“世越号”回收残油中含油量的测量方法.doc

1、“世越号”回收残油中含油量的测量方法摘要：为防止污染海洋环境，在“世越号”沉船打捞出水之前，必须首先将沉船中残留的燃油、滑油等油污尽可能的清除。上海打捞局海上施工技术人员根据已有经验，创新方法，将液体取样的原理使用到测量油水混合物中含油量的过程中，就地取材制作取样工具，设备简单易操作，测量结果可信度、准确度较高。 关键词：沉船事故；残油回收；含油量；测量方法 中图分类号：U698.7 文献标识码：A 文章编号：10067973（2016）02-0041-03 1 工程背景 2014 年 4 月 16 日，韩国渡轮“世越号”在全罗南道珍岛郡近海发生沉船事故，造成 304 人遇难（包括失踪者） 、

2、142 人受伤，至今仍有 9 人下落不明，举世震惊。 沉船船长 145 米，宽 22 米，型深 14 米。空船重量 6113 吨，载重量3794t，排水量 9907 吨。2015 年 4 月 22 日，韩国政府通过了韩国海洋水产部提交的“世越号”船体打捞决议案，决定打捞沉船。5 月 22 日至 6月 22 日，韩国海洋水产部对“世越号”沉船打捞项目进行国际公开招标。交通运输部上海打捞局作为中国海上专业救助打捞力量的主力军，立志要为沉船打捞发挥中国救捞在世界的积极作用。上动员全局力量，统一部署，各部门积极参与“世越号”投标标书的制定。通过借鉴世界知名打捞公司案例经验，结合自身实战经验，集思广益、

3、精心计算分析，组织局技术专家反复论证，有针对性地制定了沉船打捞方案。最终上海打捞局凭借人性化的整体打捞方案和相对合理的报价赢得了韩方的高度评价和认可，经过多次谈判和技术澄清后，2015 年 8 月 4 日，韩国海洋水产部与上海打捞局企业联合体最终签署了“世越号”打捞合同。 1.1 残油回收及含油量测量 为防止污染海洋环境，在“世越号”沉船打捞出水之前，必须首先将沉船中残留的燃油、滑油等油污尽可能的清除。根据韩方的评估，9 个能够抽取的船底油舱共约 171t 残油。潜水员将使用水下钻孔设备在船体上进行开孔，安装抽油法兰，使用抽油设备回收残油；其中重油还需要利用蒸汽锅炉加热后，使用抽油泵将残油回收

4、至水面储油舱。 沉船沉没后，各油舱大多已进水，同时由于油比水轻，残油都是漂在上层，因此回收的残油必定也是油水混合物。此次抽油中，除了完成指定的 9 个油舱内的残油回收，潜水员还发现，由于沉船油舱结构破损，2 个重油舱的大部分重油都已经泄漏到沉船的上层两个装运汽车的货舱中，分布范围极广。因此潜水员只能采取地毯式的扫除方式，进入货舱，使用吸油管沿着肋骨依次清除残油，这种方法抽出的必然也是油水混合物。从 2015 年 9 月 8 日-10 月 25 日，潜水员依次从 9 个油舱和两个存有泄漏油污的货舱将残油回收到打捞船“大力号”的 2 号左舷压载舱中，该舱舱容 1000m3。根据测深和舱容表计算，共

5、抽取油水混合物 957m3，根据抽油管出油时的油水比例和时间，粗略估计其中含油约 131m3，粗略估计其中重油约 112m3。 根据抽油管出油的的油水比例和时间来估计油的含量非常粗略，无法准确得知其中的确切含油量。根据韩国政府聘请的 TMC Marine 公司专家介绍，这也是一个在世界打捞领域内面临的一个共同的难题，至今都没有有效的方法测量沉船打捞回收的油水混合物中的准确含油量，尤其是其中含有大量粘稠的重油的情况下。在“世越号”抽油施工中，上海打捞局技术人员根据以往经验，改进并试用了一种测量油舱中重油和水混合物油水分界线的方法，再根据舱容表即可较准确的计算其中的含油量。 2 测量方法简介 2.

