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摘要：中国海油高度重视海上油气生产安全，为了有效应对海上溢油事故，中国海洋石油集团有限公司建立了一套海上溢油应急体系，随着中国海油勘探开发的规模逐渐增大，海上油气开发生产方式及油气种类日益增多，特殊区域溢油特殊种类原油泄漏处置方法与一般溢油事故有所不同。文章结合中国海油海上油气开发前沿和中国海油现有海上溢油处置能力建设现状，探讨特殊环境特殊种类原油溢油事故的特点及处置难点，并与现有溢油处置能力对比，分析两者差距，以期为中国海油海上溢油事故处置能力建设提供参考和支持。
关键词：溢油应急能力建设；特殊区域溢油；特殊种类原油泄漏；溢油事故处置
0引言
中国海洋石油集团有限公司是我国最大的海上油气生产运营商，随着中国海油七年行动计划持续推进，中国海油在中国近海油气区开展的生产作业活动日益增加。但同时海上油气的生产开发是一项高风险、高投入、高回报的作业[1]，伴随着海上油气开采活动的日益增加，发生原油泄漏造成溢油事故的风险也在不断升高。中国海洋石油集团有限公司高度重视海上溢油处置能力建设，除海上原油生产设施配备溢油应急资源以外，在对应海域相邻近的陆地建立了陆基溢油应急基地，配备了适用于不同工况的溢油处置设备，以应对可能出现的海上溢油事故。但随着中国海油海上油气勘探开发规模逐渐增大，特殊区域和特殊种类原油日渐增多，与之对应的溢油处置策略与设备也需随之更新升级。为此，本文结合中国海油海上油气生产技术前沿，对特殊区域特殊种类原油泄漏场景进行分析，对未来所需溢油应急设备种类及应具备的性能进行合理推测展望，为中国海油海上溢油事故处置能力建设提供参考依据。
1中国海油海上溢油处置能力现状
自1982年成立以来，中国海油历经40余年的建设与发展，陆续建成了渤海、东海、南海东部、南海西部四大油气产区。海上石油资源主要分布于渤海、珠江口、北部湾三个盆地，天然气资源主要集中于东海、珠江口、莺歌海、琼东南四个盆地[1]。海上油气开发是一项高风险作业，近年来与海上油气生产储运相关的溢油事故时有发生，如2010年美国墨西哥湾发生的“深水地平线号”钻井平台溢油事故和2011年美国康菲公司蓬莱油田溢油事故。为有效应对海上油气生产设施可能出现的溢油事故，中国海油根据国家法律法规和不同海上油气生产设施的作业特点，为海上生产设施配备了溢油应急设备和专业溢油应急环保船。除海上油气生产设施配备的溢油设备以外，中国海油在对应的不同海区建立了陆基溢油应急响应基地。
1.1海上油气生产设施应急处置能力
海上溢油的处置具备一定时效性，研究表明，受风浪海流等海况环境的影响，溢油过程中会出现不同程度的风化现象，从而导致溢油的物化性质发生显著变化，进而影响处置效果[2]。中国海油海上油气生产设施以多个海上平台组成油田群的形式进行油气的开采与储运，以位于渤海中部的P油田群为例。P油田群共有14座海上油气生产设施，其中井口平台12座，中心平台和与中心平台功能一致的海上石油设施2座，分别为CEPB中心平台和海上浮式生产储油轮FPSO，12座海上平台生产的油气物流通过海底管道先后输送至中心平台和FPSO进行脱水处理，随后在FPSO储存并外输销售。根据P油田群各平台的生产方式和溢油风险，作业者分别在中心平台和FPSO配备了两套溢油应急设备，溢油应急设备种类包括：1500型充气式橡胶围油栏800 m，适用于本油田油品的多功能撇油器2套，溢油分散剂喷洒装置2套，高压清洗机2套，溢油吸附毛毡适量，溢油分散剂适量，如图1所示。
P油田群中心平台配备的溢油应急设备可在2 h内覆盖本油田群任一海上平台，所配备溢油应急设备可满足海上平台一般溢油污染环境事件等级(1 t溢油)以下的溢油事故的处置。除满足本油田溢油事故处置以外，P油田所配备溢油应急设备还支援周边海上油气田溢油应急响应。
1.2多功能溢油应急环保船
多功能溢油应急环保船是海上石油勘探开发过程中处置溢油事故的专用船舶，具有海面溢油油膜探测、溢油回收、油污消除及对外消防等作业能力，兼具海上物料运输功能。与围油栏撇油器等一般围控收油设备需要一段时间吊装和布放不同，溢油应急环保船机动性强，得到溢油应急指令后可迅速前往事发地点，无需设备吊装和布放，可迅速进行溢油回收及消散作业，且操作安全风险低，不易造成操作人员受伤，溢油环保船的溢油处置效率较高。中国海油根据各海域油气溢油风险及响应时间，在渤海、南海东部、南海西部均配备了溢油应急环保船，以南海区域环保船A为例，如图2所示。
