【文章內(nèi)容簡介】 會發(fā)生漏油現(xiàn)象，在陸地石油勘探和開發(fā)的過程中，以及石油煉制及運儲過程中由于意外事故或操作失誤，也會造成石油從作業(yè)現(xiàn)場或儲器里外泄，溢油流向地面、水面、海灘或海面，造成不同程度的環(huán)境污染和生態(tài)災(zāi)難 [5]。 海洋溢油污染可分為船舶溢油污染和海上油氣田溢油污染兩大類。 船舶溢油污染的原因分析 船舶溢油污染是指原油或其產(chǎn)品在船舶海上運輸?shù)倪^程中溢出所導(dǎo)致的污染，可占海洋油類污染總量的 47%。該類污染的 原因一般有以下兩個方面。 操作性溢油 這類溢油是由船員不遵守相關(guān)規(guī)定任意排放廢機油，以及包含大量油污的機艙艙底水、壓載水、洗艙水等廢水造成的。 據(jù)國際海事組織估計，每年由各種污染源排入海洋環(huán)境的石油總量至少有 106噸，其中由于機艙油污水和燃油渣的排放每年就有 3106噸。 事故性溢油 這類溢油主要由事故造成的，事故分為兩類，即傳播發(fā)生碰撞、擱淺、觸礁、著火爆炸等海損事故和油類作業(yè)時的事故。 由于海損事故的不穩(wěn)定性，一般無法避免，但是一些因素會影響事故發(fā)生的概率。對于這些因素進行分析，其中包括船舶類型（無論是溢油事故的發(fā)生 率還是溢油量的大小，油輪都占主要部分 ） 、船舶噸位（主要是通過對船舶操作性能的影響）、船舶年齡、船舶性能（船舶性能越高，發(fā)生溢油事故的概率就越?。?、天氣海況 [6]。 除了上述主要因素，其他因素包括船員素質(zhì)、航道條件、導(dǎo)航設(shè)備、船舶交通密度和通信狀況等都會對船舶溢油產(chǎn)生影響。據(jù)統(tǒng)計，約有 70%的油輪溢油事故歸因為人為因素。 另一種事故性溢油在油類作業(yè)時產(chǎn)生，其可能發(fā)生裝油溢油（多發(fā)生在開始、換艙、掃線三個關(guān)鍵時刻）、港內(nèi)加油 溢油 和船內(nèi)駁油 溢油 。 從相關(guān)數(shù) 據(jù)的分析可以打出如下結(jié)論： ① 事故性溢油是船舶造成海洋溢油污染的主要原因； ② 船舶重大溢油事故主要是由海損事故造成的； ③ 海損事故是對海洋環(huán)境危害最大的船舶溢油污染源 [7]。 海上油氣田溢油污染原因分析 海上油氣田溢油的風(fēng)險存在于油氣田開發(fā)過程中的各個環(huán)節(jié)，可能發(fā)生的事故包括井噴、輸油 管破裂溢油、污油罐溢油和燃料油傳輸溢油等。 以 下分析海上石油開采過程中可能會發(fā)生溢油的設(shè)施及原因。 溢油產(chǎn)生的原因與危害 9 鉆井平臺 鉆井過 程中最主要的溢油風(fēng)險就是井噴，當(dāng)鉆遇地下異常高壓油、氣層時，如果井底壓力小于地層壓力，地層油氣流體將進入井筒并推動鉆井液外溢，即發(fā)生溢流。此時如果對地下油、氣壓力的控制措施不當(dāng)，不能及時發(fā)現(xiàn)和處理溢流，就會造成油、氣、鉆井液迅速噴到地面，即發(fā)生井噴。井噴噴出物主要是原油、天然氣、地層水和鉆井時所使用的鉆井液。為避免井噴帶來的災(zāi)難性后果，一般會采取如為鉆井船 和鉆井平臺配備管線內(nèi)液壓防噴裝置，在鉆井過程中及時調(diào)整泥漿比重、 平衡井下地層壓力等預(yù)防性措施 [8]。 通常井噴的事故概率很低 。 