海上設(shè)施溢油事故風(fēng)險(xiǎn)源分析

劉保占 趙建平 張慶范

(中海油能源發(fā)展股份有限公司安全環(huán)保分公司，天津 300457)

0 引言

近年來(lái)，隨著全球海上航運(yùn)業(yè)的迅猛發(fā)展，海上溢油事故也隨之增加，給海洋環(huán)境帶來(lái)巨大破壞，比如墨西哥灣“深水地平線”溢油事故，導(dǎo)致約490萬(wàn)桶原油流入墨西哥灣[1]。海上溢油事故發(fā)生后，很大程度破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)，影響漁業(yè)、養(yǎng)殖及旅游業(yè)等經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在這種背景下，越來(lái)越多國(guó)家將研究重心轉(zhuǎn)向如何有效控制海上石油設(shè)施溢油事故風(fēng)險(xiǎn)，因此，開(kāi)展海上溢油事故風(fēng)險(xiǎn)源分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)搜集國(guó)內(nèi)外海上平臺(tái)溢油事故，分析總結(jié)溢油事故原因和規(guī)模，篩選出船舶、海上平臺(tái)、海底管道及港口碼頭溢油事故的影響因子，找出溢油風(fēng)險(xiǎn)源，旨在為海上溢油預(yù)防和應(yīng)急管理提供基礎(chǔ)支持。

1 船舶溢油

從事故原因角度，船舶溢油事故分為操作性事故和海難性事故。海難性事故是指因船舶在航行、停泊、裝卸及其它作業(yè)過(guò)程中因發(fā)生碰撞、擱淺等水上交通事故引發(fā)的溢油事故，溢油往往是安全事故的后果。其它作業(yè)是指其他作業(yè)是指船船過(guò)駁、清艙、洗艙、油料供受、修造、打撈、拆解、污染清除以及其他水上水下船舶施工作業(yè)等。2014年的《水上交通事故統(tǒng)計(jì)辦法》將船舶交通事故分為十類(lèi)，其中的碰撞、擱淺、觸礁、觸碰、浪損、火災(zāi)、爆炸、風(fēng)災(zāi)、自沉這九類(lèi)事故可歸入海難性事故。操作性事故是指船舶在航行途中違法排污、設(shè)備故障、操作失誤等導(dǎo)致溢油的事故[2]。本文重點(diǎn)針對(duì)最為常見(jiàn)的操作性事故，總結(jié)分析船舶溢油事故發(fā)生原因。

1.1 貨油裝卸、掃艙作業(yè)

由于油艙太滿、管路爆裂、閥門(mén)失效等原因，在裝卸或者掃艙過(guò)程中，油船常發(fā)生溢油。油船發(fā)生溢油污染事故時(shí)，相對(duì)來(lái)說(shuō)較易確定肇事者，因?yàn)樯⒀b貨油與其他油類(lèi)有本質(zhì)的差別，即使不使用技術(shù)手段，從油的種類(lèi)就可以判定肇事船舶。但同樣需要執(zhí)法人員對(duì)事故認(rèn)真調(diào)查，分析原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，如此不但可為事故的處理、索賠等提供充分的依據(jù)，而且可為類(lèi)似的疑難案件的偵破提供借鑒，積累經(jīng)驗(yàn)。

1.2 船舶內(nèi)部油料調(diào)駁

船舶在航行中，油料不斷消耗，故需要通過(guò)油料的調(diào)駁，對(duì)消耗的油料進(jìn)行充分的補(bǔ)充，在調(diào)駁的過(guò)程中，由于操作人員的誤操作、組件疲勞老化、閥門(mén)失效等原因，也會(huì)造成溢油事故發(fā)生。

1.3 共同管路油污水排放

低標(biāo)準(zhǔn)船舶共同管路中設(shè)有總用泵，當(dāng)排放污水后，管路未進(jìn)行清洗或清洗不充分，當(dāng)總用泵再次排放污水時(shí)，共同管路中的殘油會(huì)隨之排出；還有一種情況，這些低標(biāo)準(zhǔn)船舶污水管路使用后，污水閥未關(guān)或關(guān)閉不嚴(yán)，當(dāng)排放污水時(shí)，艙底污油水也會(huì)隨著排出。共同管路污油水中的殘油含量較少，對(duì)海洋污染程度較輕，但也需要引起重視。

