冀東油田海上導(dǎo)管架生產(chǎn)過(guò)程中海洋環(huán)境保護(hù)措施

楊歡 趙婕 李學(xué)鋼 賈磊 王明珠

【摘要】冀東油田NP1-35、NP1-29導(dǎo)管架平臺(tái)，位于河北省灤南縣南堡鄉(xiāng)西偏南4KM淺水海域，生產(chǎn)過(guò)程中具有海上油氣開發(fā)的特殊性，就此討論污染事故的原因、防范措施和事故處理。

【關(guān)鍵詞】污染事故? 防范措施? 處理方法

根據(jù)《河北省海洋功能區(qū)劃》（2006年），冀東油田生產(chǎn)中導(dǎo)管架平臺(tái)所在區(qū)域?yàn)闇\海養(yǎng)殖區(qū)域，一旦發(fā)生重大漏油、溢油事件，將會(huì)給公司帶來(lái)財(cái)產(chǎn)、聲譽(yù)損失，還會(huì)嚴(yán)重污染海洋環(huán)境，該區(qū)域的海洋環(huán)境保護(hù)和油氣污染控制十分重要。

一、生產(chǎn)過(guò)程中污染事故的原因

（一）海底外輸管道損壞造成泄露污染事故

1.腐蝕影響

導(dǎo)管架平臺(tái)海底外輸管道主要輸送的石油、天燃?xì)饨橘|(zhì)中含有大量酸性物質(zhì)（表1、表2），例如二氧化碳在有水存在時(shí)，會(huì)對(duì)金屬形成較強(qiáng)的腐蝕，石油中含硫成分，也會(huì)對(duì)管道內(nèi)部造成腐蝕，另外因石油和天然氣在管道中混輸造成的氣液段塞流對(duì)管壁的沖刷，加劇了內(nèi)腐蝕的速度。

2.沖刷作用影響

導(dǎo)管架平臺(tái)海域水深6.1米，本海域?qū)儆谡?guī)半日潮流，潮流的運(yùn)動(dòng)形式為往復(fù)流，城NW-SE向，最大潮流流速105cm/s，余流最大流速約15.9cm/s，海底管道受海流攜帶泥沙的沖刷作用，會(huì)造成管段懸空，懸空管道受海洋流體級(jí)內(nèi)部輸送流體的作用產(chǎn)生共振，增加開裂的風(fēng)險(xiǎn)，海流長(zhǎng)時(shí)間的沖刷所攜帶的沙礫運(yùn)動(dòng)會(huì)磨蝕管道，造成刺漏風(fēng)險(xiǎn)。

3.受船舶影響

導(dǎo)管架平臺(tái)所在區(qū)域?yàn)闇\海養(yǎng)殖區(qū)域，漁船起錨作業(yè)和拖網(wǎng)對(duì)海底輸油管道帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn)。

（二）管線刺漏、密封泄漏造成污染事故

1.管線刺漏

天氣寒冷造成凍堵或其它原因造成管線堵塞憋壓，操作中系統(tǒng)壓力突然急劇升高，不能及時(shí)泄壓造成管線刺漏，刺漏的油氣隨風(fēng)飄散落海造成海洋污染;

2.密封泄漏

平臺(tái)閉式排放系統(tǒng)或化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)流程密封墊選材不當(dāng)，磨損、溫度、壓力、腐蝕密封墊損壞，造成油氣泄漏噴出造成海洋污染。

（三）開、閉式排放系統(tǒng)溢油造成污染事故

1.管線堵塞

導(dǎo)管架平臺(tái)閉式排放罐收集處理來(lái)自工藝流程的壓力排放物，開式排放罐收集處理平臺(tái)設(shè)備、容器泄露、含油污水和甲板污水，開排槽收集井口泄壓油水、甲板積水。當(dāng)開、閉排罐或開排槽管線發(fā)生堵塞，罐內(nèi)液體積聚無(wú)法排放，造成冷放空塔沖油、冒罐、溢油污染事故;

2.報(bào)警控制失靈

導(dǎo)管架平臺(tái)開（閉）排系統(tǒng)主要設(shè)備有開（閉）式排放罐開、開（閉）式排放罐加熱器、開（閉）式排放泵，WHP平臺(tái)有開排槽、氣動(dòng)隔膜泵。開、閉排系統(tǒng)通過(guò)液位開關(guān)檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)排放泵。當(dāng)報(bào)警控制失靈，控制系統(tǒng)未接收到變送器發(fā)來(lái)的電信號(hào)，始終認(rèn)為可控變量在設(shè)定允許范圍內(nèi)，排放泵得不到啟動(dòng)命令，罐內(nèi)液體無(wú)法排出，造成溢油污染事故;