根據(jù)國內(nèi)有關(guān)資料統(tǒng)計，石油勘 探開發(fā)工程鉆井過程中井噴事故概率為 ? 左右。我國自 1966 年至 2021 年底先后在渤海、東海、南海東部和南海西部海區(qū)已經(jīng)鉆井 1200 多口，僅在鉆勘探井時發(fā)生過四次井噴，在生產(chǎn)井鉆井中尚未發(fā)生過井噴事故 [9]。 采油平臺 采油平臺集生產(chǎn)性開采、處理和儲存于一體，管線、閥門、儲罐等裝置眾多，是海上溢油危險點源最多的設(shè)施。為防治溢油，采油井 (特別是高產(chǎn)井 )都會安裝井下安全閥和封隔器，一旦發(fā)生事故，可自動關(guān)閉油井；同時安裝各種監(jiān)控設(shè)備，以便及時發(fā)現(xiàn)各種意外情況 。 在生產(chǎn)階段可能引發(fā)平臺溢油的主 要因素是生產(chǎn)工藝設(shè)施泄漏從而引起的爆炸。生產(chǎn)平臺上引起油氣泄漏的可能原因有：閥失效，管件失效 (三通管、彎頭、法蘭、螺栓、螺母、墊片等 )，焊縫失效，腐蝕，材料失效 (管子、管件、容器破裂 )，操作錯誤，儀表和控制失效等 [10]。 海底管道 引起海底管道與立管事故發(fā)生的外部原因有海面失落重物的撞擊、漁船拖網(wǎng)、挖泥、鋪管作業(yè)或拋錨、錨拖曳、錨鏈磨損管道、沉船以及自然災(zāi)害，內(nèi)部原因有管道腐蝕、材料與施工缺陷，此外還有人員誤操作等原因 。 海上溢油的 危害 雖然海洋對石油污染有自凈能力 ,但不是無限的 。石油進入海洋后造成的污染對海洋環(huán)境和海洋生物資源的危害是相當(dāng)嚴重的。通常，升石油完全氧化需要消耗萬升海水中溶解氧 ， 因此 ， 一起大規(guī)模溢油污染事故能引起大面積海域嚴重缺氧 ， 使大量魚蝦、海鳥死亡 ，或使經(jīng)濟魚、蝦、貝類產(chǎn)生油臭味 ， 降低海產(chǎn)品的食用價值浮油被海浪沖到海岸 ， 沾污海灘 ， 造成海灘荒蕪 ， 破壞海產(chǎn)養(yǎng)殖和鹽田生產(chǎn) ， 污染、毀壞濱海旅游區(qū)若清理不及時 ， 還易發(fā)生爆炸和火災(zāi) ,釀成更嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡 ， 這些都是海上溢油影響的直接后果 。 而其長期影響導(dǎo)致的潛在危害則更加嚴重海上油膜會大大降低海水與大氣的氧氣交換 ，從而降 低海洋生產(chǎn)力 ,破壞海洋的生態(tài)平衡石油中的毒性芳香烴化合物極易進入水中并且溢油產(chǎn)生的原因與危害 10 停留很長時間 ， 并在生物體中長期積累 ， 最終必將危害人體健康濫油沉降到海底后 ， 會危及底棲生物和甲殼類動物的正常發(fā)育而且沉降到海底的石油經(jīng)微生物分解后 ， 密度減小 ，會重新浮到海面 。 因此 ， 一次大的溢油事故造成的影響會延續(xù)十幾年甚至更長時間 [11]。 綜合來看，海洋溢油污染的危害有如下兩方面：一，對于人類健康和公共安全的危害；二 ，對環(huán)境的危害，包括對鳥類及其他動物的危害，對浮游生物的影響 ，對魚類的危害，對海洋哺乳動物的危害 已有對岸線灘涂的危害 [12]。 圖 21 被石油污染的鳥類 由此可見 ,對于海上溢油給人類帶來的危害決不能掉以心。