1.4 尾軸漏油

船舶尾軸溢油事故主要有兩個(gè)原因，一是由于劇烈磨損及高溫作用，尾密封出現(xiàn)疲勞老化或其他形式的損壞；二是因?yàn)橥馕锶鐫O網(wǎng)、繩索等外物纏到螺旋槳造成的海損性事故。尾軸尾部密封的漏油一般不會(huì)造成嚴(yán)重污染事故，其污染物主要為潤(rùn)滑油。但不排除特殊情況，1989年11月，上海海運(yùn)局一艘名為“新寧”的船舶因螺旋槳滑脫導(dǎo)致尾軸密封嚴(yán)重?fù)p壞，發(fā)生污染事故，不到兩小時(shí)的時(shí)間尾軸管溢油達(dá)0.2t[3]。

1.5 柴油機(jī)滑油冷卻器帶油

柴油機(jī)冷卻器漏油入海造成的污染事故屢見(jiàn)不鮮。這些污染事故大多發(fā)生在港區(qū)水域。柴油機(jī)潤(rùn)滑油一般采用直接冷卻式，冷卻介質(zhì)為海水。為防止冷卻機(jī)冷卻管破裂，海水進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)，設(shè)定的潤(rùn)滑壓力應(yīng)高于海水壓力。由于采用海水作為冷卻介質(zhì)，冷卻器容易被海水腐蝕。雖然冷卻器多采用防腐鋅塊等防腐措施，但由于一些老舊船舶的塢修間隔太長(zhǎng)，冷卻器內(nèi)管道經(jīng)常因嚴(yán)重腐蝕而斷裂。一旦冷卻器中的管道破裂，潤(rùn)滑油將隨冷卻水排出，造成污染。這種事故一般不嚴(yán)重，主要污染物是潤(rùn)滑油。

2 海上石油平臺(tái)

海上石油平臺(tái)溢油事故原因主要是在勘探開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸及其他作業(yè)過(guò)程中因發(fā)生地質(zhì)活動(dòng)、碰撞、管件失效、管件腐蝕、裂紋、操作性事故等原因?qū)е?，?duì)其可按照各作業(yè)環(huán)節(jié)逐一識(shí)別[4]。

2.1 作業(yè)階段

2.1.1 鉆井階段

在整個(gè)鉆井階段，可能泄漏入海的主要有柴油、機(jī)油和原油。柴油是鉆井船使用的燃料油，由近岸供應(yīng)船供給，當(dāng)供應(yīng)船意外損壞、鉆井船儲(chǔ)油系統(tǒng)損壞、管線破裂、閥門(mén)失效等情況發(fā)生時(shí)，會(huì)造成柴油泄漏。發(fā)動(dòng)機(jī)油是儲(chǔ)存在鉆井船和其他船舶油箱中的船用發(fā)動(dòng)機(jī)油，泄漏的主要原因是儲(chǔ)油設(shè)備損壞。原油泄漏主要井噴或井涌引起，鉆井過(guò)程中，一旦地層壓力大于鉆井液壓力，地層流體就會(huì)流入井內(nèi)，造成井涌，發(fā)生井涌時(shí)，如果及時(shí)進(jìn)行井控措施，通常會(huì)得到控制，當(dāng)井控措施失效時(shí)，井涌可能變?yōu)榫畤姡瑢?dǎo)致漏油。原油泄漏的可能原因總結(jié)如下：

(1)由于對(duì)地層資料缺乏了解。

(2)設(shè)備故障。

(3)操作不當(dāng)或技術(shù)不熟練。

(4)緊急關(guān)斷故障等。

2.1.2 試油階段

試油期間，利用燃燒器對(duì)放噴物進(jìn)行燃燒，如果燃燒不充分，便會(huì)有少量原油落海。儲(chǔ)油罐燃燒、爆炸、破裂也可能造成溢油。

2.1.3 海上設(shè)施設(shè)計(jì)、施工、安裝階段

由于本階段地層中的原油還未產(chǎn)出，因此不存在來(lái)自地層的碳?xì)浠衔锏男孤５┕み^(guò)程中，各種船只穿梭往來(lái)，不可避免的存在船只間因碰撞造成油艙破裂的事故。泄漏的油品主要為柴油和機(jī)油。