3.排放泵故障

導(dǎo)管架平臺(tái)開、閉排系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)正常，因排放泵未進(jìn)行預(yù)防性保養(yǎng)，發(fā)生無(wú)法啟動(dòng)、泵效低、運(yùn)行后突然停車等故障，罐內(nèi)液體積聚溢油污染事故;

4.排放泵手動(dòng)啟動(dòng)不及時(shí)

開閉排系統(tǒng)排放泵無(wú)法自動(dòng)啟動(dòng)，生產(chǎn)人員可通過(guò)人機(jī)界面的監(jiān)視設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，及時(shí)遠(yuǎn)程手動(dòng)啟動(dòng)或現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟動(dòng)排放泵。當(dāng)生產(chǎn)人員檢查不到位、手動(dòng)起泵不及時(shí)，存在溢油污染的風(fēng)險(xiǎn)。

二、海底外輸管道控制措施

（1）定期對(duì)海管進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，每5年一次，投用10年后監(jiān)測(cè)周期減短。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)海底管線可能存在的幾何缺陷、腐蝕、裂紋、變形、外力損傷等泄漏隱患點(diǎn)采取維修措施，以免因輸油管道損壞造成石油泄漏污染海洋環(huán)境;。

（2）定期對(duì)海管進(jìn)行潛水探摸，每年1次，發(fā)現(xiàn)懸空管段進(jìn)行拋沙袋填充后混凝土覆蓋海管作業(yè)來(lái)提高海管覆蓋層抗沖刷能力，采用水下支撐樁減少管段懸空長(zhǎng)度，減少共振影響;

（3）在海底管線兩側(cè)做漂浮標(biāo)示，提醒船舶注意，切實(shí)貫徹《海域法》，嚴(yán)格按照海域功能進(jìn)行海洋保護(hù)和開發(fā)利用，確保在海底石油管線區(qū)禁止拋錨和捕撈作業(yè)，從而降低外力作用造成的海管破裂泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

（4）冀東油田海上導(dǎo)管架平臺(tái)通過(guò)PCS系統(tǒng)對(duì)海管進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)海管輸油溫度高于45℃或低于28℃，會(huì)發(fā)出高高報(bào)警或低低報(bào)警，海管壓力高于1.45MPa或低于0..8MPa，ESD系統(tǒng)自動(dòng)緊急切斷海管外輸閘門，減少海管泄露量，使事故處于可控范圍;

三、管線刺漏、密封泄漏控制措施

（1）海上導(dǎo)管架平臺(tái)各壓力容器、工藝流程、柱塞泵、計(jì)量泵都安置有安全泄壓裝置，壓力增高至安全設(shè)定值時(shí)自動(dòng)泄壓，同時(shí)平臺(tái)SIS系統(tǒng)維持被控變量的范圍，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程緊急關(guān)斷，切斷相關(guān)設(shè)備或SDV緊急關(guān)斷閥，降低管線壓力，控制油氣刺漏;

（2）以導(dǎo)管架平臺(tái)化學(xué)注入系統(tǒng)為例，化學(xué)藥劑介質(zhì)為JRYN-4清蠟劑，清蠟劑含有馬來(lái)酸酐化學(xué)成分，具有一定的腐蝕性，密封件選擇耐腐蝕的性能;而化學(xué)注入泵為機(jī)械隔膜計(jì)量泵，排出壓力位25MPa，密封件選擇耐高壓性能，根據(jù)密封件選用參考，在常壓化學(xué)儲(chǔ)罐快速接頭使用橡膠密封墊，承壓部分采用聚四氟乙烯密封墊，從而保證密封完好性，同理，對(duì)平臺(tái)開、閉式排放系統(tǒng)、井口流程密封選用合適密封墊，控制密封泄漏油氣污染事故。

四、開、閉式排放系統(tǒng)控制措施

（1）導(dǎo)管架平臺(tái)開、閉排系統(tǒng)的排放泵吸入口工藝管線安置有Y形過(guò)濾器，平臺(tái)生產(chǎn)人員定期對(duì)Y形過(guò)濾器的過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行清理;開排槽頂部放置有柵板，放置大顆粒物體落入;開、閉式排放罐定期進(jìn)行清淤，減少吸入口管線堵塞的可能性。開排槽要定期進(jìn)行消油處理，清理開排槽內(nèi)壁的油泥，對(duì)開排槽底部進(jìn)行清淤，確保開排槽內(nèi)無(wú)黑水（含油污水）;確保開排槽、開排罐、閉排罐日常處于低液位，確保最大收集容量，控制突發(fā)性泄漏事故;

