如何防范及处理海上石油泄漏
摘要：
随着科学的进步，海上石油开采活动日益频繁, 海上石油运输也日趋活跃。然而海上开发石油其实是高风险产业，但石油公司往往忽视应有的安全措施。一旦发生重大漏油，溢油事件，不但开采公司将面临巨大的经济损失，海湾的生态环境也将面临灭顶之灾。本文从泄漏事故的原因分析，对其防范措施、事后处理方法做了粗浅的总结。
关键词：泄漏事故、防范措施、处理方法、应变计划
石油污染对海洋生态的影响非常严重, 油类进入海洋后, 对自然环境、水产养殖、浅水岸线、码头工业等都会造成不同程度的危害。正常的石油开采业也会造成部分石油以及油气泄漏, 会对开采平台周围的生态环境造成危害, 泄漏的油气还会污染石油平台周围的大气环境。如果石油平台处于洋流区, 泄漏的石油还会随着海流漂移到其他海域。因此, 海域石油开采应该综合权衡各种环境因素, 确保安全生产, 严防石油泄漏事故发生, 减轻对石油平台周围生态环境的破坏, 将海上石油开采活动对生态环境的影响降到最低。
一、 泄漏产生的原因
1、材料问题
（1）材料自身质量问题
如钢管焊缝有气孔、夹渣或没焊透，铸铁管有裂纹、砂眼，水泥管被碰裂等。
（2）材料破坏而发生的泄漏
如输送腐蚀性强的流体，一般钢管在较短时间内就会被腐蚀穿孔；输送高速的粉料，钢管会被磨蚀损坏；还有材料因疲劳、老化、应力集中等造成强度下降等。
（3）因内压上升造成破坏引起泄漏
如管道系统中多台泵同时投入运行，或关闭阀门过急。
2、密封失效
密封是预防泄漏的元件，也是容易出现泄漏的薄弱环节。
密封失效的原因主要是密封的设计不合理、制造质量差、安装不正确等，如
设计人员不熟悉材料和密封装置的性能，产品不能满足工况条件造成超压破裂，密封结构形式不能满足要求，密封件老化、被腐蚀、磨损等。
二、 泄漏预防的措施
1、可靠性设计
（1）紧缩工艺过程
当前，化工行业将紧缩工艺过程作为提高生产装置安全性的一项关键技术，即尽量缩小工艺设备，用危害性小的原材料和工艺步骤，简化工艺和装置，减小危险物存储量。
（2）冗余设计
为了提高可靠性，应提高设防标准，要提倡合理的多用钢材，而不是挖空心思节约钢材，比如在强腐蚀环境中，壁厚一般都设计有一定的腐蚀裕量，重要的场合可使用双层壁。我国现行的结构设计标准安全度较低，应大幅度提高。
（3）正确选择材料和材料保护措施
材质要与使用的温度、压力、腐蚀性等条件相适应，能够满足耐高温、强腐蚀等苛刻条件。不能适应的要采取防腐蚀、防磨损等保护措施。
（4）正确选择连接方法
压力管道尽量采用无缝钢管，且宜采用焊接，但由于直径小于25mm 的管道焊接强度不佳，且易使焊渣落入管内引起管道堵塞，应采取承插管件连接，或采用锥管螺纹联接。对于强腐蚀性尤其是含HF 等介质的易产生缝隙腐蚀的管道，不得在螺纹处施以密封焊，否则一旦泄漏，后果不堪设想。要考虑振动和热应力的影响，对于容易产生应力载荷的部位，应采取减震、热胀补偿等消除应力措施，防止焊缝破裂或连接处破坏而造成泄漏。
阀门内漏可能造成反应失控，可设两个阀门串连以提高可靠性。为防止误操作，各种物料管线应按规定涂色，以便区分。阀门的开关应有明显标志，采用带有开关标志的阀门，对重要阀门采取挂牌、加锁等措施。
（5）正确选择密封装置
