不仅会难以起到清污效果，而且也会增加清污成本。当前，大部分清污船只能在良好的天气环境下工作，可以全天候工作的清污船仍处于研制阶段。
3.1.2 围油栏 。在围油栏的帮助下，其可减缓溢油面积的扩大速度，将溢油区域控制在围栏的界限之内，待时机成熟后再开展回收工作。在众多围栏样式中， 乙烯 柏油 防水 布制作的围油栏最为常见。在围油栏结构中，其主要有3个部分构成，即：浮体 、垂帘和重物。在水面上部，围油栏的浮体可以对溢油起到阻碍作用[4]。浮体下部为垂帘部分，避免溢油从围栏下部溢出。垂帘下部为重物部分，保证围油栏可以在海面上保持稳定状态。但是，如果海面风浪比较大，则围油栏的应用效果也会下降。因此，围油栏大多应用在风浪平静的海湾区域，外海应用比较少。
3.1.3 吸 附剂法 。由于吸附剂具有很好的亲油性，所以可用吸附剂完成溢油吸附回收工作。当前，吸附剂大多有高分子材料、无机材料所构成，并且吸附剂可以反复使用，使用成本低廉。但是，吸附剂仅可用于溢油量比较少的情况，难以在大规模溢油事故中发挥作用。
3.1.4 撇 油法 。在回收溢油过程中，可采用 狐 尾式 、带式 、多片 刮板 式 、水 下 抽吸式 、倾斜板式、刮板式撇油器 进行回收，此类方法便是撇油法。但是，如果油层比较厚，则应用撇油法会导致仍然有油污残留在海面中，回收不够彻底。
3.2 化 学技术
化学技术同样是防治海上油田溢油问题的重要方式，根据应用原理不同，化学技术可分为燃烧法、分散剂法与凝油剂法3个类别。
3.2.1 燃 烧法 。燃烧法应用简单，不需要复杂装置，将化学物品洒在溢油区域，点火燃烧即可。燃烧法的优点是可以将海面中的溢油清除干净，弊端是燃烧会产生污染环境的废气，影响周边环境质量。
3.2.2 分散 剂法 。所谓分散剂法，指的是由亲油基团与亲水基团组成的界面活性剂与海面中的溢油相互接触，亲油基团负责吸引油，使油水之间的界面张力下降，从而为乳状液的形成提供了条件[5]。乳化液的油粒直径更小，并在分散剂的帮助下，极大地增加了油的表面积，将海水与溢油混合得更加充分，加快了生物降解速度，降低溢油事故对海洋环境的威胁。对于分散剂而言，外界条件决定了分散剂的作用效果，如果油膜比较薄，则分散剂的应用效果也会更加突出。研究表明，分散剂的应用，有可能会导致二次污染问题，所以分散剂法在应用前需要深思熟虑。最后，随着研究工作的不断进行，关于低毒性、高效率的分散剂研发已经取得了不错的成绩。
3.2.3 凝 油剂法 。作为一种化学药剂，凝油剂指的是在溢油区域中添加凝油剂，油品可以逐渐凝结为类似果冻状的物质，降低溢油回收工作难度。与其他化学技术相比，凝油剂的毒性比较低，溢油回收效率高。在海况良好条件下，凝油剂法的应用可以降低溢油扩散速度，并且比物理方法更加有效、经济。由于凝油剂法具有诸多优势，所以我国加大了对凝油剂法的研究，并且已经得到良好的验证，应用效果十分显著。
3.3 生物 技术
在防治溢油问题时，可借助天然微生物的降解作用，对溢油进行生物降解，从而将大分子烃类物质分解为小分子烃类，随后再经过化学反应，最终形成无害的物质。与物理、化学技术相比，生物技术的应用成本更低，而且效率高，不会对海洋环境产生破坏作用，生态效益十分显著[6]。此时，便可借助生物技术，将溢油区域的油膜进行生物降解，将其转换为无害的物质。但是，对于生物技术而言，其缺点则是当油膜比较厚，且溢油区域比较大时，生物降解所需要的氧气与营养物质也会更多，从而对细菌的活性产生抑制作用，影响最终的净化效果。根据应用原理不同，生物技术可分为菌种法与营养法两类。
3.3.1 菌种 法 。可用于处理溢油问题的菌种多种多样，但是大体可分为3个类别，即：细菌、酵母菌与真菌。在处理海上油田溢油问题时，可利用菌种法完成对石油的降解工作，加快溢油问题处置速度。当前，菌种法常见的是超级细菌与混合菌群法，但是缺点则是当海面状况比较差，或者风浪比较大时，会对菌种法的降解效果产生影响。
3.3.2 营养 剂法 。通常来说，海洋中的氮源、磷源比较匮乏，所以难以将海面上漂浮的油品转化为无毒、无害的物质。因此，为了加快溢油降解速度，需要将营养剂添加到溢油区域，使海水中的微生物得到充足的营养，增加微生物繁殖速度，提升溢油降解速率。营养剂具有很好的亲油性，并且可以与油膜一同漂浮在海面，为微生物提供长效的肥料。营养剂法的缺点则是当大量营养剂倾倒在海水中，将会导致海藻大量繁殖，使海水富营养化，从而形成赤潮现象。
4 结束语
改革开放的不断深入，各行各业均得到了迅猛发展，从而导致对于油气资源的需求加大。近年来，为了改善我国能源结构，解决能源短缺问题，我国加大了对海上油田的开发力度，极大地弥补了我国能源缺口。但是，在海上油田开发过程中，溢油问题的出现会对油田开采工作产生影响，并且也会污染海洋生态环境。因此，为了降低溢油问题发生概率，需要在了解溢油危害的基础上，积极分析溢油问题出现的原因，并要制定出科学、合理的海上油田溢油风险防控及防治措施，第一时间处置溢油问题，降低溢油事故对海洋生态环境的威胁，对推动海上油田开发规模不断扩大具有十分重要的意义。