2.1.4 開(kāi)采階段

開(kāi)采生產(chǎn)階段原油泄漏主要由井噴造成。開(kāi)采階段由于管線老化、保養(yǎng)不當(dāng)及違規(guī)操作等容易導(dǎo)致井噴和井口失控，生產(chǎn)期間修井、測(cè)試等環(huán)節(jié)同樣易造成井噴。生產(chǎn)階段的泄漏源主要出現(xiàn)在原油處理區(qū)(各種管件、連接件、原油處理設(shè)備)。除此之外，生產(chǎn)階段能夠?qū)е乱缬偷闹饕蛩匕ǎ涸屯廨斶^(guò)程中管線破裂、海底輸油及儲(chǔ)油罐破裂等。部分油田開(kāi)發(fā)建設(shè)階段還長(zhǎng)期存在邊采邊鉆交叉作業(yè)、鉆井與生產(chǎn)井相鄰、采油作業(yè)和鉆井作業(yè)同時(shí)進(jìn)行等情況，可能對(duì)相鄰井產(chǎn)生不同程度的影響，一旦發(fā)生事故易引起連鎖反應(yīng)。

2.2 突發(fā)性溢油

2.2.1 井噴溢油

在鉆井過(guò)程中，當(dāng)突遇高壓油氣層、鉆遇異常高壓、鉆遇裂縫、鉆井液密度失衡、防噴器失效等情況發(fā)生時(shí)，很可能會(huì)造成井噴事故，地層下的原油或天然氣會(huì)大規(guī)模噴出，嚴(yán)重威脅海洋生態(tài)環(huán)境及平臺(tái)人員生命安全。

2.2.2 火災(zāi)/爆炸

能夠引起平臺(tái)火災(zāi)/爆炸的因素很多，但主要有三個(gè)原因：

(1)由于設(shè)備故障和人員誤操作。

(2)當(dāng)?shù)貙又械暮写罅繜N類(lèi)物質(zhì)的流體隨泥漿流入泥漿池，遇到點(diǎn)火源，如靜電、機(jī)械撞擊火花或吸煙等時(shí)，會(huì)引起火災(zāi)/爆炸。

(3)鉆井階段，因井噴事故引起的火災(zāi)/爆炸。

2.2.3 海底管道/立管

各種海管破裂、斷裂事故是海洋石油勘探開(kāi)發(fā)溢油的重要原因之一。海底管道溢油事故的外部原因包括：海面落物撞擊、拖網(wǎng)、拋錨、自然災(zāi)害等；內(nèi)部原因包括管道腐蝕、材料缺陷等；此外還有人為誤操作、犯罪分子的人為破壞等。

2.2.4 浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置(FPSO)及單點(diǎn)系泊

FPSO 處于海洋主要航道附近，溢油風(fēng)險(xiǎn)較大。主要風(fēng)險(xiǎn)源包括：

(1)極端惡劣海況，導(dǎo)致系泊系統(tǒng)斷開(kāi)，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船傾覆、斷裂或下沉。

(2)穿梭油輪或供應(yīng)船與浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船相撞。

(3)外輸過(guò)程中輸油軟管損壞或斷裂。

(4)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船起火爆炸等。

2.2.5 海底溢油

一些海域地質(zhì)結(jié)構(gòu)和油藏埋藏情況復(fù)雜，各油田所處區(qū)域的斷裂系統(tǒng)情況各不相同，不恰當(dāng)?shù)淖⑷?包括生產(chǎn)注水、污染物回注)可能會(huì)造成油藏儲(chǔ)層壓力異常高壓，如儲(chǔ)層附近恰好存在連通海床的自然地質(zhì)斷層，儲(chǔ)層壓力可能使儲(chǔ)層流體沿附近的地質(zhì)斷層自儲(chǔ)層段運(yùn)移至海床面，從而造成溢油。同時(shí)，鉆井過(guò)程中，當(dāng)鉆遇到由于注入導(dǎo)致的高壓地層時(shí)也可能引起井涌，甚至井噴。