密封结构设计应合理。采用先进的密封技术，如机械密封、柔性石墨、液体密封胶，改进落后的、不完善的密封结构。正确选择密封垫圈，在高温、高压和强腐蚀性介质中，宜采用聚四氟乙烯材料或金属垫圈。如果填料密封达不到要求，
可加水封和油封。许多泵改成端面机械密封后，效果较好，应优先选用。
（6）设计应方便操作维修
设计时应考虑装配、操作、维修、检查的方便，同时也有利于处理应急事故和及时堵漏。开关设在便于操作处。阀门尽量设置在一起，空中阀门应设置平台，以便操作。有密封装置的部位，特别是动密封部位，要留有足够的空间，以便更换和堵漏。法兰和压盖螺栓应便于安装和拆卸，空间位置不能太小；对于容易出现泄漏以及重要的部位和设备，应设副线、备用容器和设备。
2、配备可靠的防漏安全装置
（1）防爆泄压装置
当出现超高压力等异常情况发生时，安全设施是防范泄漏事故的最后一道屏障。因此，各类安全阀件要做到灵敏可靠。如安全阀、呼吸阀，用于防止设备超压引起爆裂；爆破片用于防止有突然超压和爆炸危险的设备爆炸；放空管可用来紧急排泄物料等。
（2）测量、报警监控仪表
测量仪表可使人及时掌握流量、压力、温度、液位等工作参数，而自动化系统能实现自动报警、控制。如容器液位计，是防止容器内介质泄漏的重要仪表。
3、日常维护措施
生产装置在新建和检修投产前，必须进行气密性检测，确保系统无泄漏。 平时，生产装置要经常进行检查、保养、维修、更换，及时发现并整改隐患，以保证系统处于良好的工作状态。如发现配件、填料破损要及时维修、更换，及时紧固松弛的法兰螺丝。
必须定期对装置进行全面检修，通过预防性地更换改进零部件、密封件，消除泄漏隐患。
三、 泄漏发生后的处理方法
1、将泄漏事故与安全装置连锁
应采用自动停车、自动排放、自动切除电源等安全连锁自控技术措施。
2、采用工艺控制装置
当设备和管道断裂、填料脱落、操作失误以致发生泄漏等特殊情况时，为防止介质大量外泄，可能引起着火、爆炸而应设置停车、紧急切断物料的
安全装置。如紧急截止阀，在管道中间增加断流阀来系统分段，能够中止向泄漏处供应物料，可以减少泄漏量；止回阀，只允许介质沿一个方向流动，用以防止倒流。
四、 国外应对海上石油泄漏的应变计划
1、石油扩散剂的使用
阿拉斯加是1989年美国少数几个事先同意使用石油扩散剂的州之一，但其必要条件是要得到联邦现场协调部的事先认可。海岸警卫队的现场指挥官为了让州行政当局和民间有关团体了解石油扩散剂的有效性而进行了试验。
此时正值确认扩散剂对环境保护有效的国家研究委员会研究报告出台。报告认为，如使用扩散剂，石油向海水扩散、流至外洋，就会无害。
“埃克森·瓦尔迪兹”号泄油事故后，美国对扩散剂的态度有所改变。到1997年底，美国沿海各州几乎都对扩散剂的使用采取事先认可态度，现场指挥官可在未经有关团体了解的情况下认可使用扩散剂。
有时，扩散剂成为唯一的实际手段。扩散剂可以在空中撒布，这比在海上掠行艇上撒布的范围要大10~40倍，泄漏场所远离陆地时也有效。从空中撒布扩散剂前，应确认泄漏的石油颗粒是否随风飞扬。风浪很大时，石油仅凭风浪作用就会扩散。
扩散剂有将油、水混杂的乳状化石油分解成石油和水的作用。但是，泄漏48小时后，扩散剂就对乳化石油不起作用。因此，扩散剂的撒布要早。
扩散剂的使用必须考虑生态系统、气象和海况等条件。泄漏石油对生态系统的影响是暂时的，大多会随时间的推延而消失。海洋污染对策部队与其他机关一起研究石油是否损害生态系统，如认为无影响，则让石油自然扩散。