环保船A配置了挪威Nortek公司SEA DarQ溢油监测雷达，有效监测距离达2 km，可24 h进行监测，溢油回收系统为舷侧内置式收油系统，回收能力为2×100 m3/h，最大扫油宽度约40 m，适应风浪能力强。同时还配备消油剂喷洒装置，消油剂喷洒能力为15 m3/h。为更适应南海区域风浪环境，该船配备了DP-2级动力定位功能，可提高环保船应对深海风浪的能力。环保船内配置了溢油回收分析室，可对溢油油品进行化验，用以支持现场溢油应急策略的制定。
1.3沿岸陆基溢油应急基地
海上油气田群配备的溢油应急设备及溢油应急环保船可有效及时对一般海上溢油事故进行处置，降低溢油的扩散速度，但受限于海上平台的储物空间限制，海上平台无法储存大型溢油应急处置设备，一旦发生井喷、船舶碰撞、海管破裂等可能造成大规模溢油泄漏事故时，海上平台和溢油应急环保船等常规溢油应急力量将不足以应对。因此，需要在主要油气生产海域沿岸设置陆基溢油应急基地以应对可能出现的大规模等级溢油事故。中国海油结合各海域主要油气生产设施溢油风险、溢油应急资源调运时间等因素，分别在天津塘沽、广东惠州和广西北海市属涠洲岛建设3座溢油应急中心基地，中心基地以外还在适宜地理位置建立了卫星基地，以应对渤海海域、南海东部海域、南海西部海域海上油气田可能出现的大型溢油事故。
各沿岸陆基溢油应急基地配备了不同类型的特种溢油应急设备。以渤海为例，渤海海域陆基溢油应急基地包括天津塘沽中心溢油应急基地、绥中卫星溢油应急基地、龙口卫星溢油应急基地、东营卫星溢油应急基地。四座基地配备了适用于渤海区域海况的充气式围油栏、固体浮子式围油栏、冰区撇油器、多功能撇油器、大型撇油器、溢油分散剂喷洒设备等，可实现渤海海域油气田溢油事故后6 h以内陆地溢油应急资源到达现场的目标[3]，如图3所示。南海东西部海域溢油应急基地建设情况与渤海相似，在溢油应急资源配备方面，南海东西部区域溢油应急基地更加侧重于深海区域溢油的处置，如配备适用于深海海域溢油消除的深海溢油分散剂喷洒装置和适用于更加恶劣海况的3000型充气式围油栏。
2中国海油海上溢油处置面临的主要挑战
随着中国海上油气勘探开发强度和范围日益增大，生产设施所处海洋环境与以往开发油田有所不同，特殊种类油品如凝析油、超高黏度原油产量增大，特殊地点溢油和特殊油品泄漏处置相较于常规溢油处置难度相对增大，这些都给海上溢油处置带来较大的影响和挑战。因而需未雨绸缪，对可能出现的特殊溢油事故充分考虑，有效应对。
2.1超深水域溢油处置
2014年，中国海油在南海北部琼东南盆地实施勘探钻井作业，发现了中国首个自营深水千亿m3大型气田—陵水17-2气田[4]。陵水17-2气田采用我国首个10万t级深水半潜式生产储油平台深海一号进行天然气凝析油的开采与储存[5]，如图4所示。
陵水17-2气田由一座半潜式产气储油平台及水下生产系统组成，作业水深1 500 m左右，水下生产系统各生产井采出的天然气凝析油输送至临近管汇撬，随后油气通过SCR立管输送至深海一号进行油气水分离。水下生产系统所处水域较深，目前国内外尚无水下生产系统故障维修的案例，一旦发生泄漏，极难短时间内调动有关应急资源进行抢修堵漏，目前国内专业性较强的海油工程公司在50 m以内的浅海域海底管道抢修领域建立有完备的技术和装备体系，可借助饱和潜水技术应对300 m以内的浅海域海底管道抢修作业。但是该公司与国外工程公司相比存在很大差距，没有完全掌握深水海底管道修复技术，而国外的专业公司已可实现2 000 m水深下的海底管道修复[6]。
由于深水区域海底管道及立管引起的溢油事故溢油源切断较为困难，国外具备深海海管抢维修能力的应急资源短期内可能难于协调，可能导致溢油长时间持续泄漏。
2.2凝析油的泄漏处置
