長慶油田原油泄漏水體應急搶險措施研究

朱 妍 趙 敏 王尊天

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院；2.中國石油長慶油田分公司第九采油廠）

0 引 言

原油及其煉制品是復雜的化學混合物，除了具有易燃易爆的特性外，還具有一定毒性。其中，芳香烴是主要的毒性物質成分，有的油品還含有硫化氫等有毒氣體和硫酚、脂肪族硫醇、多硫化物等其他毒性成分。石油泄漏會對環境質量產生重大影響，對植物、魚類、底棲生物、哺乳動物和鳥類造成致命傷害，破壞整個水體的正常生態環境，所造成的生態危害影響可能持續幾十年甚至更長時間。近50年來，海洋溢油事故已造成1000多種海洋生物滅絕，海洋生物量減少了40%［1］。另外，溢油污染可能通過直接途徑（吸入、皮膚接觸、攝取）和間接途徑（食物鏈）對人類健康形成威脅。泄漏原油如不能及時控制，還會造成嚴重的地下水污染，使本來已經短缺的水資源更是雪上加霜，從而嚴重影響人類的日常生活。

1 常用溢油處理方法

1.1 物理方法

物理法主要是圍堵和回收海面上殘留的石油，常與其他處理方法如消油劑分解、生物降解等緊密配合。在溢油事故處理中實際應用的物理處理法有以下幾種：

◆圍欄法 圍欄能防止溢油在水平和垂直方向上的擴散。溢油事故發生后首先應用圍欄將其圍住，阻止其在水面的擴散，然后再設法回收。

◆撇油器 撇油器是在不改變石油的物理化學性質的基礎上將石油回收，當前應用廣泛的撇油器有抽吸式撇油器、黏附式撇油器、重油撇油器等。

◆吸油材料 主要用在靠近海岸和港口的海域，用于處理小規模溢油，可使溢油被粘在其表面而被吸附回收。制作吸油材料的原料主要有高分子材料、無機材料、纖維等。

1.2 化學方法

化學處理法的主要特點是改變石油的物理化學性質，可以直接應用于溢油處理，也可以作為物理處理法的后續處理。化學處理法包括以下幾種：

◆燃燒法 采用助燃劑，使大量溢油能在短時間內燃燒完，無需復雜裝置，處理費用低，但是燃燒產物可能對海洋生物的生長和繁殖產生不利影響，對附近船舶和海岸設施可能造成損害，污染大氣［2］。

◆分散劑 溢油分散劑是由表面活性劑、滲透劑、助溶劑、溶劑等組成的均勻透明液體，可以減少石油和水之間的表面張力，從而使石油分散成細小的油珠分散在水中，易于被微生物降解，加速海洋對石油的凈化過程［3］。它使用方便，效果不受天氣、海水狀況所影響，是在惡劣條件下處理溢油的首選方法，但是分散劑在使用過程中可能破壞生態環境，具體選擇時要符合GB 18188.1—2000《溢油分散劑技術條件》相關指標。

◆凝油劑 它可使石油膠凝成黏稠物或堅硬的果凍狀物。其優點是毒性低，不受風浪影響，能有效防止油擴散［4］。對凝油劑的開發和應用，已引起各國的重視，近年來，已有大量的專利論文陸續發表。

◆其他化學制品 用于破壞油水混合物的破乳劑；用于加速石油生物降解的生物修復化合物；此外還有燃燒劑和黏性添加劑等。

1.3 生物修復技術

某些天然存在于海洋或土壤中的微生物有較強的氧化分解石油的能力，可以利用微生物的這一特性來清除海上溢油。生物處理法不會引起二次污染，可以和其他能夠加快生物自然降解的添加劑結合使用，與化學、物理方法相比，生物修復對人和環境造成的影響小，且修復費用僅為傳統物理、化學修復的30%～50%［4］。石油的自然生物降解過程速度較慢，可采取投加表面活性劑和添加能高效降解石油污染物的微生物等措施強化降解過程。

2 溢油處理應急儲備庫調研

長慶油田本著以人為本、綠色開發的理念，在油田開發區的主要河流流域建立了應急儲備庫。當溢油發生時能夠在第一時間內對溢油進行處理，及時減小溢油污染，最大化地保護當地居民的生活和生態環境。