6、1 已有油水界面测量方法 虽然在石油行业中，或许已有类似产品可以测量油水界面，例如，在油品贮藏领域用于检测贮油罐中的油水分界面的油水界面仪，检测到油水分界面后，可以实现自动切水，消除了由于人工切水所产生的跑油和由此而引起的着火爆炸事故的发生。其基本原理主要是利用电场、磁场物理量的变化间接的反映并代表介质单位体积及介质特性的变化；利用这一原理结合传感探极结构，实时获取电场、磁场物理量的变化信息，并对这些信息进行分析、计算，就能知道介质单位体积和液位的变化。 但以上仪器的主要应用是石油生产和油气储存等领域，一方面设备较为精密复杂，不适合海上打捞作业操作使用；另一方面此类仪器大多是对于如柴油，汽油等

7、轻质、粘稠度低的油类才有较好的效果。在沉船打捞时，尤其是有重油回收的打捞工程中，由于重油的粘稠度非常高，一般的仪器仪表插入重油中，其表面马上会被粘稠的重油覆盖，即使是测量仪已经下降到水层，仪器外表已经粘上的重油层也会一直附着，从而大大影响仪器测量效果和准确度。 2.2“世越号”打捞中重油与水分界面测量方法 “世越号”打捞中抽油工作结束后，共回收油水混合物 957m3，根据抽油管出油时的油水比例和时间，粗略估计其中含油约 131m3，估计其中重油约 112m3。回收的残油都存于施工船“大力号”的左舷 2 号压载舱中，该舱容量 1000m3。 但韩国方面业主一直想知道准确的含油量，从而确定是否残油

8、已全部抽出。在我国的打捞经验中，一直都是直接量取油水混合物总量，没有类似准确测含油量的方法。同时韩国业主聘请的国外知名打捞咨询公司 TMC Marine 的打捞专家也对此毫无办法。上海打捞局现场施工人员总结已有经验，利用液体取样的原理，利用船上现成钢管和零件制作了简易的液体取样装置，再找到油水分界面，根据舱容表计算出油层厚度和含油量。 如图所示，本次使用 1.5 英寸（直径 48mm）的不锈钢管作为取样容器，中间一根钢筋穿过，以控制底部的进油和关闭。由于重油粘稠度高，流动性差，因此推荐使用至少 1.5 寸的钢管才能保证油水混合物正常的流入，推荐使用不锈钢管以防止与海水接触后的腐蚀。此次存储回收

9、残油的压载舱深度 9.2 米，因此取样管长至少 10 米。 取样管的底部使用钢筋连接一块直径大于钢管的圆垫片，同时上方装有橡胶垫片，保证锁紧后的密封性。取样管顶部钢筋采用了螺纹形式，下部垫放一块直径大于钢管的铁片，上部安装螺母，使螺母可以在螺纹范围内上下调节位置，固定下部铁片；同时钢筋顶部焊接了 T 型把手，方便人员操作。 2.3 操作步骤 首先使用船上的专业量油尺准确测量舱内目前液位总高度。 将取样装置组装好，将螺母拧到高位，使底部的密封装置与钢管底部有一定间隙，保证油水能够顺利进入钢管。 将取样装置缓慢插入污油舱中，尤其是在进入上部的油污层时，必须非常缓慢得下放，保证粘稠的重油能够充分的进

10、入到取样管中，这样能够保证取样的准确性。如果插入速度过快，取样管下部很快进入到水层，那么进入钢管的将大部分是水，油层进入很少，导致测量产生极大的误差。 取样器完全插入后，静置一段时间，待舱内的油水混合物充分进入到取样管中。 锁紧取样器。向下拧动螺母，通过螺母下部的限位挡铁和螺母的作用，使钢筋带动底部的密封装置持续上升，直到完全拧紧，钢筋再无法升高为止，表明下部密封装置已完全锁紧。 垂直取出取样装置。静置片刻，检查底部密封装置是否有渗漏，如渗漏则需重新调整并取样，如无渗漏，则可继续进行下一步。 在钢管下部放置一个干净容器，缓慢拧松一些上部螺母，使下部密封橡胶处开始缓慢漏水到接收容器中。仔细观察漏