我国南海油气资源丰富，是未来我国能源的重要接替区[7]，莺歌海盆地和琼东南盆地是我国天然气主产海域[1]。凝析油是天然气开采的伴生产物，具有重要的经济价值，在以往的天然气田开采实践中，凝析油往往作为少量伴生产物由海管直接输送至陆地终端进行储存销售，因而海上气田出现凝析油大规模泄漏的风险较小。随着陵水17-2气田的建设，深海一号半潜式生产储油平台创新地采用了储油大舱存储凝析油+外输的生产方式，深海一号半潜式生产储油平台储存凝析油量较大，发生大规模凝析油溢油的风险越来越高。
同时，凝析油相较于常规原油物理化学性质更为活泼，具有较高的挥发性和易燃易爆性，凝析油发生泄漏带来的安全风险较常规原油更大，如2018年长江口以东，巴拿马籍油轮“桑吉”与香港籍散货船“长峰水晶”轮碰撞事故和1988年英国北海海域帕玻尔·阿尔法(Piper Alpha)平台发生爆炸事故，均引发了较大的人员伤亡和环境污染[8]。凝析油的泄漏处置从全球范围来看，除“桑吉”轮事件外，目前罕有单一的海上凝析油泄漏事故，大多为不同组分的原油混合泄漏。这间接导致人们对于凝析油泄漏危害及影响程度认知不足，目前在世界范围内仍无针对凝析油泄漏处置的专用高效设备，常规的机械回收、物理吸附、溢油分散剂喷洒均无法高效回收处置凝析油，在复杂海况下安全处置凝析油泄漏的手段和设备亟待探索。
2.3高黏度溢油的泄漏处置
近年来，我国渤海海域新开发的部分海上油田产出油品达到了稠油或超稠油的水平，如我国辽东湾海域某海上油田产出油品黏度达到了74 462 MPa·s，超过GB/T 31971.3—2015《船舶与海上技术海上环境保护撇油器性能实验第3部分高粘度油》规定的9级原油—沥青的黏度。常规原油泄漏于海面后，受风浪、海流、光照、环境条件和生物活动等因素的影响，原油物理性质和化学性质会随时间发生变化。其间，溢油会发生蒸发、溶解、乳化、吸附沉淀、光氧化和生物降解等，随着时间的推移，海面溢油风化后，油品黏度将会增大。
渤海油田的原油黏度普遍较高，尤其是冬季气温低，黏度受低温影响持续升高。一旦稠油海上油田发生溢油或围控区溢油乳化黏度升高，常规的亲油式撇油器和机械提升式撇油器在作业时，受设备作业半径及人员安全因素等限制，稠油回收效率较低[9]。国外Lamor公司针对稠油和冰区溢油处置开发了LRB铲式撇油器，但目前我国对于高黏度稠油泄漏处置特种设备开发相较于国外略有滞后，稠油处置方法和处置策略探讨不足，理论方法和专业设备亟待完善，如图5所示。
2.4南海恶劣海况下的溢油处置
我国南海海上油气生产活动多集中于南海北部的浅水区域，如珠江口盆地、琼东南盆地和莺歌海盆地。南海海况相较于其他海域更为恶劣，根据2022年南海区海洋灾害公报的统计，2022年南海区近海灾害性海浪(有效波高4.0 m及以上)发生天数81 d，平均小于5 d发生一次。常规溢油围控设备如围油栏适用海况为4级及以下，在恶劣海况下，溢油更容易逃逸。撇油器设备较为沉重，动力模块、撇油模块、储油模块相互分离，在恶劣海况下处置溢油效率急剧下降；人员长期在恶劣海况下操作溢油应急设备安全风险极高，因而南海海域更应采用无人智能化设备回收溢油。目前行业内现存溢油回收设备智能化较低[10]，无人智能化撇油器除需解决航行动力、溢油回收效率等问题以外还需考虑回收污油水的临时储存及运送等难题。行业内对自航撇油器或自航溢油收油船的开发还处于探索阶段，仅提出了相关理论，尚未有国内外厂商生产。未来中国海上油气向深海区域发展，无人智能化撇油器将是深海区域溢油处置的主要力量。
3结语
海上溢油是严重的海洋环境污染事故，长期在环境多变的海上处置溢油是一项高风险高强度的作业。本文结合中国海油油气技术开发前沿，结合当前中国海油海上溢油应急能力建设现状，对现有溢油应急能力建设情况进行差距分析，并对未来中国海油溢油应急能力建设的方向进行预测和展望，以期为中国海油海上可能发生的溢油事故的处置提供参考依据。
参考文献：
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中国海油溢油处置能力的建设现状及挑战论文
人参与 2024-09-20 11:05:04 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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