南海深水区水下溢油三维可视化模拟系统研发与应用

针对南海油气田勘探开发溢油污染防治需求,开发了国内首套深水区水下溢油三维可视化模拟系统,由三维海流预报模型、深水溢油模型、三维可视化仿真系统和数据库组成。海流预报模型基于ROMS模式,通过考虑波致混合影响,并利用最优插值技术同化卫星测高资料和嵌套技术,保障了预报结果的准确性。深水溢油模型由羽流模型和对流扩散模型组成,考虑了卷吸、油气分离、溶解、水合物生成、漂移、扩散等复杂过程。系统能够预测深水区水下油气泄漏后行为和归宿过程,提供油、气、天然气水合物粒子的大小、分布、移动速度和漂移轨迹、扩散面积、水体溢油残存量、水面溢油量等三维可视化动态模拟结果。目前系统已经在油气田勘探开发中得到应用,为南海深水溢油应急提供了重要支撑。     

溢油分散剂在深水油气勘探开发溢油污染处置中的应用

建立切实可行的深水溢油应急处置技术是我国南海区域深水油气开采顺利进行的有效保障。文章通过对墨西哥湾溢油事故中溢油分散剂使用的综述,提出了深水溢油应急处置技术中溢油分散剂使用技术和对环境影响所需要关注的问题,以期为我国南海深水油气勘探开发过程中溢油应急处置提供借鉴。     

海上油气开发水下井喷溢油的化学分散技术研究

为有效应对海上油气开发水下井喷溢油事故,降低海底溢油对海洋环境的危害,文章通过模拟试验研究消油剂的类型、使用量和喷注位置对溢油分散效果的影响,并提出深水水下消油剂使用技术体系。研究结果表明：GM-2消油剂对原油呈现良好的分散性能,且分散效果随剂油比的增大而增强;水下喷注消油剂的使用量为溢油量的10%时即可获得良好的分散效果;在一定范围内,消油剂喷口与水下井口的水平距离对溢油分散效果的影响极小,而垂直高度对溢油分散效果的影响较大。     

海洋环境中溢油与沉积物间的相互作用研究概述

海洋溢油事故频发,促使关于溢油在海洋中的环境行为、归宿及其生态效应等研究蓬勃发展。阐述了溢油进入海洋环境后与悬浮颗粒物和沉积物之间的相互作用及其影响因素;分析了溢油分散剂对溢油环境行为的影响,有助于正确评估溢油的环境归宿和潜在生态效应,为海洋溢油处理提供理论依据。     

深海环境中溢油输移扩散的初步数值模拟

通过对溢油在深海环境中的输移过程及行为特点的分析,初步建立基于拉格朗日积分法的深海溢油模型.该模型除了能够模拟油气混合物在真实深海环境中的共同输移与分离输移扩散过程,还考虑了石油溶解、气体溶解、天然气水合物形成与分解等行为变化对溢油运动轨迹的影响.应用该模型初步数值模拟了一次实际深海溢油试验,结果表明溢油在水下的空间分...     

海流作用下海底管道溢油扩散实验研究

采用物理模型试验研究了海流作用下海底输油管道溢油扩散特性。水槽中的原油从管道的泄漏点溢出，并从海底扩散到海面。采用非接触式光学测量技术，设计了图像采集与数据分析系统，研究原油泄漏机理和特性。通过该系统获得了溢油的轨迹、速度和海面上升时间。从定性和定量两个角度分析了水流和溢油量对溢油行为的影响。之后给出了特征物理量对各种因素的敏感性研究。溢油在水下主要以不同粒径的散状颗粒的形式分布。原油的上升过程可分为三个阶段：饱满、分散和聚集阶段。溢油量是影响油粒子上升时间的主要因素。在油粒子的上升过程中，原油的垂直速度主要受溢油量的影响，横向速度则更依赖于水流速度。不同水流与溢油量下，横向溢油速度的偏差远大于海面上升时间和垂直溢油速度的偏差。该研究可为溢油应急预测系统提供理论参考。     

海洋溢油模型及其应用研究进展

根据滥油模型的数学计算理论不同,溢油模型主要有两个类型,欧拉-拉格朗日理论模型和蒙持卡罗方法模型。欧拉-拉格朗日理论模型主要包括:全动力轨迹模型和溢油归宿模型。溢油归宿模型又包括溢油扩展、扩散模型和风化模型。风化模型包括蒸发、溶解、乳化、光氧化、生物降解等过程。蒙持卡罗方法模型在欧拉-拉格朗日理论模型基础上增加了溢油扩散随机数的计算,应用随机数来计算油膜三维扩展尺度。该模型是对欧拉-拉格朗日理论模型的补充和完善。目前国内以及日本、美国、新加坡等国学者们分别在海湾,海峡等(?)了溢油组合模型。但由于他们的研究重点不同,模型没有得到全面的应用。溢油模型的前景相对可观,其与溢油应急反应专家系统的结合使得我们可以根据应急系统做出相应的应急计划,并通过模拟来对溢油损害索赔进行定量。     