2.1 應急儲備庫現狀

長慶油田現有四個應急儲備庫，分別是延安應急庫、白于山應急庫、咸陽應急庫和西峰應急庫，其中以延安應急庫污染控制物資最為先進和全面，包括PVC、充氣式、浮子式圍油欄、轉盤、真空抽吸等各式收油機及輔助設備。其他應急庫以吸油氈、圍油欄等物理攔截為主要應急裝備，對各種事故的應變性差，人力依賴大，收油攔油效率較低。應急庫主要環保裝備及物資情況見表1。

表1 長慶油田應急庫主要環保裝備及物資

2.2 存在問題

長慶油田區域內主要河流特征見表2。長慶油田處于干旱半干旱黃土塬區，河流較多。區域內河流普遍水位較淺、流動緩慢，常年流量較小，水量隨季節變化明顯。水體呈弱堿性，pH值均大于7.0，均屬CaCl2水型。目前應急庫收油技術與設備尚未很好的滿足水體特點的要求。

表2 長慶油田區域內主要河流特征

◆設備配備單一，適用范圍不全面 長慶油田的部分應急庫還是以吸油氈、圍油欄為主要應急裝備，普通吸油氈處理時間長，一般需要1～2d，且持油性較差，在水體中又吸油又吸水，且一般都不能重復使用，因而對各種事故的應變性差，人力依賴大，收油攔油效率較低。

◆處理方法單一，對污染水體的生態修復考慮不足長慶油田應急搶險方法主要采用物理法回收泄漏原油。物理法處理效率受天氣、水體狀況以及溢油類型的影響較大，所以應根據情況，輔助以化學法，如在水流較快，溢油擴散速度快的情況下，投加適量凝油劑，防止原油擴散，方便回收；對已經無法回收的少量散油，為了減少生態影響，投加分散劑，加快自然降解，或加入原油高效降解菌劑，提高降解速度，盡快恢復生態平衡。

3 應急搶險措施研究

3.1 收油設備比選

調研國內外主要收油設備，按照其功能原理可分為四類，即黏附式撇油器、抽吸式撇油器、堰式撇油器和網袋，具體特點對比見表3。

表3 撇油器特點對比

根據長慶油田寬闊、淺灘淡水水體的特點，浮油收集設備需滿足以下要求：設備體積小、自重較輕，易于在黃土塬區道路運輸；設備能回收各種浮油，包括輕質油及重油；油水分離性能優良，回收的含油污染物含水率低，易于后續處理；設備使用、操作簡便，易于維護，運行成本低，經濟性好；所需電源等運行條件簡單。

另外，考慮到長慶油田區域內的主要河流都存在著徑流量年際變化較大、徑流的年內分配不均、月徑流量相差比較懸殊的特點，應根據不同的河道及搶險的地質、地貌、水文特點運用切實可行的收油攔油手段。

◆干涸河道收油攔油

適用情況：枯水期干涸河道。

適用設備：鏟車、鐵锨。

攔截方式：事故發生后，第一時間調集人員和鏟車進行筑壩，圍堵住泄漏原油的流向，控制事態，然后組織人員或機械進行清理。

◆小河溝收油攔油

適用情況：河面較窄、水流較小、河床堅硬的河道。

適用設備：繩式撇油器。

收油原理：利用親油材料制成的漂浮于水面的一定長度的環型繩來吸附水面溢油，通過輥子擠壓裝置將繩中吸附的油擠出并存放在集油槽中。

攔截方式：在小河溝攔截時，選擇與親油繩長度符合的地方將撇油器被固定在陸上，撇油器運行時，即可進行油水的高速快速分離，連續的將回收的原油收集到集油槽。

◆河道攔截

適用情況：河道水淺較寬，河底較軟、水流比較緩慢的河段。

適用設備：堰式收油機、圍油欄、攔油樁。

收油原理：調節撇油器的堰口高度到正好在油層下面，使油流入集油槽中后被泵走，而水則被擋在堰口外面。進入集油斗的油被從集油斗下面抽走并通過排管傳送到儲油設備中，達到回收油的目的。設有液壓程控系統，可在液壓站上精確地將堰唇位置調節到油水界面處就可得到最佳的收油效果。

