奧里油溢油應(yīng)急難點(diǎn)及策略方法

張白冰

（欣雨曦應(yīng)急科技（北京）有限公司，北京 100089）

1 引言

奧里油是一種較新的能源和工業(yè)原料，自進(jìn)入世界市場(chǎng)伊始，一些引進(jìn)國(guó)考慮它可能帶來(lái)的環(huán)境威脅，進(jìn)行了有關(guān)奧里油溢油的研究，包括奧里油溢油危害，擴(kuò)散特性，演化過(guò)程，圍控，回收技術(shù)等等，這些研究注意到奧里油溢油與常規(guī)原油，成品半成品油的溢油存在很大不同，而且不同的泄漏量相對(duì)水體的大小及水體特征也極大影響溢油的演變過(guò)程以及相應(yīng)的應(yīng)急過(guò)程，由于沒(méi)有對(duì)奧里油較大規(guī)模的溢油試驗(yàn)和較大的溢油案例，這些研究的結(jié)論均被加以一定的條件限定。本文在此類研究和結(jié)論的基礎(chǔ)上，結(jié)合重大奧里油溢油現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)分析，系統(tǒng)指出奧里油與常規(guī)溢油的一些不同，解釋了大規(guī)模奧里油溢油當(dāng)中的一些特點(diǎn)現(xiàn)象，提出對(duì)奧里油的溢油處置需要有專門的方法體系，從促分散，促解乳化和云團(tuán)捕集三個(gè)方向探尋奧里油溢油應(yīng)急的技術(shù)途徑。

2 奧里諾科原油及其溢油特點(diǎn)

2.1 奧里油簡(jiǎn)介

奧里諾科原油產(chǎn)于委內(nèi)瑞拉，儲(chǔ)量規(guī)模之巨大可比中東原油總儲(chǔ)量，它的低碳鏈成分少，粘度高達(dá)到6000～40000CPS，傳統(tǒng)方法難以開采和使用。使用乳化技術(shù)開采和制備的奧里諾科原油稱為奧里諾科乳化油Orimulsion 簡(jiǎn)稱奧里油，由大約70%的奧里諾科原油和30%的水及乳化劑組成，以水包油的分散體系存在，30攝氏度條件下，粘度大約為400～600cps[1]。奧里油相對(duì)較低的粘度及其分散體系的穩(wěn)定性使得奧里諾科原油的大規(guī)模開采，運(yùn)輸和存儲(chǔ)和使用工藝開發(fā)成為可能，作為替代燃料和優(yōu)質(zhì)瀝青原料，奧里油已經(jīng)得到比較廣泛的采用，同時(shí)也帶來(lái)了新的溢油風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。

2.2 奧里油溢油特點(diǎn)

奧里油溢油與普通原油溢油區(qū)別于原油溢油在水體中的行為主要是揮發(fā)，乳化；奧里油溢油則是分散和解乳化。

奧里油和水的密度非常接近，一般情況下略重于淡水，略輕于海水[2]，奧里油與水體之間的密度差異大小，溢油數(shù)量，水體密度，溫度，海況條件會(huì)使奧里油呈現(xiàn)出不同的分散，漂移，解乳化過(guò)程特征。

少量奧里油在較大水體中可以自行分散，大量奧里油泄漏在有限水體或者平靜的水體會(huì)在水中形成奧里油“云團(tuán)”。水體的密度決定奧里油云團(tuán)的形態(tài)，在海水中奧里油受浮力影響分布于水體表層幾米深處，在淡水中，奧里油云團(tuán)可以達(dá)到更大的深度[3]。

奧里油是動(dòng)態(tài)平衡的分散體系，被分散的小油團(tuán)有不斷碰撞聚合的趨勢(shì)，同時(shí)油中的分散劑又不斷地將大油團(tuán)分散成小油團(tuán)。持續(xù)強(qiáng)烈的機(jī)械攪動(dòng)、水體對(duì)油中分散劑或促進(jìn)劑的稀釋，以及海水鹽分對(duì)水包油油團(tuán)的脫水作用會(huì)促進(jìn)奧里油的解乳化過(guò)程[3]，使奧里油密度降低，向水面浮起聚集，進(jìn)而暴露于空氣進(jìn)一步脫水，粘度持續(xù)增加，在水體的分布特征和漂流特性隨之發(fā)生改變；完全解乳化的奧里油呈現(xiàn)類似奧里諾科原油的粘彈性固體狀態(tài)。

3 奧里油溢油的處理難點(diǎn)