要保護好海洋環(huán)境 ,除了加強海洋石油開發(fā)活動和海上運輸?shù)墓芾?,減少意外溢油事故的發(fā)生外 ,同時要加強對海上溢油的監(jiān)測 ,提高對海上溢油事件的應(yīng)急反應(yīng)能力和溢油治理能力。 溢油處理技術(shù) 11 第 3 章 溢油處理技術(shù) 物理處理法 目前處理溢油的物理方法主要有圍欄法、硬刷撇油器法、吸油材料法、活性炭吸附過濾法、激光處理法等。這些物理方法主要應(yīng)對大規(guī)模、大范圍的海面石油泄漏事故，通過物理措 施將原油吸收、捕捉后再進行分離、回收。但對于汽 油 、煤 油 、柴油 等輕質(zhì)油，由于其密度小，粘度小，在海面擴散速度快等特點，各種物理方法往往難以奏效 。 圍油欄 圍油欄是處理溢油事故中一種常用的設(shè)備，急流溢油中科學(xué)正確使用圍油欄對急流溢油的攔截、圍控、回收將是行之有效的。 圍油欄的結(jié)構(gòu) 圍油欄 一般為 PVC（聚氯乙烯）材 料制作的帶狀物，也可用其他諸如橡膠、泡沫塑料、稻草、木材、金屬等材料制作。 一般主要由浮體、裙體、 張力帶和 配重等部分組成(圖 31)。浮體主要起浮力作用，使圍油欄浮在水面上；裙體在水下形成一道屏障，防止溢油從下面流走； 張力帶指一些能夠承受施加在圍油欄上的水平拉力的長帶構(gòu)件，主要用來承受風(fēng)、波浪、潮流和拖曳產(chǎn)生的拉力； 配重 指一些能夠使圍油欄下垂，并改善圍油欄性能的壓載物，一般 垂直于裙體之下，起保護垂直平衡作用。 用于布放的圍油欄，必須具備一定的 抗風(fēng)、流和浪能力，另外，其裙體還必須具備一定的抗拉強度 。 一般來說，圍油 欄的性能需要通過測試來確定，確定方法主要有兩種： ① 直接將圍油欄置于實際海況中，測量其能夠攔截溢油的風(fēng)速、波高和流速的最大標(biāo)準(zhǔn)。 ② 在實驗室中對圍油欄分別進行抗風(fēng)、抗浪、抗流的測試，根據(jù)結(jié)果推算其性能 [13]。 圖 31 圍油欄結(jié)構(gòu)示意圖 溢油處理技術(shù) 12 圍油欄的類型 目前使用的圍油欄分為 三種類型 ： 簾式圍油欄、籬式 圍油欄 和岸灘式 圍油欄。 （ 1）簾式圍油欄 簾式圍油欄主要在海面平靜和海岸狀況良好的情況下使用，分為充氣式圍油欄和固體浮子式圍油欄。 充氣式圍油欄的浮體為充氣式，一般為 PVC 材料制作。按充氣方式其又可進一步分為壓力充氣式和自充氣式 ；按照氣室結(jié)構(gòu)，充氣式圍油欄 又可分為單氣室和多氣室（一個氣室的長度為 2~4 米）。從實際情況來看，多氣室圍油欄漂浮能力更強，在其中一個氣室破損的情況下，整體圍油欄不會因此而下沉，因而應(yīng)用更廣泛。充氣式圍油欄布放速度慢，放氣后儲存體積小，表面平整，容易清潔，其中長氣室充氣圍油欄 充氣簡單、快捷，但對刺傷、劃傷敏感，隨波性差 [14]。 圖 32 為某種已通過專利申請的新型多氣室充氣式圍油欄。 圖 32 獨立氣道式多氣室圍油欄示意圖 該圍油欄由 段云平 設(shè)計，是一種獨立氣道式多氣室圍油欄，組成部件如下： ① 充氣浮筒； ② 外套； ③ 拉鏈； ④ 加強； ⑤ 螺栓； ⑥ 活扣； ⑦ 氣閥； ⑧ 內(nèi)膽； ⑨ 鋼纜； ⑩ 氣管；○11 拉頭。 該新型多氣室圍油欄具有以下 優(yōu) 點： 1）分段組裝，安裝容易，使用方便。 2）由于各氣室互不相通，各自獨立，一個部位破損漏氣不會影響其他氣室和整個圍油欄的使用。