墨西哥湾“深水地平线”溢油事故处理研究进展

2010年4月20日美国墨西哥湾"深水地平线"石油钻井平台发生爆炸,并引发大火,致使大量的原油(~500万桶)在深海(~1 500m)泄露,这场灾难造成了巨大的环境和经济损失,也对石油开采业的发展产生了负面影响。文中综述了此次事故溢出石油的总量,泄露速率以及测量相关数据中所涉及的技术及方法,对进一步研究溢油转移的趋势和转化过程具有指导意义。喷洒了6.6×106 L的消油剂,消油剂可以促使溢油的快速分散,同时也会给海洋生态系统造成一定的影响。该事故对墨西哥湾的植被和海洋生物有不同程度的影响,如沼泽植被、海水中的浮游动/植物、鱼类、贝类、珊瑚虫、迁徙鸟类,甚至是墨西哥湾大型底栖生物。此次溢油事故涉及各种不同的环境情况,为研究石油烃降解菌在溢油转移和降解过程中种群和群落的变化提供了一个独特的机会,消油剂处理过的溢油转化机理以及微生物降解过程中生物表面活性剂的产生与生物标志物以及微生物菌落的变化之间的关系,仍需要进一步的深入研究和探讨。     

基于GIS的海洋敏感区溢油敏感度分析研究

海上溢油是严重的海洋灾害,严重威胁海洋环境。以渤海区域为例,通过开发基于GIS的海洋敏感区溢油敏感度分析系统,利用实时绘制的规则网格和敏感区图层叠加分析方法,计算各个网格的敏感值大小,渲染并生成海洋敏感区专题图,对敏感值较大的敏感区,采取优先保护的措施,以减少溢油对海洋自然保护区、养殖区、动植物栖息地和海洋经济区等区域的危害,为保护海洋生态环境提供技术支持。     

“深水地平线”事故深海溢油输移扩散的数值模拟

为深入认识深海溢油输运过程和提高深海溢油事故的应急响应能力,文章以2010年墨西哥湾“深水地平线”事故为例,采用深海溢油输移扩散模型,以三维流场和海面风场为主要环境动力,数值模拟溢油深海泄漏后的浮射扩散、水体中输移扩散以及在风场和流场共同作用下在海面上输移扩散的全过程,同时模拟实施海底消油剂喷注处理措施后溢油输移轨迹和扩散范围的变化。研究结果表明：数值模拟结果与相关报道的悬浮油带实际观测结果以及美国国家海洋与大气管理局的海水异常遥感监测结果总体相符,可为更加全面和精细的深海溢油输移扩散数值模拟研究奠定良好的基础。     

应用极化合成孔径雷达检测海上溢油研究进展

海上溢油给海洋生态环境带来严重的影响,快速准确地探测溢油对于防灾减灾具有重要的意义。利用卫星遥感探测溢油已成为目前主要的检测手段,大多采用合成孔径雷达(SAR)数据,运用图像处理的方法,开展了多种溢油提取算法的研究,取得了较好的结果,但由于海洋的类溢油现象存在,造成提取信息的精度达不到要求。近年来,国内外运用极化SAR数据开展溢油信息提取研究,从极化分解与相位差等角度对溢油特性分析,能有效地区分一些类溢油现象,得到了较理想的结果。分析了应用SAR数据开展溢油信息提取的研究状况,总结了溢油极化SAR探测的研究,指出了目前研究中存在的不足,并提出了今后溢油极化SAR遥感监测的方向。     

柴油的中重度风化鉴别指标研究

以柴油为研究对象,采用溢油风化模拟实验,从分子级水平揭示中长期风化作用对溢油组成的影响。利用相对偏差和重复性限法进行评价和筛选,研究表明,柴油在较短时间(10 d)内,phytane/n-C18和pristine/phytane特征比率可较好地作为油品鉴别的依据;在10~30 d的风化期间,pristine/phytane仍可作为油品鉴别的依据;较长期的风化过程后,上述三个正构烷烃特征比率对于油品鉴别已不再具备意义。所选多环芳烃诊断比值指标中,除MNR、MP/P外,其他参数(MPI-1,MPI-2,Rc,MPDF1,MPDF2,MNR)相对标准偏差在1.10%~5.40%,可较好地用于重度风化溢油源鉴定。     

短期风化对混合溢油组成的影响

对两种原油进行混合配比实验,将混合后油样置于人工气候箱进行风化模拟实验,采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测风化样品中的生物标志化合物,短期风化作用对混合溢油的油指纹、生物标志化合物诊断指标等的影响。结果表明,混合溢油的正构烷烃总质量变化与单一原油油品的变化规律相近,即前期风化较快,质量减损较多,而后期风化趋缓,不同混合比例的溢油表现差异不明显。常用于短期风化的诊断比值对各混合油样的风化具有指示意义,但难以定性鉴别油品是否发生混合。重复性限法检验只能判定短期风化过程前后的油样为同一油源,而难以反映油样是否为混合油源的特征,各诊断比值的RSD%值较大可能是混合溢油的一个表现。     

海上油田平台溢油风险分析--以秦皇岛32-6油田工程为例

海上油田开发由于涉及石油和天然气等易燃易爆产品,加之油田开发工艺、设备运行的复杂,对溢油事故风险分析与措施管理提出了较高的要求。文章以秦皇岛32-6油田工程为例,对油田建设和生产阶段的溢油风险因素、事故发生概率进行了分析,并提出了预防管理措施,以期为海上油田环境保护管理与应急措施的制定提供技术支持和决策保障。     

基于VOF方法的海底管道溢油扩散数值模拟研究

在海底输油管道运行过程中,管道渗漏、穿孔及破碎都会导致原油泄漏。对溢油运动的轨迹及其扩散范围作出预报可为溢油事故的处理提供及时、准确的信息,指导应急处理的正确实施。基于工程实际需求,采用有限体积法,结合k-ε紊流模型,建立了海流作用下海底输油管道溢油扩散数值模型。采用VOF方法(volume of fluid method)追踪多相流界面。首先,将数值模拟结果与Fan的实验值及Zheng和Yapa的数值结果进行了对比,验证数值模型的可靠性;其次,研究了不同原油溢出速度与环境水深对不同时刻溢油轨迹、到达海面时间、横向漂移距离与海面扩散范围的影响。研究表明:随原油溢出速度增大,溢油到达海面时间逐渐减小,溢油横向漂移距离与海面扩散范围则逐渐增大;随环境水深增大,溢油到达海面时间逐渐增大,且其变化接近线性分布。     

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。     

基于逻辑回归CA模型的溢油模拟与预测

结合逻辑回归方法和元胞自动机模型构建了逻辑回归CA模型,模型中的逻辑回归方法能够很方便地获取影响因子的权重,再设置起止条件等,便可以模拟出溢油的动态变化情况。把模型应用到Deep Spill项目的溢油模拟实验中,结果表明,从模型结果的形态看,模拟结果与检验结果吻合程度较高,能够很好地模拟出溢油扩散与漂移等重要的溢油特性。从统计分析中可知,模拟结果的总精度可达96.8%,Kappa系数达到0.834。