海上油气田工程溢油风险分析与防范

范丽丽 李广茹 陈袁袁

（中海石油环保服务（天津）有限公司）

海上油气田工程溢油风险分析与防范

范丽丽 李广茹 陈袁袁

（中海石油环保服务（天津）有限公司）

文章主要对海上油气田开发工程建设阶段和运营阶段可能发生的溢油事故进行风险识别，并对部分溢油事故做定量分析，对溢油事故产生的环境影响进行定性分析，进而针对井喷事故、平台储罐泄漏事故、海管／立管事故及船舶碰撞事故提出风险防范的措施。

油气田工程；溢油事故；风险；环境影响

0 引 言

海上油气田工程建设和生产过程涉及大量易燃、易爆的石油和天然气产品，而且油气田开发工艺、设备运行复杂，存在发生油气泄漏、火灾和爆炸等重大事故的潜在风险，一旦发生将严重危害环境以及人群生命和健康。因此，对海上油气田工程进行溢油风险环境影响分析是油气田工程环境影响评价的工作重点之一。

本文主要对海上油气田开发工程建设和运营阶段可能发生的溢油事故进行风险识别，在此基础上，借助ISO 16312-1-2010《用于火灾和风险评估的获取燃烧产物毒性数据的物质燃烧模型的有效性评估指南》（简称《风险评估数据指南》），对部分溢油事故做定量分析，并对其产生的环境影响进行定性分析，进而提出风险防范措施。

1 溢油风险因素识别

建设阶段：在海上油气田工程建设阶段，通常参加钻／完井作业的设备有供应船、值班船和直升飞机。在此阶段可能发生的溢油事故包括井涌或井喷、输油软管破裂和船舶碰撞等。

运营阶段：事故性溢油事故是海上油田生产运营期的最大环境风险事故，可能导致事故性溢油事故的主要原因包括平台火灾爆炸、储罐泄漏、海管／立管泄漏、地质性溢油事故、船舶碰撞以及修井过程中可能发生的井涌／井喷等。

2 溢油风险概率分析

本文借助于《风险评估数据指南》中的数据，对部分溢油事故做定量分析，以确定事故情况下的环境风险级别。环境风险级别依次为A，B，C，D四级，其中A表示对环境影响严重，D级表示对环境无影响。

2.1 井涌和井喷

《风险评估数据指南》统计了1980—2005年美国墨西哥湾外大陆架、英国大陆架、挪威海域等海域发生的井喷事故，其中常规油井的井涌和井喷概率见表1。

表1 常规油井井涌和井喷事故概率

由表1可知，海上油气田开发工程发生井涌／井喷的概率与油气田的钻井数量、生产井数量及完井的作业次数成正比关系。油井发生井喷时，很容易引发火灾和爆炸，此时环境风险级别为A级。当发生井喷，但未引发火灾、爆炸时，井喷污染物将全部进入海洋，对海洋环境产生严重污染，此时环境风险级别也为A级。

2.2 平台火灾、爆炸

生产阶段，平台进行油气传输、储存或处理等作业，可能由于设备或人为误操作等原因引起油气泄漏，从而导致平台火灾、爆炸。根据《风险评估数据指南》统计［1］，海上生产设施各区的火灾事故发生频率为：油气传输区3×10－4次／a，油气处理区4×10－3次／a，储油区2×10－3次／a。

当平台发生爆炸，并造成原油泄漏入海时，会对海洋环境产生严重污染，此时环境风险级别为A级。当井口平台火灾事故得到有效控制，且未导致爆炸事故时，泄漏原油一般可及时得到收集，最大限度的减少入海量，此时环境风险级别可降到C级以下。

2.3 平台储罐泄漏

平台上的储罐通常分为常压储罐和带压储罐，常压容器主要有柴油罐、开式排放沉箱等；带压储罐主要有分离器、闭式排放罐等。储罐泄漏概率见表2［1］。

表2 储罐泄漏概率数据统计 次／（罐·a）

通常平台储罐泄漏可进行自动关断，通过及时收集和清理泄漏现场，可避免泄漏物入海。因此，由储罐泄漏引发的溢油入海事故发生的概率较低。

2.4 海管／立管泄漏

2006年，挪威船级社（DNV）对2003年莫特麦克唐（Mott McDonald）公司出版的报告进行了修正。具体概率见表3［2-3］。

表3 海底管线及立管管道泄漏概率

由表3可知，当海管发生泄漏时，其泄漏概率与海管是否在平台周围安全区内以及海管的管径有关。当海管发生泄漏时，泄漏物可通过围油栏或溢油分散剂进行油气搜集、分散，此时环境风险级别为B级，若泄漏物未得到有效控制，则会对海洋环境产生严重污染影响，此时环境风险级别为A级。