2、海岸线清理技术
“埃克森•瓦尔迪兹”号事故后，为了清除漂浮在威廉王子湾及阿拉斯加湾的石油，最多时曾动用了11000多人对6000公里的海岸线进行调查。调查结果是威廉王子湾外的石油呈现轻质泡沫状和沥青球状，可以使用铁锹、水桶等作手工清除；但威廉王子湾内的石油粘附牢固，必须用水清洗。
在被清理的2400公里海岸线中，污染严重的400公里用水或温水清洗，洗落至威廉王子湾的石油，用石油围拦围住，再利用掠行艇清除。
此外，还应用了生物改造技术。就是利用具有使石油老化的性质的细菌，加速石油的自然老化。这一技术于1989年使用于120公里海岸线并取得了成效。阿
3、深海收取漏油技术
瑞典已经开发出一种新技术，采用的不是堵漏，而是在深海中收取漏油，形状如同在深海的油井上方打开一把大伞，将漏油收进去，将天然气放走。这一新技术采用次数不多，时间也不长，因此没有被石油公司广泛采用。
五、 总结
我国的油气技术装备经过几十年的发展，取得了辉煌的成就。但海上油气技术装备的发展由于起步较晚，与国外存在着较大的差距。目前我国最多只能在300米深的海域工作，而美国的深海技术已可在水深2千米以下的海底进行勘探和开采。因此，我国一方面应大力发展深海开发技术，另一方面，应将国外海上石油泄漏事故引以为鉴，加以重视研究，避免此类事件的发生。
参考文献：
［1］ 《海洋石油工程设计指南》编委会，《海洋石油工程环境保护、安全评价
和职业卫生》，2007.
［2］ 国家经济贸易委员会. 《海上油（气）田开发工程环境保护设计规范》，
2003.
如何防范及处理海上石油泄漏
摘要：
随着科学的进步，海上石油开采活动日益频繁, 海上石油运输也日趋活跃。然而海上开发石油其实是高风险产业，但石油公司往往忽视应有的安全措施。一旦发生重大漏油，溢油事件，不但开采公司将面临巨大的经济损失，海湾的生态环境也将面临灭顶之灾。本文从泄漏事故的原因分析，对其防范措施、事后处理方法做了粗浅的总结。
关键词：泄漏事故、防范措施、处理方法、应变计划
石油污染对海洋生态的影响非常严重, 油类进入海洋后, 对自然环境、水产养殖、浅水岸线、码头工业等都会造成不同程度的危害。正常的石油开采业也会造成部分石油以及油气泄漏, 会对开采平台周围的生态环境造成危害, 泄漏的油气还会污染石油平台周围的大气环境。如果石油平台处于洋流区, 泄漏的石油还会随着海流漂移到其他海域。因此, 海域石油开采应该综合权衡各种环境因素, 确保安全生产, 严防石油泄漏事故发生, 减轻对石油平台周围生态环境的破坏, 将海上石油开采活动对生态环境的影响降到最低。
一、 泄漏产生的原因
1、材料问题
（1）材料自身质量问题
如钢管焊缝有气孔、夹渣或没焊透，铸铁管有裂纹、砂眼，水泥管被碰裂等。
（2）材料破坏而发生的泄漏
如输送腐蚀性强的流体，一般钢管在较短时间内就会被腐蚀穿孔；输送高速的粉料，钢管会被磨蚀损坏；还有材料因疲劳、老化、应力集中等造成强度下降等。
（3）因内压上升造成破坏引起泄漏
如管道系统中多台泵同时投入运行，或关闭阀门过急。
2、密封失效
密封是预防泄漏的元件，也是容易出现泄漏的薄弱环节。
密封失效的原因主要是密封的设计不合理、制造质量差、安装不正确等，如