（2）導(dǎo)管架平臺(tái)維修人員應(yīng)定期對(duì)開（閉）排系統(tǒng)LIC液位計(jì)、LSH液位高開關(guān)、LSL液位。

（3）導(dǎo)管架平臺(tái)機(jī)械師應(yīng)每周對(duì)開排泵、閉排泵、氣動(dòng)隔膜泵進(jìn)行試運(yùn)行，檢查設(shè)備存在的問(wèn)題，定期按月度、季度為期限，進(jìn)行化驗(yàn)機(jī)油變質(zhì)更換、經(jīng)常盤泵活動(dòng)軸承、更換損壞膜片或磨損閥片、研磨拋光齒輪、調(diào)整或更換密封件、潤(rùn)滑軸承、緊固螺栓等工作，通過(guò)設(shè)備預(yù)防性維修保養(yǎng)，提高設(shè)備完好率，有效控制泄漏事故。

（4）導(dǎo)管架平臺(tái)油氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)最大的區(qū)域是WHPA井口區(qū)域，平臺(tái)尺寸14m×10m，開排槽容積均為2.5方，按照平臺(tái)小時(shí)最大降水量，每小時(shí)開排槽收集雨水量為V，V=14m×10m×0.05 m=7m3，井口氣動(dòng)隔膜泵理論最大流量為6.1m3/h。當(dāng)平臺(tái)遇到小時(shí)最大降水量時(shí)，平臺(tái)SIS系統(tǒng)正常自動(dòng)啟動(dòng)井口氣動(dòng)隔膜泵排液，理論上會(huì)有2.5小時(shí)的緩沖時(shí)間啟動(dòng)溢油事故應(yīng)急程序，控制污染事故發(fā)生。

五、泄露發(fā)生后的處理方式

（一）啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)程序

冀東油田海上導(dǎo)管架平臺(tái)為自動(dòng)化平臺(tái)，一旦發(fā)生當(dāng)泄露事故，中控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)ESD緊急關(guān)斷程序，平臺(tái)安全裝置連鎖反應(yīng)，切斷、隔離、泄壓控制事故擴(kuò)大化，班組人員立即趕到現(xiàn)場(chǎng)，啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)程序處理事故;

（二）若泄露事故擴(kuò)大造成原油落海事故則進(jìn)行海洋石油污染治理修復(fù)

（1）通過(guò)物理修復(fù)。通過(guò)應(yīng)急搶險(xiǎn)船舶建立油障，用圍油欄將溢油海面封閉起來(lái)，然后使用撇油機(jī)、吸油氈、拖油網(wǎng)將油帶清除。物理修復(fù)措施是比較簡(jiǎn)單、安全、有效且造成污染最小的溢油處理方法。

（2）通過(guò)化學(xué)修復(fù)。海上導(dǎo)管架平臺(tái)、應(yīng)急搶險(xiǎn)船、守護(hù)船、人工島都配備有一定量的消油劑，當(dāng)泄露事故發(fā)生后，將向溢油海面噴灑消油劑分散溢油。化學(xué)修復(fù)方法見(jiàn)效快、在惡劣天氣下也能快速有效的處理溢油帶，但是消油劑消耗太大，而且會(huì)造成海洋環(huán)境二次污染。

（3）其他修復(fù)方式。冀東油田導(dǎo)管架平臺(tái)海洋石油污染治理修復(fù)主要是以上兩種方式，其他修復(fù)方式如生物修復(fù)未在冀東油田公司采用。

六、總結(jié)

我國(guó)海上油氣開采的發(fā)展起步較晚，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，取得了驚人的成就，但是仍與國(guó)外存在著較大的差距。冀東油田南堡作業(yè)區(qū)海上導(dǎo)管架平臺(tái)自2009年投產(chǎn)至今，雖然未發(fā)生一起石油污染事故，但是卻是一支年輕的涉海隊(duì)伍，更應(yīng)將國(guó)內(nèi)外海上石油泄露事故引以為鑒，舉一反三，加以重視研究，在實(shí)踐中不斷摸索學(xué)習(xí)，同時(shí)加強(qiáng)溢油事故的演練，杜絕海洋污染事故。

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