水下溢油数值模拟研究

基于Lagrange积分法和Lagrange粒子追踪法建立了一个水下溢油数值模型。该溢油模型由两个子模型组成:羽流动力模型和对流扩散模型,其中羽流动力模型用以模拟溢油的喷发阶段和浮力羽流阶段;对流扩散模型用以模拟溢油的对流扩散阶段。通过数值实验,结合实验室水槽实验和水下溢油现场实验的观测资料进行模型验证。实验结果表明,模拟结果与观测资料一致性较好,从而验证了本文溢油模型的合理性和准确性;羽流动力模型为对流扩散模型提供源,海流、海水的垂向密度结构和油滴的直径分布是影响溢油在对流扩散阶段运动和分布的主要因素。     

水下输油管微孔溢油的实验研究

目前大部分溢油研究都是针对大孔径泄漏进行的。文中对水下管道微孔(直径小于5 mm的孔)泄漏溢油进行了实验研究,获得了不同尺寸微孔泄漏与出流系数的关系、不同泄漏量时溢油油滴上升至水面的时间以及泄漏产生的浮羽射流的形态。实验结果表明,出流系数会随着泄漏孔孔径的增大而变大,而泄漏量的增加则会明显缩短溢油上浮至水面的时间,增大羽射流宽度。研究对水下微孔泄漏的溢油扩散提供了实验参考,为今后微孔溢油的相关研究打下基础。     

南海深水井喷溢油输移扩散的数值模拟研究

文章以假设发生在南海北部深水油气勘探开发海域的1279m深水井喷溢油事故为例,采用深海溢油输移扩散模型,以2020年冬季（1月）和夏季（7月）三维流场和海面风场为主要环境动力,数值模拟研究未实施和实施海底消油剂处理情景下的溢油在海洋环境中的输移扩散全过程。模拟结果显示:不同深度的海流对溢油输移轨迹有着显著的影响;深水环...     

墨西哥湾溢油事故对我国深海溢油污染防治管理的启示

文章通过对美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台原油泄漏事故的分析与思考,针对我国深海油气资源勘探开发中存在的溢油风险,从应急响应体系、监视预报技术、应急处置技术、损害赔偿基金和行政监管与政企合作等不同方面,探讨了我国深海溢油的防治管理对策,以期为我国海洋石油开发利用、海洋环境保护以及深海溢油污染的防治管理提供有益的参考     

墨西哥湾溢油事故对我国深海溢油污染防治管理的启示

文章通过对美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台原油泄漏事故的分析与思考,针对我国深海油气资源勘探开发中存在的溢油风险,从应急响应体系、监视预报技术、应急处置技术、损害赔偿基金和行政监管与政企合作等不同方面,探讨了我国深海溢油的防治管理对策,以期为我国海洋石油开发利用、海洋环境保护以及深海溢油污染的防治管理提供有益的参考。     

白云凹陷深水油气开发区海底滑坡的特征、分布以及成因初探

白云凹陷深水区是深水油气勘探开发的热点区域,深水地质灾害严重威胁深水油气开发的施工安全,通过研究其主要深水地质灾害海底滑坡的形成、分布,可对深水油气开发过程中不必要的风险和损失进行预测和预防。通过分析中海油高精度三维地震资料,识别了白云凹陷深水油气开发区的海底滑坡以及与之相关的天然气水合物、气烟囱、泥底辟、浅层气和浅水流等深水地质灾害现象。这些深水地质灾害现象与海底滑坡的发育密不可分,是识别海底滑坡的重要因素。利用地球物理属性识别并发现了白云凹陷规模巨大和分布广泛的海底滑坡,并认为超压流体释放、水合物分解、高沉积速率等主导了白云凹陷海底滑坡的发育,这些主要控制因素都是南海北部新构造活动的产物,新构造活动才是海底滑坡的主要成因。     

渤海溢油三维漂移数值模拟研究

国家海洋局北海预报中心于2011年开发了渤海三维溢油模型,该模型在分析国内外溢油模型现状的基础上,借鉴当今流行的数值模拟方法,使用油粒子模型与油膜扩展模型相结合的方式,用拉格朗日方法追踪每个带有一定油量的油粒子的轨迹,针对每一个油粒子则使用油膜扩展理论计算其油膜扩展过程。该模型可实现对溢油油污上升及水平输运过程、海表面油污浓度的预报,通过三组理想试验和2012年的海上溢油实验数据,对模型的各项功能、稳定性及模型精度进行了对比验证,结果较好,模型可实现对渤海海域海底或水下发生溢油的数值模拟。该模型解决了以往二维溢油模型在模拟钻井平台及海底输油管道泄漏等溢油事故方面的不足,可更好地为溢油灾害对海洋环境影响的估计提供有效参考信息。     

