“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。     

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...     

静水和动水环境中水下溢油浮射流初步实验及数值模拟

为深入研究井喷和管道破损等海底事故后溢油在水下环境中的输移扩散过程，文章利用自制的组合式环形水槽（周长9.7 m、宽0.45 m、深1 m），以阿曼原油与消油剂混合物和淡水（含示踪剂）为模拟污染物，初步开展静水和动水环境中海底溢油浮射流的物理模拟实验，并应用基于拉格朗日积分方法的水下溢油浮射流模型进行数值模拟比较分析。研究结果表明:静水环境中，水下溢油浮射流主要沿喷口的垂直中心线向水面输移扩散；非均匀流动水环境中，横流速度越大，浮射流输移轨迹的弯曲程度越明显；数值模拟的浮射流轨迹总体上与实验观测结果符合较好；研究结果可为今后相关物理实验和数值模型的改进研究提供有益参考。     

三维海洋溢油预测模型的建立(英文)

提出一个海洋溢油三维物理归宿和输运的动力学综合模型。该模型包含了一系列的数学公式来描述对流、湍扩散、表面扩展、铅直扩散、乳化和蒸发过程。每一公式的建立是独立的并且与相关过程、环境和其它参数相联系。该模型需要输入流场作为输运的媒介 ,这可从感兴趣区域的三维潮和风驱动的流体动力学模型获得。模型用来预测和后报溢油在海洋环境中的归宿和输移 ,可为溢油应急反应和环境影响评价服务。     

厦门港刘五店航道海域溢油扩散数值模拟

利用MIKE 21 HD模块建立了厦门湾二维水动力模型,经2008年最新实测资料,验证了模型的可靠性和适用性,模拟结果为厦门湾刘五店航道二维溢油模型的建立提供水动力基础数据.利用MIKE21 SA模块建立厦门湾刘五店航道二维溢油模型,应用"油粒子"模型模拟输移、风化和热量迁移等过程,对刘五店航道一期工程溢油泄露事故进行...     

横流环境中水下溢油输移扩散的实验研究

文章基于自制的组合式环形水槽（周长9.7 m、宽0.45 m、深1.0 m）,分别以阿曼原油及其消油剂混合物和淡水（含示踪剂）为模拟污染物,开展水下溢油的物理模拟实验,以浮射流输移轨迹、污染物扩散范围和油滴粒径分布为考察指标,研究横流环境和消油剂的使用对水下溢油输移扩散的影响。实验结果表明:在横流环境中,浮射流输移轨迹开始弯曲的高度随着流速的增加而降低;与淡水浮射流主要在水中输移扩散的情况不同,当污染物为原油时,大粒径油滴脱离浮射流主体并上浮至水面,导致扩散范围更大;消油剂的添加会使原油浮射流内部油滴的体积中值粒径变小,油滴粒径分布曲线向小尺寸方向偏移。实验结果可为后续的物理模拟实验和数值模拟研究提供参考。     

渤海海域溢油应急预测预警系统研究Ⅰ.海洋动力要素预测技术研究

采用“油粒子”模型,模拟溢油在海洋中的漂移扩散运动,将海流、波浪和风场的模拟结果作为溢油漂移计算的外强迫,来驱动溢油漂移模型,计算其漂移路径.把计算的溢油漂移结果与地理信息系统等平台相结合,建立了渤海海域应急预测预警系统.本文作为该系统研制中的一部分,主要介绍了海流数值计算模型、波浪数值计算模型、风场数值计算模型和溢油...     

中国近海海上溢油预测与应急决策支持系统研发

开发了中国近海海上溢油预测与应急决策系统,由三维水动力模型、溢油风化模型、环境敏感区图和决策支持模型组成。系统能够预测海面油膜的漂移-扩散行为和风化过程,提供敏感区污染预警和资源优先保护次序、溢油应急优化方案以及溢油清污效果实时动态模拟。作为海上溢油应急反应决策平台,系统能够通过网络提供服务。     

深水区水下溢油行为及归宿研究

深水区水下溢油在上升过程中,受潮流、温度和压强等因素的影响,其溢油行为和归宿与海面溢油明显不同。文章主要在资料分析的基础上研究深水区水下溢油行为和归宿,其行为过程主要包括油气粒径分布、上升速度、油气分离和卷吸等,归宿主要包括水合物、溶解和悬浮羽流等;同时进一步探讨了各行为归宿的影响因素及机制。另外,通过建立深水溢油模型模拟油气上升过程中各行为过程,并在南海荔湾油气田中得到了应用。因此,通过本研究可以深入了解深水区水下溢油复杂的行为过程,为建立深水区溢油应急体系奠定基础,且对深水区溢油损害评估、环境评价具有重要的指导意义。     

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。     

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。     

分形方法在海洋溢油的气相色谱鉴别中的应用研究

将分形理论应用于溢油的气相色谱鉴别,建立了一种新的海洋溢油气相色谱鉴别方法。即首先采用小波分解将气相色谱图曲线分解至不同的尺度,计算各尺度曲线分量的分形维数,基于分形维数参量,采用欧几里得距离判断不同样品气相色谱曲线的近似程度,达到对溢油样品进行鉴别的目的。溢油事故实例数据分析表明,分形维数能较好的反映不同色谱曲线的差异,所建立的方法在筛选溢油样品时,能在一定程度上缩小鉴别范围,可作为溢油鉴别的一种有效辅助方法。     