攔截方式：工作時動力站放在岸邊，向水面作業的撇油器提供動力。動力站直接驅動液壓泵，通過吸油濾油器從油箱中抽取液壓油，并通過調節、流量控制和方向控制閥以及輸出接口和液壓軟管、熱交換器和回油濾油器流回液壓油箱。液壓控制閥可控制泵的轉速和轉向及液壓系統動力。

◆漫水橋或涵洞攔油收油

適用情況：漫水橋下、涵洞內、第三道河道攔截失效。

適用機具：攔油柵欄、堰式收油機。

攔截方式：在漫水橋或涵洞攔截時，在漫水橋底部或涵洞內放入預制好的攔油柵欄，配合堰式收油機進行清理。

3.2 溢油分散劑的優選

一般的溢油控制處理技術主要針對的是海洋水體，對于地處內陸的長慶油田而言，面臨更多的是開發過程中的小型湖庫、北方河流、魚塘等寬闊、淺灘淡水水體，而且長慶油田原油具有高黏度、高蠟質等特點，油田所處區域冬季寒冷，采用的藥劑存在著乳化率低或無效的弱點。

溢油分散劑大致可以分為三類，普通型溢油分散劑、濃縮型溢油分散劑和生物型環保溢油分散劑，目前處理水面石油污染所采用的消油劑為化學消油劑或含有細菌的處理液。化學消油劑在消除水面油污的同時如使用不當容易給環境造成二次污染，含有航空煤油等易燃品作為溶劑的常規型化學消油劑在生產、應用等過程中存在安全隱患；而含有細菌的處理液的主要成分是食油細菌、表面活性劑、溶劑、助劑和營養液等，其營養液的主要成分大多為氮、磷等元素。在我國近海水體氮磷已經嚴重超標的情況下，添加這些富含氮磷營養液的處理液，可能會加重附近海域的富營養化程度，導致水體缺氧、水質惡化［5］。

通過對市面上的溢油分散劑廣泛的市場調查，結合長慶油田的水體和原油特征，選用MD-88A生物型環保消油劑，其主要成分是生物型表面活性劑，它是一類由微生物合成的、結構不同的表面活性分子，不易燃燒，對原油的乳化速度快，而且可以促進水域中本身存在的原生食油細菌對油污中的多環芳香烴（PAHs）的降解，并且用量較少，環境相容性好。

4 結束語

溢油污染事故一旦發生，往往情況緊急，波及面廣，在極短的時間內有可能使污染勢態趨于惡化，這就要求溢油應急人員在事故發生后，必須迅速趕赴事故現場，快速準確檢測判斷，并提出科學的處置措施［6］。所以，應制定應急反應隊伍培訓計劃，定期舉行應急演習，將應急設備的效用最大化，一方面要熟練掌握設備的性能和使用方法，另一方面要隨時掌握應急設備的狀況，注意設備的維護保養，配備相應的輔助設施，保證設備運行條件。只有訓練有素的應急搶險隊伍，配合快速高效的應急設備，才能讓突發事故的影響最小化，最大程度的保護生態環境和公眾健康。

［1］夏文香，林海濤，張英，等.海上溢油的污染控制技術［J］.青島建筑工程學院學報，2004，25（1）：54-57.

［2］王輝，張麗萍.海洋石油污染處理方法優化配置及具體案例應用［J］.海洋環境科學，2007，26（5）：408-412.

［3］孟慶海，蔣微，郭健.海洋石油污染處理方法優化配置［J］.油氣田環境保護，2009，19（增刊1）：24-28.

［4］張麗萍，王輝.不同海面狀況海洋石油污染處理方法優化配置［J］.海洋技術，2005，25（3）：1-6.

［5］王慶仁，劉秀梅，崔巖山，等.土壤與水體有機污染的生物修復及其應用研究進展［J］.生態學報，2001，21（1）：159-163.

［6］邴吉慶.沿海港口船舶溢油應急設備庫建立與運行初探［J］.大連海事大學學報，2008，34（增刊1）：37-38.