奧里油溢油可以快速進(jìn)入水體深處，分布隱蔽，溢油發(fā)展態(tài)勢(shì)難以被準(zhǔn)確掌握判斷。溢油初期出現(xiàn)于水面的極薄油膜具有欺騙性，容易使應(yīng)急人員對(duì)溢油的數(shù)量和主體分布位置以及溢油清除效果產(chǎn)生誤判。常規(guī)溢油回收設(shè)備的收油機(jī)制對(duì)奧里油基本無(wú)效。水包油分散系的奧里油易于隨水體運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)，移動(dòng)速度接近于海流速度，在復(fù)雜海流區(qū)域以及河口等區(qū)域可以時(shí)沉?xí)r浮，同時(shí)油的性狀隨解乳化的進(jìn)程不斷發(fā)生變化；水下水包油分散系和水表解乳化油在水下水表同時(shí)分布，兩者物理化學(xué)性質(zhì)相異，在水體內(nèi)的移動(dòng)特性和運(yùn)動(dòng)軌跡完全不同，故而行為表現(xiàn)＂神出鬼沒(méi)＂，被有的國(guó)際溢油應(yīng)急界人士稱為“Very Nasty Oil”（意為極難處理的溢油），反映了這種溢油的應(yīng)急處理難度。在世界某些地區(qū)，因此存在對(duì)奧里油的運(yùn)輸規(guī)模限制。

奧里油進(jìn)入水體早期的表面特征不明顯，遙感探測(cè)不容易發(fā)現(xiàn)其存在，也不容易評(píng)估其泄漏數(shù)量、摸清其分布，預(yù)測(cè)其漂移軌跡，只能根據(jù)奧里油易于隨洋流海流流動(dòng)的特點(diǎn)，參考溢油地點(diǎn)洋流和海流參數(shù)判斷溢油主體所在位置。由于奧里油（水下水包油分散系）與浮于水表的解乳化奧里油（高粘度原油）移動(dòng)特性不同，因此不能用水表浮起的解乳化油或油膜的分布來(lái)判斷水體內(nèi)奧里油溢油主體的分布和泄漏數(shù)量。

噴灑常規(guī)溢油分散劑，可以清除早期溢油區(qū)域水表極薄的油膜，但是對(duì)分布深達(dá)幾米甚至更深的親水奧里油主體有無(wú)進(jìn)一步的分散效果或解乳化抑制作用有待探究，對(duì)已經(jīng)上浮水面的高粘度解乳化油，噴灑常規(guī)溢油分散劑無(wú)效。

奧里油與水之間沒(méi)有清晰界面，密度和流體動(dòng)力特性與水一定程度相似，溢油很容易從圍控設(shè)備中逃逸，不容易聚攏，油的分布深度可以達(dá)到幾米甚至更深，超出常規(guī)圍油欄的圍控深度。

常規(guī)收油機(jī)的作業(yè)深度也達(dá)不到奧里油的分布深度，同時(shí)奧里油分子被限制在具有親水表面的小油團(tuán)中，不能與親油類型收油機(jī)的親油材料表面基團(tuán)發(fā)生親和作用，使用帶式，刷式等親油類型收油機(jī)回收奧里油收取效果較差，僅在奧里油發(fā)生一定程度解乳化，浮起至水面且粘度在一定范圍內(nèi)時(shí)，常規(guī)親油類型收油機(jī)和水動(dòng)力式收油機(jī)才可以進(jìn)行收取，但是可作業(yè)的窗口期很短，隨著聚集到表層的奧里油深度解乳化，粘度不斷增大，流動(dòng)性變差，機(jī)械收油裝置的負(fù)載會(huì)急劇上升，收油機(jī)的功率和收油泵揚(yáng)程達(dá)到極限而無(wú)法工作。這時(shí)，只能對(duì)浮油直接進(jìn)行人工或簡(jiǎn)單機(jī)械撈取（如爬坡輸送帶，挖掘鏟斗等），需要大量的人力參與。清洗沾染了高粘度解乳化油的設(shè)備是一項(xiàng)艱巨的工作。

回收到污油艙的奧里油解乳化的發(fā)生速度很快，如果不采取維持分散系和控制油保持低粘度的措施或及時(shí)卸載，那么后期卸載和清理完全解乳化的高粘彈性?shī)W里油非常困難，會(huì)對(duì)溢油應(yīng)急工作的持續(xù)進(jìn)行造成不利影響。

4 溢油應(yīng)急策略和方法

針對(duì)奧里油溢油的特點(diǎn)和應(yīng)急處置難點(diǎn)，可以考慮從促進(jìn)分散，促進(jìn)解乳化和云團(tuán)捕集三個(gè)方向來(lái)思考具體溢油應(yīng)急措施。

4.1 促進(jìn)分散方向

對(duì)大水體中危害較低的少量奧里油泄漏，可以利用奧里油能分散于水體的特性，對(duì)奧里油云團(tuán)使用高壓水龍，水炮，軸流泵形成攪拌水流利用船舶尾流擾動(dòng)等方法加快奧里油在水體中的分散速度。這種措施的目的和作用類似于對(duì)常規(guī)溢油使用分散劑處理。