立管钢管管径≤40.64 cm时，其管道泄漏概率为9.1×10－4次／a，钢管管径＞40.64 cm时，其管道泄漏概率为1.2×10－4次／a。立管发生泄漏引起火灾的概率较低，一旦被引燃，容易导致立管爆炸事故，此时环境风险级别为A级。

2.5 船舶碰撞事故

平台附近的供应船、值班船以及在该海域航行的外来航船都有可能与平台设施发生碰撞。根据《风险评估数据指南》，船舶碰撞事故的概率见表4。

表4 船舶碰撞概率 次／a

由表4可知，油田发生船舶碰撞并造成产生重大损伤的概率为3.9×10－6次／a，发生航船碰撞并造成产生重大损伤的概率为1.1×10－6次／a。若船舶／航船碰撞造成溢油后，未及时采用围油栏、撇油器和消油剂等防护措施，则很可能对海洋造成严重或较严重的污染，此时会出现A，B级环境风险。

3 溢油环境影响分析

溢油进入海洋后，会发生扩散、乳化、溶解、光氧化，形成石油聚合体，产生吸附沉降和生物降解等物理和化学变化。事故性溢油对环境的影响主要体现在对海洋生物、渔业资源和渔业生产产生影响。

3.1 对海洋生物的影响

溢油对海洋生物的损害有物理作用和化学毒害两个方面。物理作用主要包括油污黏着或覆盖生物体表，导致生物新陈代谢或活动能力减弱；油颗粒堵塞动物的呼吸和进水系统，致使生物窒息；油沉降于潮间带和浅水海底，使一些动物的幼虫、海藻孢子失去合适的固着基质等。溢油对海洋生物的化学毒性主要取决于油的种类和成分，通常炼制油的毒性高于原油，低分子烃对生物的毒害要大于高分子烃，在各类烃类中，其毒性一般按芳烃、烯烃、环烃、链烃的顺序而依次降低。原油和乳化剂对海洋生物的影响一是破坏细胞膜的正常结构，二是干扰生物体的酶系统从而影响其正常代谢过程的进行［4］。

3.2 对渔业资源的影响

根据中国水产科学研究院南海水产研究所对南海发生的多起溢油事故的调查结果，溢油造成渔业资源的平均损失约40%［5］。农业部黄渤海区渔业生态环境监测中心于2005年11月对2002年11月23日塔斯曼海油轮溢油“造成渤海天然渔业资源损害”一案进行跟踪调查，结果表明：经过三年的时间渔业资源密度仅为本底值的52.3%［6］。此外，溢油事故将会使受污染海域经济生物带有油污气味，从而影响水产品的品质、经济价值和食品安全。因此，事故性溢油对海洋渔业资源的损害巨大，并具有中长期影响。

3.3 对渔业生产的影响

溢油事故的发生一方面会影响周围海域的渔业资源，另一方面必将会影响该海域正常的渔业活动。一旦发生溢油事故，渔船无法进入该海域捕捞作业。倘若漂流油块进入沿岸定置渔业区后，大量油块将黏附在网具上，使网具损坏报废。

大量原油漂移到沿岸，将对沿岸滩涂和浅海养殖业造成毁灭性的损害。原油所漂移的海域，成年鱼类因回避油污而逃离污染区，在一段时间内很难恢复原有水平，使沿海渔民无法正常作业，从而使渔获量减少。

