Numerical modeling of oil spills in the Gulf of Morrosquillo, Colombian Caribbean

• Devis Morales, Andrea ^[1] ; Rodríguez Rubio, Efraín ^[2] ; Rincón Martínez, Daniel ^[2]
  1. [1] TIP, Piedecuesta, Colombia
  2. [2] Ecopetrol-Instituto Colombiano del Petróleo, Piedecuesta, Colombia
• Localización: CT&F - Ciencia, tecnología y futuro, ISSN-e 0122-5383, Vol. 12, Nº. 1, 2022, págs. 69-83
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Modelación numérica de derrames de hidrocarburos en el Golfo de Morrosquillo, Caribe Colombiano
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• Resumen
  • español

    Este estudio comprende el análisis de los derrames de hidrocarburos ocurridos en el Golfo de Morrosquillo durante los procedimientos de carga de buques petroleros en el Terminal Marítimo de Coveñas, mediante la simulación numérica de las trayectorias y procesos de envejecimiento del crudo derramado, los cuales ocurrieron bajo condiciones específicas de viento, oleaje y corrientes oceánicas. Se utilizó un sistema de modelado tridimensional (3D), OpenOil, que forma parte del OpenDrift, de código abierto, para simular dos contingencias que ocurrieron en julio y agosto de 2014. Durante cada evento se simularon diferentes volúmenes de crudo Vasconia derramado en la superficie del mar. Las manchas resultantes están sujetas a la deriva del viento, la deriva de Stokes por la fuerza de las olas y las corrientes oceánicas que transportan el crudo derramado hacia la costa. Se incluye en el análisis los efectos del intemperismo o meteorización en la calidad del crudo (evaporación, emulsificación y biodegradación). Para calcular el envejecimiento del petróleo, OpenOil interactúa con la última versión de la biblioteca de hidrocarburos ADIOS de código abierto. Se encontró que las condiciones meteorológicas y oceánicas contribuyen con el comportamiento de la mancha de crudo, que durante estos dos períodos forzaron la trayectoria de la mancha hacia la costa central del Golfo. La velocidad del viento es un factor importante que contribuye a las rápidas tasas de evaporación del petróleo derramado en las cálidas aguas del mar Caribe, lo que permite un aumento gradual de la fracción de agua, que podría conducir a la formación de bolas de alquitrán que se encontraron en las costas afectadas en las áreas que fueron simuladas por el modelo. La implementación del OpenOil para predecir el destino del petróleo y los procesos de envejecimiento en la cuenca colombiana resulta ser una valiosa herramienta que debe utilizarse en esta terminal marítima para mejorar la planificación y preparación en caso de un derrame de petróleo en el Golfo de Morrosquillo. Las simulaciones obtenidas podrían mejorarse con el uso de bases de datos de más alta resolución.

  • English

    This study encompasses the analysis of oil spills occurred in the Gulf of Morrosquillo during the loading procedures of oil tankers in the Coveñas maritime Terminal, by means of numerical simulation experiments of the trajectories and weathering processes of oil spilled, which occurred under specific wind, waves, and ocean currents conditions. A three-dimensional (3D) modelling system, OpenOil, which is part of the open-source OpenDrift trajectory framework was used to simulate two contingencies occurred in July and August 2014. During each event, different volumes of Vasconia crude oil spilled on the sea surface were simulated. The resulting slicks were subject to wind drift, Stokes drift from wave forcing, and ocean currents transporting the oil spilled towards the coast. Oil weathering effects (evaporation, emulsification, and biodegradation) are included in the analysis. To calculate weathering of the oil, OpenOil interfaces with the latest version of the open source ADIOS oil library. It should be noted that meteorological and ocean conditions contribute to the oil pathways that in both periods forced the oil slick towards the central coast of the Gulf. The wind speed is an important factor contributing to the rapid evaporation rates of the oil spilled in the warm waters of the Caribbean Sea; hence, allowing a gradual increase of the water fraction, which could lead to the formation of tar balls found in the affected coasts in the areas simulated by the model. The implementation of OpenOil to predict the oil fate and weathering processes in the Colombian basin prove to be a valuable tool that should be used in this maritime terminal to improve planning and preparedness in case of an oil spill. The simulations could be enhanced with higher resolution databases.