修理方便，只需更換某個破損內(nèi)膽即可。 3）在內(nèi)膽外設(shè)有內(nèi)套和外套保護，可以承受較大的壓力，因 此可以容納較大的充溢油處理技術(shù) 13 其量。 4）該多氣室圍油欄除了可以圍控溢油，還可以攔截海藻、紅潮和水上漂浮物等，用途較為廣泛 [15]。 固體浮子式圍油欄的浮體外殼一般由 PVC 材料或橡膠、鋼制材料等制成（圖 33），內(nèi)部由柱狀或粒狀的泡沫填充。與充氣式相比，固體浮子式布放速度更快，對刺扎不敏感，但占用的空間較大，且回收工作強度大。 固體浮子式圍油欄中，浮體為耐熱鋼材質(zhì)材料制成的，也成防火圍油欄。該圍油欄的水下裙體一般由兩層涂覆的耐油、耐老化的阻燃橡膠的高強度織物熱組合而成，頂部的不銹鋼絲繩、腰部的高強度加強帶，以及底部的 拉力配重鏈可構(gòu)成牢固的抗拉體系。該圍油欄一般為焚燒技術(shù)配合使用，由于其防火特性，該圍油欄特別適用于油港、油碼頭、 石油 鉆井平 臺等高防火等級敏感區(qū)域，以及用于將溢油拖帶到適合的地點燃燒處理。 圖 33 為某種已通過專利申請的高強度防火圍油欄。 圖 33 某 高強度防火圍油欄的結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 33 所示，該高強度防火圍 油欄由王萬財和趙俊穎設(shè)計，其組 成 如下 ： ① 快速連接器 ； ② 連接螺栓 ； ③ 快速連接插銷 ； ④ 不銹鋼浮體外殼 ； ⑤ 裙體連接螺栓 ； ⑥ 裙體 ；⑦ 圓柱狀連接插銷 ； ⑧ 不銹鋼柔性隔段 ； ⑨ 內(nèi)部耐高溫泡沫浮子 ； ⑩ 壓載鏈 ； ○11 不銹鋼拉力鋼纜； ○12 不銹鋼裙體壓板； ○13 快速連接器。 該高強度防火圍油欄具有如下優(yōu)點 ： 1) 采用不能燃燒的不銹鋼柔性隔段。 2) 不銹鋼浮體外殼內(nèi)有耐高溫泡沫浮子，耐溫可達 100℃，具有不可燃燒性。 3） 采用的連接方式是雙鉸鏈?zhǔn)竭B接，具有牢靠、快捷、方便、不燃燒的優(yōu)點，使防火圍油欄能夠?qū)Σ?，可與普通圍油欄串聯(lián)配合使用。 溢油處理技術(shù) 14 4) 水下裙體為二層涂覆耐油、耐老化優(yōu)質(zhì)阻燃橡膠的高強度織物熱合而成，具有較高強度和耐老化性。 5) 圍油欄頂部的 不銹鋼絲、腰部高強度加強帶和底部拉力配重鏈組成牢固的抗拉體系，采用包鏈?zhǔn)?、整體結(jié)構(gòu)簡潔明快 [16]。 （ 2）籬式 圍油欄 籬式 圍油欄 主要用于流速較大的海區(qū)，包布材料一般采用橡膠、 PVC 或聚氨酯等材料。其浮體為固體并以籬笆形式進行排列，裙體材料多為玻璃纖維網(wǎng)絡(luò)或其他剛性材料。浮體與浮體之間利用柔性隔段連接，使圍油欄的浮動更加靈活。圍油欄的張力帶通常采用帶子或鋼絲繩，并置于圍油欄內(nèi)層。圍油欄的配重一般為鋼絲繩、鋼制鏈條和鑄鐵塊等。 根據(jù)浮體的布置形式和張力帶等結(jié)構(gòu)特點，籬式 圍油欄 可分為中心浮體式、外置浮體式和 外加強帶式三種： 1）中心浮體式圍油欄具有一組中心浮體群，即浮體在圍油欄中心線兩側(cè)且對稱，浮體群通常由固體泡沫盤組成，這種浮體盤相對減少了圍油欄的儲存體積。 2）外置浮體式圍油欄的浮體一般設(shè)置在圍油欄的一側(cè)，也可以設(shè)置在圍油欄的雙側(cè)。 3）外加強帶式圍油欄也分為兩種：一種是把加強帶配置在面向潮流方向的