浅海环境下溢油海面的仿真

在考虑水深因素的条件下,提出了一种适合于浅海环境下溢油海面的仿真方法,利用TMA谱模型和Marangoni溢油理论模型,计算有限水深下溢油海面的海浪谱;然后根据海浪的色散关系和Longuet-Higgins海浪模型,计算有限水深下溢油海面的铅直位移;并分析了Kitaigorodskii深度函数的特性。仿真结果表明,有限水深下海面的铅直位移比深水的小,而有限水深下溢油海面的粗糙度要比有限水深下和深水清洁海面的都小,结果与Marangoni溢油理论模型相吻合。     

海洋溢油的风化过程研究

水体中石油的分布与归宿取决于溢油风化.在溢油扩散漂移的同时,发生油类蒸发与溶解过程.石油烃在光能的激发和微量金属离子的催化下会发生氧化反应.石油入海后,在风、浪的作用下很容易发生乳化作用.油膜和分散液滴可附在海洋中悬浮颗粒物上沉淀,溶解的烃类吸附在固体颗粒物上沉淀.石油烃类的生物化学作用为其决定性降解作用.油的风化是许多不同过程的综合过程,它们是同时发生,互相影响的.未来需要在组成、性质和行为相互关系的研究基础上进行.在分子水平上系统研究溢油风化过程对于溢油事故发生后肇事者的确定、危害评价以及生物修复效果评估等具有重要的指导意义.     

鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系深水牵引流沉积

深水牵引流沉积是沉积学中的一个重要研究领域，包括内潮汐、内波沉积和等深流沉积两大类，主要发育于海洋深水区。深水牵引流沉积的研究起步较晚，目前主要集中于现代深海沉积和野外露头研究，对深埋地下的古代深水牵引流沉积发现较少，其所具有的油气潜能还不被人们所认识。本文论述了鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系内潮汐沉积、等深流沉积的特征和沉积类型。内潮汐沉积是在研究区首次发现，以灰色中一细砂岩为主，部分为粗粉砂岩，单层厚十余厘米至数十厘米，砂岩以普遍发育双向交错纹理为特征。等深岩丘主要由3种碳酸盐等深岩组成，即砂屑等深岩、粉屑等深岩和灰泥等深岩，共发育有4种层序样式。最后，阐明了其油气勘探意义，并分析了其潜在的油气勘探价值。     

长江口深水航道内溢油轨迹的数值模拟

耦合海洋和溢油模型,建立起1个适用于长江口深水航道内溢油轨迹预报模型。海洋模型考虑了深水航道中导堤丁坝的影响,能够较好地模拟深水航道内流场,使物理场更加可信;溢油模型采用前国际上常用的随机游走和拉格朗日油粒子追踪法,预测油粒子的漂移扩散轨迹和扫海面积。研究表明:在深水航道中段发生的溢油事故,油粒子的漂移分布和扫海面积受导堤丁坝和流场的共同影响,涨急时刻溢油24h后油粒子的分布和扫海主要分布在导堤丁坝附近,落急时刻溢油的油粒子则大部分分布于导堤丁坝外,扫海面积也比涨急时刻大,对九段沙自然保护敏感区域产生一定程度的潜在生态影响。本文用数值实验的方法验证了海洋模型中考虑导堤丁坝与不考虑导堤丁坝相比,溢油轨迹预测是有差别的,考虑了导堤丁坝会对油粒子在导堤丁坝附近的漂移和扩散起阻挡约束和聚集的作用,没有考虑导堤丁坝的溢油扫海面积增大。     

基于二维激光观测的溢油及其乳化过程散射模式研究进展

合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率、能不受雨云影响实施全天时全天候全方位监测,在海面溢油灾害应急监测过程中发挥着越来越重要的作用。溢油是因为海面油膜抑制了毛细波和重力波,在SAR图像上呈暗斑而被识别。然而,海面溢油的乳化过程直接影响SAR对海面溢油后向散射截面的观测精度。本研究以物理海洋学和激光原理以及海面电磁散射理论为基础,通过实验利用激光扫描仪观测海面溢油粗糙度,分别与溢油特征参数、后向散射系数建立对应关系;耦合海面溢油参数与后向散射截面的关系,利用电磁散射数值建模方法,建立海面溢油散射模型,研究海面溢油乳化过程对微波后向散射截面的影响。本项目的研究将为SAR监测海面溢油量、溢油厚度及油品分布格局提供了可能;将进一步揭示海面溢油的散射机制,提高SAR海面监测溢油的精度和能力。     

针对事件链的溢油监测需求分析及组网观测方案初探

本文针对普遍关注的溢油事件,分析了重大溢油事件应急监测中迫切需要解决的七个问题:溢油源确认核查、溢油面积准确估算、水下溢油探查、针对溢油应急过程的海洋环境监测、针对重点海域的溢油凝视监测、服务于溢油事件过程的次生事件风险观测;总结了溢油监测传感器的技术特点,分析了卫星、航空、固定式观测平台、移动式观测平台、水下固定和移动观测平台等5类溢油观测平台的技术现状与不足,提出了溢油跨学科组网观测构想,并初步设计了观测网络的组成及运行模式,以期对溢油组网观测系统的建设有所推动。