2.2.6 原油船舶外輸溢油

一些近岸海域油田，在不采用油氣集輸管道外輸原油時(shí)，只是將所采原油經(jīng)簡(jiǎn)單的油氣分離后，再經(jīng)千噸級(jí)小型油船輸送至岸上處理，油船在此過(guò)程中由于誤操作而發(fā)生碰撞或因船舶老化等原因均可造成溢油事故。

2.3 自然災(zāi)害造成的溢油

海洋災(zāi)害主要包括海冰、風(fēng)暴潮等。海冰在浪、潮流等外力作用下，對(duì)海上工程設(shè)施的摩擦和撞擊十分嚴(yán)重，對(duì)導(dǎo)管架平臺(tái)、人工島的侵蝕和破壞作用巨大，同時(shí)海冰還嚴(yán)重影響海上作業(yè)船舶的航行安全。風(fēng)暴潮較為頻繁會(huì)給海上施工帶來(lái)諸多不便。風(fēng)暴潮通常伴隨巨浪，導(dǎo)致水位暴漲，嚴(yán)重威脅海上石油設(shè)施安全，對(duì)近岸海域的人工島及其他海上設(shè)施的破壞影響極大，可能浸泡一些設(shè)備，尤其是發(fā)電設(shè)備等，造成短路、漏電，從而導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故，引發(fā)溢油事故。

3 海底管道

造成海底管道溢油事故的原因主要有管道腐蝕、海流沖刷、拋錨或作業(yè)等機(jī)械破壞、焊接失效、管件失效等[5]。

3.1 管道腐蝕

腐蝕是海底管道溢油事故的主要原因，可分為內(nèi)腐蝕和外腐蝕。內(nèi)腐蝕主要是油氣中氧、水、硫等雜質(zhì)與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所致。內(nèi)腐蝕速度與油氣中雜質(zhì)含量有關(guān)。外腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，其原因是在海水或沉積物等電解質(zhì)溶液中，管道表面的離子流失。外腐蝕不均勻，高電位區(qū)比低電位區(qū)腐蝕相對(duì)嚴(yán)重。外腐蝕速度與溫度、鹽度、海洋生物濃度等因素有關(guān)。

3.2 海流沖刷

當(dāng)海管懸跨或埋深較淺時(shí)，在海流沖刷作用下，會(huì)對(duì)管道后部釋放漩渦而產(chǎn)生作用力，引起懸跨管道的振動(dòng)。在這種情況下，管道自振頻率很大概率會(huì)與漩渦釋放頻率發(fā)生共振，從而造成管道的疲勞或強(qiáng)度破壞，進(jìn)而發(fā)生溢油事故。

3.3 機(jī)械破壞

機(jī)械破壞主要發(fā)生在第三方的海上活動(dòng)中，比如漁業(yè)區(qū)或工程施工區(qū)域內(nèi)的船舶拋錨、船上重物撞擊或拖網(wǎng)等，會(huì)對(duì)該區(qū)域埋深較淺的海底管道造成損傷，甚至?xí)构艿罃嗔讯l(fā)生較大的溢油事故。

3.4 焊接失效

管道在生產(chǎn)制作過(guò)程中焊接工藝不合格、質(zhì)量不過(guò)關(guān)，致使投入使用的管道存在裂縫、氣孔、含渣等缺陷，當(dāng)有外力或較大的波浪流作用時(shí)，會(huì)造成管道破裂甚至斷裂事故發(fā)生。

3.5 管道附件失效

海底管道的主要附件包括閥門(mén)、接頭、法蘭、卡箍、接頭等，當(dāng)這些附件被腐蝕、老化或其它原因失效時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致管道泄漏或溢油事故，而這些事故是無(wú)法正?？刂频?。

4 結(jié)語(yǔ)

基于目前水上油氣行業(yè)的迅猛發(fā)展，溢油風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)隨之增大，為如何預(yù)防和管理溢油風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)更多的挑戰(zhàn)。因此，有必要結(jié)合篩選分析出的溢油風(fēng)險(xiǎn)源，針對(duì)存在的潛在溢油風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)咨詢專家及作業(yè)人員，構(gòu)建科學(xué)的溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并最終建立適合海上設(shè)施溢油事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和方法，為溢油事故防范和應(yīng)急管理提供技術(shù)支持。