设计人员不熟悉材料和密封装置的性能，产品不能满足工况条件造成超压破裂，密封结构形式不能满足要求，密封件老化、被腐蚀、磨损等。
二、 泄漏预防的措施
1、可靠性设计
（1）紧缩工艺过程
当前，化工行业将紧缩工艺过程作为提高生产装置安全性的一项关键技术，即尽量缩小工艺设备，用危害性小的原材料和工艺步骤，简化工艺和装置，减小危险物存储量。
（2）冗余设计
为了提高可靠性，应提高设防标准，要提倡合理的多用钢材，而不是挖空心思节约钢材，比如在强腐蚀环境中，壁厚一般都设计有一定的腐蚀裕量，重要的场合可使用双层壁。我国现行的结构设计标准安全度较低，应大幅度提高。
（3）正确选择材料和材料保护措施
材质要与使用的温度、压力、腐蚀性等条件相适应，能够满足耐高温、强腐蚀等苛刻条件。不能适应的要采取防腐蚀、防磨损等保护措施。
（4）正确选择连接方法
压力管道尽量采用无缝钢管，且宜采用焊接，但由于直径小于25mm 的管道焊接强度不佳，且易使焊渣落入管内引起管道堵塞，应采取承插管件连接，或采用锥管螺纹联接。对于强腐蚀性尤其是含HF 等介质的易产生缝隙腐蚀的管道，不得在螺纹处施以密封焊，否则一旦泄漏，后果不堪设想。要考虑振动和热应力的影响，对于容易产生应力载荷的部位，应采取减震、热胀补偿等消除应力措施，防止焊缝破裂或连接处破坏而造成泄漏。
阀门内漏可能造成反应失控，可设两个阀门串连以提高可靠性。为防止误操作，各种物料管线应按规定涂色，以便区分。阀门的开关应有明显标志，采用带有开关标志的阀门，对重要阀门采取挂牌、加锁等措施。
（5）正确选择密封装置
密封结构设计应合理。采用先进的密封技术，如机械密封、柔性石墨、液体密封胶，改进落后的、不完善的密封结构。正确选择密封垫圈，在高温、高压和强腐蚀性介质中，宜采用聚四氟乙烯材料或金属垫圈。如果填料密封达不到要求，
可加水封和油封。许多泵改成端面机械密封后，效果较好，应优先选用。
（6）设计应方便操作维修
设计时应考虑装配、操作、维修、检查的方便，同时也有利于处理应急事故和及时堵漏。开关设在便于操作处。阀门尽量设置在一起，空中阀门应设置平台，以便操作。有密封装置的部位，特别是动密封部位，要留有足够的空间，以便更换和堵漏。法兰和压盖螺栓应便于安装和拆卸，空间位置不能太小；对于容易出现泄漏以及重要的部位和设备，应设副线、备用容器和设备。
2、配备可靠的防漏安全装置
（1）防爆泄压装置
当出现超高压力等异常情况发生时，安全设施是防范泄漏事故的最后一道屏障。因此，各类安全阀件要做到灵敏可靠。如安全阀、呼吸阀，用于防止设备超压引起爆裂；爆破片用于防止有突然超压和爆炸危险的设备爆炸；放空管可用来紧急排泄物料等。
（2）测量、报警监控仪表
测量仪表可使人及时掌握流量、压力、温度、液位等工作参数，而自动化系统能实现自动报警、控制。如容器液位计，是防止容器内介质泄漏的重要仪表。
3、日常维护措施
生产装置在新建和检修投产前，必须进行气密性检测，确保系统无泄漏。 平时，生产装置要经常进行检查、保养、维修、更换，及时发现并整改隐患，以保证系统处于良好的工作状态。如发现配件、填料破损要及时维修、更换，及时紧固松弛的法兰螺丝。
必须定期对装置进行全面检修，通过预防性地更换改进零部件、密封件，消除泄漏隐患。
三、 泄漏发生后的处理方法
1、将泄漏事故与安全装置连锁