11、水情况，直到管内的水已流净，开始有油渗出，则表示水层到此为止，马上拧紧关闭密封装置。 找一根同样的 1.5 寸钢管，将收集的水倒入钢管中，测量钢管中的水位高度，此高度即为油水混合物中水层的高度。 用存油舱液位的总高度减去测出的水层高度，即可知道上层油层的厚度，再根据舱容表则可准确查出油量。2.4 测量结果 本次存有油污的压载舱总深度为 9.2 米，在取样器测量之前，已由机舱专业人员使用量油尺测得舱内液位高度为 8.23 米，经过插值计算得出，舱内共有油水混合物 957m3。 取样器测量结束后，从取样器中分离出的水层高度经过测量为 7.17米，因此上层油层的厚度即为 8.23-7.17=1.06

12、 米，经差值后计算得出，上层 1.06 米的液体体积为 122m3，也就是回收的油水混合物中的含油量。虽并无其他方法对比验证此次测量的含油量的准确性，但经过现场专家的认定，此方法相比于根据流量和抽油时间的粗略估计方法更为精确，同时可信度和易用性也很高，测量结果有重要参考价值。 3 后续改进设想 由于船上条件限制，此次使用的装置虽然测量结果可信度较高，但毕竟较为简陋同时也存在一定误差。例如取样器回收时，难免有少许水的泄漏；另外水层和油层的分界判断也仅靠肉眼和手动操作，存在一定误差。在后续的使用中，可以进行改进，减少误差和操作便利性。 主要思路是，寻找一种不沾油的透明材料代替钢管。取样结束整体将取

13、样装置取出后，可以直接在透明的取样管壁上看到油水分界面。由于重油粘稠度和流动性非常差，在取样管经过上部油层的过程中，重油极易将从下至上的所有管壁都污染，很可能导致无法分别油水分离层。目前市场上有一种纳米涂层材料或许可满足此要求，但对重油的有效性仍需考察和检验。 同时如能在取样管壁上标记液位高度值，即可方便地读出液位高度和油水分界面的高度。 另外，对于下部的密封装置的密封性和上部锁紧装置的易用性也可以进行相应改造，使操作更加方便。 4 总结 在打捞工程中，如何测量回收的油水混合物中准确的含油量是一个世界性的难题。目前仍没有非常精确有效的方法进行测量。石油行业中使用的利用电场、磁场等原理的仪器对于

14、含有粘稠的重油的油水混合物的测量精度有待检验，同时由于设备复杂，海上操作难度较大。 上海打捞局海上施工技术人员根据已有经验，创新方法，将液体取样的原理使用到测量油水混合物中含油量的过程中，就地取材制作取样工具，设备简单易操作，测量结果可信度、准确度较高，得到了现场专家的认可。 如经过合理的改造和升级后，该装置可以有更好的易用性和测量准确度，为未来打捞中准确测量油水混合物，尤其是重油和水的混合物中含油量的测量找到了方法，解决了世界性的难题，值得在类似工程中大力推广。 参考文献： 1陈进，王泽杰，李桥.基于近红外光谱吸收原理的油水界面检测系统J.化工自动化及仪表， 2015， 42（10）. 2王进旗，赵勇，刘锐.基于近红外光谱吸收的高精度原油低含水测量方法J.压电与声光， 2006， 28（5）：514-516. 3陈祥光，薛锦诚.储罐原油含水率在线测量及动态油量计量技术的研究J.仪器仪表学报， 2000， 21（6）：569-573. 4武洪涛.电容式油水界面检测仪J.石油仪器， 1996（2）：24-26. 5杨博.一种新型的原油含水率在线监测装置研究及应用J.内蒙古石油化工. 2014（24）：21-23.