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第四篇第九章海上溢油处理
第九章海上溢油处理
在海上油气田开发过程中,由于涉及大量易燃、易爆石油和天然气产品。
加上油气田开发工艺、设备运行的复杂性,存在着发生油气泄漏、火灾和爆炸等重大事严故的风险。
溢油风险存在于油气田开发的各个阶段,可能发生的溢油事故包括井喷、火灾、爆炸、输油海底管线破裂,污油罐溢油、燃料罐破裂和燃料油传输溢油等。
一、溢油事故概率分析
1.井喷溢油在生产作业过程中,发生井喷的可能性及小。
发生井喷的最大可能性是在修、完井作业时,其主要原因是钻/修井作业突然与到高压油气层时,地层压力过高,且钻井泥浆比重失调,防喷器失灵以及其它防井喷措施不当或失效所致。
一旦发生井喷,将会有大量的石油天然气物质喷出,对人群的生命和周围的生态环境产生严重威胁。
井喷发生后,一般都是由于井壁坍塌或地层压力下降而自然停止喷射。
2.火灾、爆炸在生产作业期间,由于工艺流程压力较高和井下物流的腐蚀性,以及冰期振动的影响,造成工艺流程管线和容器的管壁刺穿破裂、井口控制失灵、生产处理设备泄漏、立管破裂、海底管线泄漏等重大油气泄漏事故,遇明火就会发生火灾和爆炸。
而人员操作失误是造成火灾和爆炸等事故的主要原因。
3.输油海底管线破裂
根据国外的统计资料,各种海底管线的事故率(未泄漏油气)如下:
距平台300m内的海底管线8.4距平台1000m内的海底管线6.4
100cm覆盖层的压埋管线7.9
大于762mm的立管1.3
小于711mm的立管5.6
由此看出,输油海底管线事故率很小,进而导致油气泄漏事故的概率将会更小。
4.其它溢油事故
在油气田开发生产期间,可能发生的溢油事故还有燃料油管破裂,废油罐泄漏或燃料油罐破裂等。
引起上述事故的原因主要有内压、腐蚀以及平台爆炸。
台风袭击、严重冰情和地震等外力作用。
这些事故的规模一般比较小,泄漏出的原油大部分可以控制在平台甲板上,入海原油量将远低于海底管线破裂的溢油量S.Fjeld,T.Andersen等人对北海油气田的生产风
险分析时给出了生产设施各区的火灾和爆炸等事故的发生频率为:
-3
井口区1x10次/a;
油气传输区3x10「4次/a;
泵舱9x10「4次/a;
生产分离器区6x10「4次/a;
油气处理区4x10-3次/a;
动力区7x10「4次/a;
控制室1x10「4次/a;
生活区3x10「4次/a;
储油区2x10一3次/a;
由此看出,上述事故率很小,由此引起生产处理设施破裂溢油事故的概率将会更小。
二、不同类型的溢油事故处理
1.溢油事故分类根据《海洋石油勘探开发环境保护管理条例实施办法》第三十三条规定,溢油事故分为大、中、小三种类型。
小型溢油事故:
溢油量小于10t;
中型溢油事故:
溢油量大于10t,小于100t;
大型溢油事故:
溢油量大于100t;
2.发生各种溢油事故的处理程序如下图
图9-1小型溢油事故处理程序图
图9—2大、中型溢油事故处理程序图
三、可选择的溢油处理措施及影响因素
9一3)。
可选择的溢油处理措施包括机械撇油法、化学分散剂除油法和燃烧法;主要影响因素包括区域覆盖率、风浪、溢油厚度和效率(见图
唯尉粽轟評耐畑油栏、耿装矍
化学分敵刑逾用设备
'rVT
措施彩响因常
厚度
r.】
1L
域欖盖毛二)
u效朿二
逬油厚度限
处理能力
机平小
图9-3溢油处理措施及影响因素
四、机械撇油法
机械撇油法所用的主要设备包括拖船、围油栏、撇油机。
1•典型的围油栏见图9—4
图9—4典型柔性围油栏
2
.典型的撇油机见图9—5。
图9—5围堰式撇油机
3
•几种常见机械撇油方法见图9—6。
图9—6机械撇油方法
4.机械撇油法处理溢油的优缺点见表9—1。
表9—1机械回收方法优缺点
优点
缺点
通常不用获得授权或批准
规模大,清除难度大
不受原油品质和气候条件限制
相应要求大量后勤支援
机会大
清除速度慢
易于控制
受风浪限制
遗失的原油仍可烧
