長(zhǎng)慶油田原油泄漏水體應(yīng)急搶險(xiǎn)措施研究

朱 妍 趙 敏 王尊天

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

0 引 言

原油及其煉制品是復(fù)雜的化學(xué)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(zhì)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(huì)對(duì)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，對(duì)植物、魚類、底棲生物、哺乳動(dòng)物和鳥類造成致命傷害，破壞整個(gè)水體的正常生態(tài)環(huán)境，所造成的生態(tài)危害影響可能持續(xù)幾十年甚至更長(zhǎng)時(shí)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?。┖烷g接途徑（食物鏈）對(duì)人類健康形成威脅。泄漏原油如不能及時(shí)控制，還會(huì)造成嚴(yán)重的地下水污染，使本來已經(jīng)短缺的水資源更是雪上加霜，從而嚴(yán)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(shí)際應(yīng)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(kuò)散。溢油事故發(fā)生后首先應(yīng)用圍欄將其圍住，阻止其在水面的擴(kuò)散，然后再設(shè)法回收。

◆撇油器 撇油器是在不改變石油的物理化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上將石油回收，當(dāng)前應(yīng)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(guī)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(jī)材料、纖維等。

1.2 化學(xué)方法

化學(xué)處理法的主要特點(diǎn)是改變石油的物理化學(xué)性質(zhì)，可以直接應(yīng)用于溢油處理，也可以作為物理處理法的后續(xù)處理。化學(xué)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(shí)間內(nèi)燃燒完，無需復(fù)雜裝置，處理費(fèi)用低，但是燃燒產(chǎn)物可能對(duì)海洋生物的生長(zhǎng)和繁殖產(chǎn)生不利影響，對(duì)附近船舶和海岸設(shè)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(xì)小的油珠分散在水中，易于被微生物降解，加速海洋對(duì)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(tài)環(huán)境，具體選擇時(shí)要符合GB 18188.1—2000《溢油分散劑技術(shù)條件》相關(guān)指標(biāo)。

◆凝油劑 它可使石油膠凝成黏稠物或堅(jiān)硬的果凍狀物。其優(yōu)點(diǎn)是毒性低，不受風(fēng)浪影響，能有效防止油擴(kuò)散［4］。對(duì)凝油劑的開發(fā)和應(yīng)用，已引起各國(guó)的重視，近年來，已有大量的專利論文陸續(xù)發(fā)表。

◆其他化學(xué)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(fù)化合物；此外還有燃燒劑和黏性添加劑等。

1.3 生物修復(fù)技術(shù)

某些天然存在于海洋或土壤中的微生物有較強(qiáng)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(huì)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(jié)合使用，與化學(xué)、物理方法相比，生物修復(fù)對(duì)人和環(huán)境造成的影響小，且修復(fù)費(fèi)用僅為傳統(tǒng)物理、化學(xué)修復(fù)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(qiáng)化降解過程。

2 溢油處理應(yīng)急儲(chǔ)備庫調(diào)研

長(zhǎng)慶油田本著以人為本、綠色開發(fā)的理念，在油田開發(fā)區(qū)的主要河流流域建立了應(yīng)急儲(chǔ)備庫。當(dāng)溢油發(fā)生時(shí)能夠在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)溢油進(jìn)行處理，及時(shí)減小溢油污染，最大化地保護(hù)當(dāng)?shù)鼐用竦纳詈蜕鷳B(tài)環(huán)境。

2.1 應(yīng)急儲(chǔ)備庫現(xiàn)狀

長(zhǎng)慶油田現(xiàn)有四個(gè)應(yīng)急儲(chǔ)備庫，分別是延安應(yīng)急庫、白于山應(yīng)急庫、咸陽應(yīng)急庫和西峰應(yīng)急庫，其中以延安應(yīng)急庫污染控制物資最為先進(jìn)和全面，包括PVC、充氣式、浮子式圍油欄、轉(zhuǎn)盤、真空抽吸等各式收油機(jī)及輔助設(shè)備。其他應(yīng)急庫以吸油氈、圍油欄等物理攔截為主要應(yīng)急裝備，對(duì)各種事故的應(yīng)變性差，人力依賴大，收油攔油效率較低。應(yīng)急庫主要環(huán)保裝備及物資情況見表1。