应采用自动停车、自动排放、自动切除电源等安全连锁自控技术措施。
2、采用工艺控制装置
当设备和管道断裂、填料脱落、操作失误以致发生泄漏等特殊情况时，为防止介质大量外泄，可能引起着火、爆炸而应设置停车、紧急切断物料的
安全装置。如紧急截止阀，在管道中间增加断流阀来系统分段，能够中止向泄漏处供应物料，可以减少泄漏量；止回阀，只允许介质沿一个方向流动，用以防止倒流。
四、 国外应对海上石油泄漏的应变计划
1、石油扩散剂的使用
阿拉斯加是1989年美国少数几个事先同意使用石油扩散剂的州之一，但其必要条件是要得到联邦现场协调部的事先认可。海岸警卫队的现场指挥官为了让州行政当局和民间有关团体了解石油扩散剂的有效性而进行了试验。
此时正值确认扩散剂对环境保护有效的国家研究委员会研究报告出台。报告认为，如使用扩散剂，石油向海水扩散、流至外洋，就会无害。
“埃克森·瓦尔迪兹”号泄油事故后，美国对扩散剂的态度有所改变。到1997年底，美国沿海各州几乎都对扩散剂的使用采取事先认可态度，现场指挥官可在未经有关团体了解的情况下认可使用扩散剂。
有时，扩散剂成为唯一的实际手段。扩散剂可以在空中撒布，这比在海上掠行艇上撒布的范围要大10~40倍，泄漏场所远离陆地时也有效。从空中撒布扩散剂前，应确认泄漏的石油颗粒是否随风飞扬。风浪很大时，石油仅凭风浪作用就会扩散。
扩散剂有将油、水混杂的乳状化石油分解成石油和水的作用。但是，泄漏48小时后，扩散剂就对乳化石油不起作用。因此，扩散剂的撒布要早。
扩散剂的使用必须考虑生态系统、气象和海况等条件。泄漏石油对生态系统的影响是暂时的，大多会随时间的推延而消失。海洋污染对策部队与其他机关一起研究石油是否损害生态系统，如认为无影响，则让石油自然扩散。
2、海岸线清理技术
“埃克森•瓦尔迪兹”号事故后，为了清除漂浮在威廉王子湾及阿拉斯加湾的石油，最多时曾动用了11000多人对6000公里的海岸线进行调查。调查结果是威廉王子湾外的石油呈现轻质泡沫状和沥青球状，可以使用铁锹、水桶等作手工清除；但威廉王子湾内的石油粘附牢固，必须用水清洗。
在被清理的2400公里海岸线中，污染严重的400公里用水或温水清洗，洗落至威廉王子湾的石油，用石油围拦围住，再利用掠行艇清除。
此外，还应用了生物改造技术。就是利用具有使石油老化的性质的细菌，加速石油的自然老化。这一技术于1989年使用于120公里海岸线并取得了成效。阿
3、深海收取漏油技术
瑞典已经开发出一种新技术，采用的不是堵漏，而是在深海中收取漏油，形状如同在深海的油井上方打开一把大伞，将漏油收进去，将天然气放走。这一新技术采用次数不多，时间也不长，因此没有被石油公司广泛采用。
五、 总结
我国的油气技术装备经过几十年的发展，取得了辉煌的成就。但海上油气技术装备的发展由于起步较晚，与国外存在着较大的差距。目前我国最多只能在300米深的海域工作，而美国的深海技术已可在水深2千米以下的海底进行勘探和开采。因此，我国一方面应大力发展深海开发技术，另一方面，应将国外海上石油泄漏事故引以为鉴，加以重视研究，避免此类事件的发生。
参考文献：
［1］ 《海洋石油工程设计指南》编委会，《海洋石油工程环境保护、安全评价
和职业卫生》，2007.
［2］ 国家经济贸易委员会. 《海上油（气）田开发工程环境保护设计规范》，
2003.