要求短期储存
环境污染影响小
使用大型回收系统受水深限制
受能见度限制(通常仅在白天使用)
对劳动力要求大
成本高
五、化学处理溢油法
1•考虑采用化学分散剂除油的理由
(1)避免溢油进入敏感生物环境;
(2)降低溢油的粘性;
(3)加速溢油自然降解和分散过程;
(4)当溢油规模、环境条件和现有的设备人员明显降低采用其他应变措施(如机械除油和燃烧除油)的可行性时,提供一种附加的应变处理的选择。
2•影响化学分散剂效果的因素
(1)溢油类型和特性
1)粘度;2)相对密度;3)蜡和沥青含量;4)凝固点。
(2)环境条件
1)水的含盐度;2)水温;3)海况。
(3)分散剂
1)配方类型;2)应用方法;3)用量。
3•使用化学分散剂的设备
(1)在外海可采用三用工作船或飞机喷洒;
(2)在岸边可采用工人喷洒。
4•使用化学分散剂清除溢油的优缺点见表9—2。
表9-2化学分散剂法优缺点
优点
缺点
覆盖面大
需获得批准
清除率高
受原油品质限制
不需回收和储存
分散剂用量大
后勤工作量小
机会小
抗风浪能力高
要求混合能量
环境污染影响小
受水深限制
降低粘性
受能见度限制(仅在白天使用)
比海岸上清洁更经济
需要进行设备调校和维修保养
保持原油仍可回收和燃烧
在岀事地点水质短暂下降
应用灵活
劳动力要求低
六、燃烧法
燃烧法是采用耐火围油栏将溢油捕获并在不影响溢油附近生命财产安全的条件下将溢油点燃。
1•采用燃烧法的决策树见图9—7。
2•燃烧法所需的主要设备
3
燃烧法所需的主要设备包括拖船、耐火围油栏、直升飞机和点火装置(见图9—8和图9—9)。
图9—8在开阔水域应用的围油栏图9-9直升机空中点火系统
4.燃烧法优缺点比较见表9—3
表9—3燃烧法优缺点
优点
缺点
清除率高
需获批准
燃烧效率高
受原油品质限制
回收和储存工作量小
受风和海况限制
处理和清洁工作量小
通常需要耐火围栏
通用性较好
受机会限制
可夜间作业
烟火巨大影响视线
后勤工作量小
可能要进行二次点火
受水深限制小
会造成岀事地点空气质量下降
易于控制
环境污染影响小
劳动力要求少
成本低
七、溢油监察与跟踪
溢油监察与跟踪是海上溢油处理的重要环节,是采用有效溢油处理措施的重要前提。
1.海上溢油监察程序
2.海上原油表面特征
表9-4海上原油表面特征
颜色
原油类型
油厚,mm
每平方公里溢油量,
m3
银色
发闪光
0.0001
0.1
晕色
发闪光
0.0003
0.3
深褐色
原油/燃油
0.1
100
棕色/橙色
乳化油
1
1000
3.海上溢油厚度估算
水面银光闪闪
0.08
m
初显彩色
0.15
m
光亮彩带
0.3
1m
彩色开始变暗
1.0
1m
深彩色
2.0
1m
黑色
大于2.0im
4.海上溢油监察方法
(1)观察法;
(2)彩色摄影法;(3)热红外扫描法;(4)紫外扫描法;(5)航空雷达扫描法;(6)微波辐射测量法;(7)荧光测定激光法。
5•溢油跟踪
根据海面的流向、流速和风向、风速等资料对溢油移动进行粗略的预测。
溢油移动速度与海流相同,大约是风速的3%用简单的几何方法可以估算溢油的方向和速度。
如果海流和风是随时间和距离而变化,就要求采用更复杂的计算方法。
需要详细的水文资料来描述海流运动,并采用计算机模型对溢油移动进行快速准确预测,有多种溢油预测跟踪模型,简单的只用海流和风速资料,复杂的则要用水文和海浪模型。
为准备数据模型就得花几个月时间。
八、溢油回收装置操作规程
1.在溢油回收装置调到船上使用之前,打开各集装箱检查设备、管线及附件是否齐全,检查液压油和柴油液位是否合适,启动空压机动力柴油机和收油艇动力柴油机,检查工作是否正常;
图9—7燃烧水上溢油决策树
3•采取燃料法的几种情形
(1)平台发生溢油采取燃烧法处理;
(2)海底管线破裂发生溢油采取燃烧法处理;
3)油轮触礁发生溢油采取燃烧法处理。
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