表1 長(zhǎng)慶油田應(yīng)急庫主要環(huán)保裝備及物資

2.2 存在問題

長(zhǎng)慶油田區(qū)域內(nèi)主要河流特征見表2。長(zhǎng)慶油田處于干旱半干旱黃土塬區(qū)，河流較多。區(qū)域內(nèi)河流普遍水位較淺、流動(dòng)緩慢，常年流量較小，水量隨季節(jié)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(yīng)急庫收油技術(shù)與設(shè)備尚未很好的滿足水體特點(diǎn)的要求。

表2 長(zhǎng)慶油田區(qū)域內(nèi)主要河流特征

◆設(shè)備配備單一，適用范圍不全面 長(zhǎng)慶油田的部分應(yīng)急庫還是以吸油氈、圍油欄為主要應(yīng)急裝備，普通吸油氈處理時(shí)間長(zhǎng)，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(fù)使用，因而對(duì)各種事故的應(yīng)變性差，人力依賴大，收油攔油效率較低。

◆處理方法單一，對(duì)污染水體的生態(tài)修復(fù)考慮不足長(zhǎng)慶油田應(yīng)急搶險(xiǎn)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(yīng)根據(jù)情況，輔助以化學(xué)法，如在水流較快，溢油擴(kuò)散速度快的情況下，投加適量凝油劑，防止原油擴(kuò)散，方便回收；對(duì)已經(jīng)無法回收的少量散油，為了減少生態(tài)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(fù)生態(tài)平衡。

3 應(yīng)急搶險(xiǎn)措施研究

3.1 收油設(shè)備比選

調(diào)研國(guó)內(nèi)外主要收油設(shè)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(wǎng)袋，具體特點(diǎn)對(duì)比見表3。

表3 撇油器特點(diǎn)對(duì)比

根據(jù)長(zhǎng)慶油田寬闊、淺灘淡水水體的特點(diǎn)，浮油收集設(shè)備需滿足以下要求：設(shè)備體積小、自重較輕，易于在黃土塬區(qū)道路運(yùn)輸；設(shè)備能回收各種浮油，包括輕質(zhì)油及重油；油水分離性能優(yōu)良，回收的含油污染物含水率低，易于后續(xù)處理；設(shè)備使用、操作簡(jiǎn)便，易于維護(hù)，運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)性好；所需電源等運(yùn)行條件簡(jiǎn)單。

另外，考慮到長(zhǎng)慶油田區(qū)域內(nèi)的主要河流都存在著徑流量年際變化較大、徑流的年內(nèi)分配不均、月徑流量相差比較懸殊的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)不同的河道及搶險(xiǎn)的地質(zhì)、地貌、水文特點(diǎn)運(yùn)用切實(shí)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(shè)備：鏟車、鐵锨。

攔截方式：事故發(fā)生后，第一時(shí)間調(diào)集人員和鏟車進(jìn)行筑壩，圍堵住泄漏原油的流向，控制事態(tài)，然后組織人員或機(jī)械進(jìn)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(jiān)硬的河道。

適用設(shè)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(zhǎng)度的環(huán)型繩來吸附水面溢油，通過輥?zhàn)訑D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(shí)，選擇與親油繩長(zhǎng)度符合的地方將撇油器被固定在陸上，撇油器運(yùn)行時(shí)，即可進(jìn)行油水的高速快速分離，連續(xù)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(shè)備：堰式收油機(jī)、圍油欄、攔油樁。

收油原理：調(diào)節(jié)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(jìn)入集油斗的油被從集油斗下面抽走并通過排管傳送到儲(chǔ)油設(shè)備中，達(dá)到回收油的目的。設(shè)有液壓程控系統(tǒng)，可在液壓站上精確地將堰唇位置調(diào)節(jié)到油水界面處就可得到最佳的收油效果。