由于经济鱼类在油污染的环境中有积累石油烃的能力。将降低其产品质量，使市场价格明显低于其它海域同种鱼类的价格。

综上分析表明，溢油对于渔业生产的影响是较严重的，一旦发生溢油，轻者会使局部海域受到污染，重者会使污染海域渔业资源几年内难以恢复。

4 溢油风险防范

本文针对井喷事故、平台储罐泄漏事故、海管／立管事故及船舶碰撞事故提出如下防范措施。

4.1 井喷事故防范

为防止钻修井阶段火灾和井喷事故的发生，油气田作业者应采取如下措施：

严格实施钻井作业规程；在钻台、泥浆池和泥浆工艺室等场所设置通风系统和烃类气体探测器，自动探测可能聚集的烃类气体；井口控制安全屏蔽由机械或液压控制的监测装置组成，用来控制井喷；选择优质封隔器并及时更换损坏元件；在开钻之前制定周密的钻井计划；配备安全有效的防喷设备和良好的压井材料及井控设备；对关键岗位的操作人员进行专业技术培训，坚持持证上岗，建立健全井控管理系统；加强钻时观测，及时发现先兆，按正确的关井程序实行有效控制，并及时组织压井作业；设置灭火系统；关键场所设手提灭火器；制定严密的溢油应急计划，一旦发生井喷便采取相应的应急措施。

4.2 平台储罐泄漏事故防范

为确保安全生产，在设计中将针对各生产设施采取充分的安全防护措施；精心考虑各部分的合理布放，对危险区采用防火、防爆设备，并采取有效的隔离措施来降低危险程度。

主要设备、生产装置和单元均设置相应的压力、液位和温度报警系统与安全泄压保护装置及应急关断系统；在生产工艺区装备火焰和气体探测器，以监测工艺流程中的火情和可燃气体浓度，发现异常及时报警。

4.3 海管／立管事故防范

在设计上，严格按照防腐设计要求进行施工，并在施工中保证海底管道焊接质量。管道铺设完成，要进行扫线、清管和试压。作为应急措施，在海底管道两端设置应急关断阀，紧急情况下可以进行应急关断保护。

作业者将制定相应的管线保护和检测程序，由值班船对管线沿途进行巡视，驱散在安全区范围内作业的渔船，对海底管道进行不定期局部检测和定期全面检测，确保海底管道的安全性；定期对油田各条管线进行清管作业，以减少腐蚀等原因对管线的影响。

4.4 船舶碰撞事故防范

作业者将制定相应的保护和检测程序，由值班船对平台周围进行巡视，驱散在安全区范围内作业的渔船，确保平台设施的安全性；按照《海上固定平台安全规则》的要求在平台上设置助航标识灯、障碍灯、雾笛和平台标志牌等。

4.5 应急预案

项目建成后，建设单位应按照《中华人民共和国海洋环境保护法》、《中华人民共和国海洋石油勘探开发环境保护管理条例》和《海洋石油勘探开发溢油应急计划编报和审批程序》的相关规定，将本工程及其附属工程的溢油应急管理纳入计划中，并上报海洋局取得批复。

5 结束语

由于各种不确定性因素，海上油气田工程溢油风险不可能被精确地衡量，只能估计。加强海上油气田开发工程溢油风险防范是防止海上溢油事故发生的重要手段，通过溢油风险识别和风险分析，从而提出溢油风险防范措施，并科学合理地配置应急资源，提高溢油防控技术和能力，对于海洋油气开发工程的建设和可持续发展，具有十分重要的意义。

［1］ ISO 16312-1-2010用于火灾和风险评估的获取燃烧产物毒性数据的物质燃烧模型的有效性评估指南［S］.

［2］ Mott McDonald.PARLOC 2001：The Update of Loss of Containment Data for Offshore Pipeline［R］.2003.

［3］ Det Norske Veritas.Riser／Pipeline Leak Frequencies［R］.2006.

［4］ 曾江宁，徐晓群，寿鹿，等.海底石油管道溢油的生态风险及防范对策［J］.海洋开发与管理，2007，24（3）：120-123.

［5］ 中国水产科学研究院南海水产研究所.西江30-2油田开发对周围海域渔业资源和渔业生产影响的评价报告［R］.1991.

［6］ 于徐华.船舶溢油环境风险评价研究［J］.资源节约与环保，2013（9）：14-17.

1005-3158（2014）03-0046-03

2013-12-11）

（编辑 张爽）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.03.014

范丽丽，2007年毕业于北京师范大学环境科学专业，现在中海石油环保服务（天津）有限公司从事环境影响评价工作。通信地址：北京市朝阳区北苑路28号1号楼北科创业大厦10层，100012