多环芳烃油指纹应用于船舶溢油鉴别研究

溢油种类主要包括船舶燃料油和原油,二者性质的差异决定了鉴别方法也相应不同,寻求适合于船舶溢油的鉴别方法具有重要意义。在使用柱色谱层析方法对样品进行分离前处理的基础上,以气相色谱/质谱方法(GC-MS)为主要分析手段,对溢油样品和可疑船舶溢油源样品的多环芳烃油指纹特征进行对比,并在多环芳烃油指纹参数的基础上进一步进行多环芳烃内组成三角图分布特征与聚类分析研究,成功为珠江口水域某船舶溢油事故追踪到肇事溢油源。结果表明:取自丁船的油样和现场溢油样芳烃油指纹特征最为相近,是此次溢油事故的溢油源。受风化作用后的船舶燃料油中饱和烃类化合物数量稀少,且含量极低,不适合用于溢油鉴别,而多环芳烃类化合物较饱和烃类化合物而言具有含量高、种类丰富的特点,是该类溢油鉴别的主要油指纹依据。使用油指纹参数进行可疑溢油源识别时,充分考虑油品中有机分子所受风化影响程度的不同是风化条件下溢油鉴定的关键。因此,多环芳烃油指纹可以有效应用于船舶燃料油溢油的鉴别。     

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。     

2011年6月-8月渤海湾溢油事故长期后报数值模拟

三维业务化溢油应急预报系统不仅能提供逐时的海洋环境信息预报和溢油漂移扩散,还能对溢油事件进行后报数值模拟。2011年6月4日在渤海湾蓬莱19-3B采油平台发生溢油事件,同月17日19-3C平台也发生溢油事件。此次溢油事故造成了数千平方公里海水受污染。本文采用国家海洋环境预报中心自主研发的溢油模型对蓬莱19-3溢油事件进行长期后报数值模拟,在风流海洋环境场的驱动下,模拟了2016年6月到2016年8月,两个平台溢油的漂移扩散情况、影响范围,靠岸时间和影响岸段等。风场采用基于WRF模型模拟得到的再分析风场,并用实测风对再分析风场进行订正,流场采用基于POM模式在再分析风场驱动下得到的海流。后报结果显示,溢油主要向西北方向漂移,并最终靠岸,其扫过的海域也主要在平台的西北方向,这与观测结果一致,验证了后报的可靠性。     

国内外深水区油气勘探新进展

深水区油气资源丰富，近年来深水油气勘探不断升温。在全球6大洲18个深水盆地中已发现约580亿桶油当量的油气资源。目前，巴西、美国墨西哥湾的深水油气田已经投入生产，而且产量不断增加，西非地区也已进入开发阶段，西北欧、地中海以及亚太地区的许多国家也都在积极开展深水油气勘探或开发。海上油气钻探不断向深水区和超深水区发展，探井数目也在继续增加，投资力度不断加强，储量每年也有很大的增长。深水油气勘探成功率平均达到30％，其中，西非的勘探成功率最高。深水区烃源岩生烃潜力较好，最好的烃源岩主要分布于侏罗系、白垩系和第三系的地层中，储层以浊积岩储层为主，盖层通常比较发育，大多数圈闭都与地层因素有关。我国南海北部陆坡深水区盆地属准被动边缘盆地，从烃源岩、储层、盖层、圈闭到运聚条件等都具备了形成大型油气田的基本地质条件，具有丰富的资源前景。     

Temperature and salinity effects in modeling the trajectory of the 2011 Penglai 19-3 oil spill

In this paper, two hydrodynamic models were developed using Delft3D and were then applied to the 2011 Penglai 19-3 accident in the Chinese Bohai Sea. One model includes constant temperature and salinity, while the other model utilizes variable temperature and salinity. The two models both simulate currents fields in the Bohai Sea and utilize wind data from the National Meteorological Service of Germany (DWD) to calculate the drift of spilled oil. The hydrodynamic simulation results are consistent with the results of previous studies. We subsequently predict the surface oil trajectories of the Penglai 19-3 oil spill based on the two models, respectively. Comparing the oil-spill simulation results with remote sensing information, we show that the model with variable temperature and salinity exhibits a better fit with the actual observations. Temperature and salinity were two important factors that influenced the movement of spilled oil on the sea surface. According to the result of the variable thermohaline model, most of the oil particles spread northwest and a small portion spreads southeast to the Chinese Bohai Strait. We conclude that density currents should be considered in future oil-spill studies to generate more realistic results.     

蓬莱19-3 油田事故溢油数值模拟

利用FVCOM(Finite-volume coastal ocean numerical model)数值模型和MM5风场预报模式,在对渤海海域水动力场进行数值模拟的基础上,基于"油粒子"的欧拉-拉格朗日跟踪法和随机走动原理,并考虑风对溢油油膜漂移扩散的直接作用,建立了海洋溢油油膜漂移轨迹和扩散的数值预测模型。利用建立的模型对2011年6月蓬莱19-3油田事故溢油进行了数值模拟,模拟结果与RADARSAT卫星遥感监测数据相吻合。研究结果表明:在渤海中部地区夏季事故溢油模拟预测中,风漂移因子取0.024最为合理,模型可用于渤海蓬莱19-3油田附近事故溢油轨迹和扩散的快速预报,从而为该区域的溢油事故应急响应提供科学依据。