攔截方式：工作時(shí)動(dòng)力站放在岸邊，向水面作業(yè)的撇油器提供動(dòng)力。動(dòng)力站直接驅(qū)動(dòng)液壓泵，通過吸油濾油器從油箱中抽取液壓油，并通過調(diào)節(jié)、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(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向及液壓系統(tǒng)動(dòng)力。

◆漫水橋或涵洞攔油收油

適用情況：漫水橋下、涵洞內(nèi)、第三道河道攔截失效。

適用機(jī)具：攔油柵欄、堰式收油機(jī)。

攔截方式：在漫水橋或涵洞攔截時(shí)，在漫水橋底部或涵洞內(nèi)放入預(yù)制好的攔油柵欄，配合堰式收油機(jī)進(jìn)行清理。

3.2 溢油分散劑的優(yōu)選

一般的溢油控制處理技術(shù)主要針對(duì)的是海洋水體，對(duì)于地處內(nèi)陸的長(zhǎng)慶油田而言，面臨更多的是開發(fā)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(zhǎng)慶油田原油具有高黏度、高蠟質(zhì)等特點(diǎn)，油田所處區(qū)域冬季寒冷，采用的藥劑存在著乳化率低或無效的弱點(diǎn)。

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(huán)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(xué)消油劑或含有細(xì)菌的處理液?；瘜W(xué)消油劑在消除水面油污的同時(shí)如使用不當(dāng)容易給環(huán)境造成二次污染，含有航空煤油等易燃品作為溶劑的常規(guī)型化學(xué)消油劑在生產(chǎn)、應(yīng)用等過程中存在安全隱患；而含有細(xì)菌的處理液的主要成分是食油細(xì)菌、表面活性劑、溶劑、助劑和營(yíng)養(yǎng)液等，其營(yíng)養(yǎng)液的主要成分大多為氮、磷等元素。在我國(guó)近海水體氮磷已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)的情況下，添加這些富含氮磷營(yíng)養(yǎng)液的處理液，可能會(huì)加重附近海域的富營(yíng)養(yǎng)化程度，導(dǎo)致水體缺氧、水質(zhì)惡化［5］。

通過對(duì)市面上的溢油分散劑廣泛的市場(chǎng)調(diào)查，結(jié)合長(zhǎng)慶油田的水體和原油特征，選用MD-88A生物型環(huán)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(jié)構(gòu)不同的表面活性分子，不易燃燒，對(duì)原油的乳化速度快，而且可以促進(jìn)水域中本身存在的原生食油細(xì)菌對(duì)油污中的多環(huán)芳香烴（PAHs）的降解，并且用量較少，環(huán)境相容性好。

4 結(jié)束語

溢油污染事故一旦發(fā)生，往往情況緊急，波及面廣，在極短的時(shí)間內(nèi)有可能使污染勢(shì)態(tài)趨于惡化，這就要求溢油應(yīng)急人員在事故發(fā)生后，必須迅速趕赴事故現(xiàn)場(chǎng)，快速準(zhǔn)確檢測(cè)判斷，并提出科學(xué)的處置措施［6］。所以，應(yīng)制定應(yīng)急反應(yīng)隊(duì)伍培訓(xùn)計(jì)劃，定期舉行應(yīng)急演習(xí)，將應(yīng)急設(shè)備的效用最大化，一方面要熟練掌握設(shè)備的性能和使用方法，另一方面要隨時(shí)掌握應(yīng)急設(shè)備的狀況，注意設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，配備相應(yīng)的輔助設(shè)施，保證設(shè)備運(yùn)行條件。只有訓(xùn)練有素的應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍，配合快速高效的應(yīng)急設(shè)備，才能讓突發(fā)事故的影響最小化，最大程度的保護(hù)生態(tài)環(huán)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(shù)［J］.青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，25（1）：54-57.

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

［3］孟慶海，蔣微，郭健.海洋石油污染處理方法優(yōu)化配置［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，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(yōu)化配置［J］.海洋技術(shù)，2005，25（3）：1-6.

［5］王慶仁，劉秀梅，崔巖山，等.土壤與水體有機(jī)污染的生物修復(fù)及其應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21（1）：159-163.

［6］邴吉慶.沿海港口船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫建立與運(yùn)行初探［J］.大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，34（增刊1）：37-38.