天然气水合物开采过程中溢油事故的响应与处置

尹晟

中海石油环保服务（天津）有限公司 天津市 300457

摘要:随着经济和各行各业的快速发展，天然气水合物是一种高效清洁的新能源，分布广而且储量大，具有极大的开发前景，是21世纪最理想的重要潜在能源，成为全球主要的关注目标，其开采及风险防控仍处于探索阶段。本文对我国天然气水合物的开发进度、主要特点、开采方法、存在的各种主要风险及防控措施等进行了综述，进一步指出了在开采过程中风险防控的研究方向。

关键词　天然气水合物；开采；风险；防控

引言

在海上进行天然气水合物开采的过程中，由于天气、海况、操作等种种因素，可能会发生火灾、碰撞、人员落水、溢油等各类事故。这些事故会造成不同程度的经济损失和海洋环境污染，其中又以溢油事故对海洋环境造成的污染最甚。

1天然气水合物开采过程中溢油风险分析

在天然气水合物开采过程中，存在的溢油风险主要包括两方面：钻井平台和守护船燃油泄漏事故、水合物伴生原油的泄漏事故。其中引发燃油泄漏的主要事故包括火灾爆炸、船舶碰撞、燃油管线破裂、自然因素或极端气候风险引发溢油事故等；引发水合物伴生原油的泄漏的主要原因是井喷井涌、操作不当造成海底滑坡、地震、海底工程设备损坏导致泄漏等。

2溢油监测方法

目前，针对溢油的监测方法主要有：卫星遥感监测、飞机遥感监测、守护船遥感监测、VTS监测、CCTV监测、定点监测和浮标跟踪共７种模式。其中适用于天然气水合物开采过程中溢油监测的方法有守护船监测、定点监测两种。可在平台上安装溢油定点监测系统或在守护船上安装移动监测系统，对平台及周围水域进24小时全天候监测，及时发现溢油事故，尽早进行处理。同时当溢油随风、流漂移时，需对溢油漂移轨迹及范围进行实时跟踪及预测，首先由平台调动周边守护船监控溢油漂流方向和扩散情况，或者利用溢油模拟软件模拟漂移轨迹，之后协调周边单位飞机、巡逻船等进行定期监测，及时了解、掌握海面溢油的漂移动态，必要时还可以联系卫星遥感系统对溢油进行全天候监控。

3然气水合物开采方法

3.1降压开采法

降压开采法的工作原理是通过维持原有温度的条件下，降低天然气水合物赋存区附近的地层压力，破坏水合物所处的稳定状态，进而达到促使水合物分解的目的。该方法在开采过程中没有热量损失，可通过控制地层压力进而控制天然气水合物的提取速度，具有经济可行的特点。我国南海神狐海域天然气水合物试采所采用的就是降压开采法。该方法需要地层温度、压力处于长期稳定平衡环境，且随着水合物分解带走大量热能造成周围环境温度降低会影响产气效率，严重时会出现局部结冰阻塞气层而导致开采中断。

3.2热激法

热激法的工作原理与降压开采法类似，均是通过打破水合物赋存区的稳定状态进而促使水合物分解，该方法的原理是在维持赋存区原有地层压力的前提下，通过向地层内部输入热性液体(热水)或气体(水蒸气)，亦或利用设备传导电磁、微波、太阳能等直接对水合物赋存区加热，提升其周围环境温度，达到破坏水合物的稳定状态、促进水合物分解的目的。该方法优点是可以实现采用循环系统不断注热，作用时间快，效果明显，但由于在输入过程中热能损失非常大，导致其热效率极低，而采用电磁、微波、太阳能等方式虽然容易控制作业，但所需设备较多，工序复杂，容易受恶劣天然环境影响，因此，热激法目前在各国试采过程中采用率较低。

3.3CO2置换法

CO2置换法的工作原理是利用在同等特定温压条件下，CO2气体相较于CH4气体更容易与H2O结合生产水合物的特性，使CO2置换天气水合物赋存区的CH4分子，进而释放气态天然气的方法。该方法具有有高开采速率、高稳定性的优点，同时大量消耗CO2气体还有助于缓解全球气候变暖，弱化温室效应，具有一举两得的效果，但由于开采过程需要大量CO2气体储备，且需要碳吸附剂等复杂吸附材料和特殊设备，不仅开采过程气体转化效率低，而且开采成本巨大，这大大限制了这种开采方法的推广和使用。因此，当前如何通过新型技术大力提高气体的转换效率，是整个学术界研究的重点问题之一，一旦发现能大幅促进两种气体转换的新型催化材料，市场前景将非常广阔。目前，该方法在美国阿拉斯加冻土地带水合物赋存区已经得到了一定程度的应用。

3.4化学抑制剂注入法

化学抑制剂注入法的工作原理是通过利用专用设备向天然气水合物赋存区注入相应的化学抑制剂(如甲醇、乙醇等醇类以及盐水等)，以此来降低维持天然气水合物稳定的相平衡条件，从而改变水合物赋存区的温度压力条件，当无法满足维持水合物固体状态所需的温度和压力条件后，固态天然气水合物便会分解成气态，进而达到水合物开采的目的。该方法目前仅国外部分国家在开采现场使用过，国内尚处于实验室分析阶段，主要因为化学抑制剂的制造费用非常高，会大幅度提高水合物的开采成本，同时，过低的转化效率和开采过程的环境污染问题都是阻碍化学抑制剂注入法推广使用的主要原因。

4溢油事故的处理策略

4.1少量柴油的处置策略

由于柴油的轻质性质，对它们的有效回收困难很大，但是可以充分利用其易于自然挥发和自然降解的物理特性，在最终确定难以再实施机械回收时最好令其自然挥发和自然降解，还可以利用船只穿行其间加速其挥发和降解。若使用溢油分散剂，则应采用经检验合格的消油剂，并应征得海洋行政主管部门的批准。

4.2围控和机械回收

溢油到水面后，在自身重力和风、流以及其他因素的作用下会迅速扩散和漂移。因此，溢油应急响应的首要任务是尽快采取有效措施，控制溢油，阻止其进一步扩散和漂移，以减少水域污染范围，减轻污染损害程度。这种将溢油控制在较小范围并阻止其进一步扩散和漂移所采取的措施称为溢油围控。围油栏对溢油的围控、导流和防范作用，要通过适当的布放形式来实现。如果发生中、大型溢油事故，在大风和潮流作用下，极易污染海洋。开阔水域大面积清除溢油一般采用船拖带围油栏作业，通常采取双船“Ｊ”型拖带清油、三船作业“Ｕ”型拖带清油、三船作业“Ｖ”型拖带清油三种方案清除溢油，具体还要根据实际情况而定。

4.3然气水合物藏的分类

当前的天然气水合物在分类中应该根据其赋存方式、地质条件、气源特性等方面来进行分类。在2014年的第九届世界天然气水合物大会中，已经明确了提出了主要可以分成成岩、非成岩两类。在2018年成功召开第十一届世界水合物大会上，将其细化分类，已经分成6类。天然气水合物内部的岩石地层预测与评价是非常关键的，要从其内部存在的性质为出发点，以岩石骨架的稳定性为出发点，确保整体结构达到稳定性的要求，保证开采顺利进行。

结语

海域天然气水合物的开采方法仍然处于不断的发展和更新中。在开采过程中，任何一个小的失误都可能对海洋环境造成巨大的污染。因此，需要严格做好开采过程中的溢油守护、监测、响应和处置等各项工作，只有这样才能在获得海洋给予我们的资源同时，保护好海洋环境，实施可持续发展战略，守护这片碧海蓝天。

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