4.2 促解乳化方向

奧里油一個(gè)不同于常規(guī)原油的顯著特點(diǎn)是它的粘度可以被快速改變，奧里油完全破乳后，理論上粘度可以從400cps提高到40000cps，且可以在很短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，解乳化程度不同，粘度不同，促解乳化方法能夠使奧里油加速解乳化并聚集到水體表面，從而增加溢油的可監(jiān)測(cè)性和可控性，在奧里油的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合當(dāng)中，已經(jīng)有較成熟的快速解乳化措施[4]，在溢油應(yīng)急場(chǎng)合，可以借鑒工業(yè)解乳化方法和原理結(jié)合應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)條件，采用如噴灑專用解乳化劑、加溫[5]、撒入對(duì)水包油基團(tuán)有脫水破乳作用的安全鹽類或者噴入飽和鹽水等綜合的促解乳化方法。對(duì)出事船船艙內(nèi)尚未泄出的油，用快速解乳化方法增加粘度有可能能夠降低奧里油外泄速度甚至阻止油的外泄。奧里油浮起后，可以根據(jù)油的粘度變化情況分階段投入適用類型的收油機(jī)或其它收取裝置并采取適當(dāng)?shù)膽?zhàn)術(shù)。

4.3 云團(tuán)捕集

大量泄出奧里油會(huì)集中在泄漏點(diǎn)附近的水體，呈云團(tuán)狀分布，靠近水表，在泄漏之初，油尚未分散，濃度高，粘度低，且油層具有較大厚度，此時(shí)可以吊放各類潛水泵（甚至使用絞吸船）在溢油分布水體大量抽取回收具有較高含油率的油水混合物并泵送至污油存儲(chǔ)艙。各式收油機(jī)上裝備的螺桿泵，轉(zhuǎn)子泵，離心螺桿泵等裝備都可以用于水表奧里油的直接抽取泵送。結(jié)合水下探測(cè)技術(shù)手段還可以進(jìn)行精確泵抽，以提高收油效率。除使用聲納，藍(lán)綠激光雷達(dá)等探測(cè)手段以外，也可以采用簡(jiǎn)單的水中油傳感器和在水下不同深度取水樣進(jìn)行溢油分布探測(cè)確定奧里油云團(tuán)的高濃度區(qū)域，在較小的水體范圍內(nèi)，結(jié)合衛(wèi)星定位系統(tǒng)和海流的流動(dòng)方向，有可能能夠在一定程度上判斷出溢出奧里油在水體的分布和運(yùn)動(dòng)變化趨勢(shì)，確定出溢油分布的集中區(qū)域，然后進(jìn)行精確泵抽回收作業(yè)。

回收的奧里油油水混合物在后處理過(guò)程中同樣需注意奧里油解乳化后的高黏度對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備和處理設(shè)備以及后處理工藝過(guò)程的影響。污油艙中的奧里油宜采用防止解乳化的措施，盡量保持油較低的粘度，或者在油進(jìn)一步解乳化前迅速將回收的奧里油進(jìn)行卸載和后續(xù)處理。

總而言之，對(duì)奧里油的處置需要根據(jù)溢油數(shù)量的大小，水體大小，洋流海流情況，海況，奧里油的性狀變化階段，周邊生態(tài)環(huán)境對(duì)溢油的敏感程度，氣溫，水溫，現(xiàn)場(chǎng)的溢油應(yīng)急資源和作業(yè)條件等等參考因素來(lái)決定將采取的應(yīng)急策略和具體方法。

5 結(jié)論

奧里諾科原油以其巨大的儲(chǔ)量必將成為一種更加被廣泛使用的資源，奧里油作為克服奧里諾科原油開采、儲(chǔ)運(yùn)難題的改性產(chǎn)品將會(huì)繼續(xù)被大量生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)，由此會(huì)帶來(lái)更多更嚴(yán)峻的環(huán)境威脅問(wèn)題。水包油體系溢油的處理方法和策略和常規(guī)溢油有著諸多的不同，針對(duì)國(guó)內(nèi)存在奧里油運(yùn)輸航線，運(yùn)輸船錨泊地，裝卸港口，物流存儲(chǔ)的地區(qū)，有必要對(duì)奧里油的溢油特點(diǎn)以及溢油處置措施進(jìn)行深入研究，對(duì)可能的應(yīng)急方法策略展開量化的試驗(yàn)并進(jìn)行評(píng)估，形成有針對(duì)性的實(shí)用的具體方案和預(yù)案，并納入培訓(xùn)演習(xí)演練，同時(shí)做出有針對(duì)性的物資儲(chǔ)備以降低這類油品發(fā)生泄漏時(shí)對(duì)我國(guó)水體環(huán)境的危害。對(duì)一些有著相當(dāng)儲(chǔ)運(yùn)規(guī)模又具有特殊性質(zhì)的油品或化學(xué)品，同樣需要對(duì)其特性和泄漏后的行為特點(diǎn)以及應(yīng)對(duì)措施加以專門研究尋找基本的應(yīng)急措施和方法，以在未來(lái)可能的泄漏事件當(dāng)中第一時(shí)間選擇正確的應(yīng)對(duì)方向并采取有效的應(yīng)對(duì)策略。