Применение пневмо-барьера на ППМН судоходных рек.

Применение пневмо-барьера на ППМН судоходных рек.
Суханов Максим Алексеевич, АО «Транснефть-Север» Ухтинское
РНУ, ЛАЭС НПС «Урдома».
Дробот Сергей Александрович, АО «Транснефть-Север» Ухтинское
РНУ, НПС «Ухта-1».
Несмотря на развитие технологий и техники для добычи нефти, ее
транспортировки, хранения и подготовки, аварийные разливы нефти (далее
разливы нефти) на промыслах неизбежны.
Одним из наиболее вероятных источников таких разливов нефти
являются промысловые нефтепроводы. Согласно данным в год происходит
порядка 50 - 60 тыс. случаев, обусловленных разливами нефти из
поврежденных трубопроводов.
Особую опасность представляют разливы из водных переходов
нефтепроводов. В этом случае распространение пятна нефти происходит с
большой скоростью, и загрязняются значительные площади. Согласно
данным наблюдений, приведенным в , 1 м3 попавшей на поверхность
водного объекта нефти при штилевых условиях растекается за 10 мин на
площади 1800 м2.
Своевременно и грамотно проведенные операции по локализации
разливов нефти и нефтепродуктов во многом обеспечивают успех всех
мероприятий по ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных
разливами нефти (ЧС(Н)).
В настоящее время в России на вооружении аварийно-спасательных
формирований (АСФ) находятся такие методы локализации, которые могут
быть применены только при непосредственном их присутствии на месте ЧС.
Это механическое ограждение, сорбентные технологии, контролируемое
сжигание, боновые заграждения.
Однако зачастую значительная удаленность объектов ЧС от мест
базирования сил и средств АСФ не позволяет оперативно провести меры по
локализации разливов. В итоге упускается время, и загрязняются большие
площади акваторий и прилежащих к ним берегов. Особую опасность
представляют собой подобные разливы, происходящие вблизи водозаборов,
рекреационных зон, заповедников и др. зон особой значимости и районов
приоритетной защиты.
Современное законодательство предъявляет жесткие требования к
локализации таких разливов. Согласно Постановлению Правительства РФ от
21.08.2000 г. №613 время на локализацию не должно превышать 4 часов.
Одним из путей решения проблемы, связанной со своевременной
локализацией
разлива,
является
применение
дистанционного
метода
локализации, т.е. локализации с помощью автоматической системы, еще до
прибытия сил и средств АСФ. Это метод локализации с помощью
пневматического барьера.
Несмотря на то, что за рубежом данный метод довольно широко
известен и успешно применяется , в литературе не встречается сведений об
его использовании на территории РФ. Анализ литературы показывает также
отсутствие в России методик расчета и подбора оборудования для создания
подобных установок.
Все
это
обуславливает
актуальность
проведения
исследований,
направленных на решение следующей научной задачи: на основе анализа
особенностей локализации разливов с помощью пневматического барьера на
поверхностных водных объектах нефтяных промыслов разработать методику
подбора оборудования установки пневматического барьера.
Цель и задачи конкурсной работы работы:
Цель работы состоит в уменьшении времени реагирования на
чрезвычайные ситуации, обусловленные разливами нефти и нефтепродуктов
(ЧС)
во
внутренних
акваториях
нефтяных
промыслов
путем
совершенствования
технологии
локализации
разливов
нефти
и
нефтепродуктов на основе пневматического барьера.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
• исследовать, как влияют особенности распространения нефтяного
пятна на поверхностных водных объектах в условиях открытой воды, битого
и сплошного льда на обустройство рубежей локализации с помощью
пневматического барьера;
• разработать математическую модель, учитывающую режим течения
газа в трубопроводе, и проверить ее адекватность;
• исследовать на основе математического моделирования влияние
гидрометеорологических и гидрологических условий водного объекта на
конструктивные
особенности
и
физические
параметры
установки
пневматического барьера;
• разработать методику подбора оборудования для локализации
разливов нефти и нефтепродуктов с использованием пневматического
барьера на поверхностных водных объектах.
Научная новизна
Разработана математическая модель работы пневматического барьера,
учитывающая угол наклона и режим течения газа в перфорированном
трубопроводе, с помощью которой проведено исследование влияния на
скорость производимого течения геометрических и режимных параметров
пневматического барьера.
Разработана методика подбора оборудования для локализации разливов
нефти и нефтепродуктов с использованием пневматического барьера на
поверхностных водных объектах, учитывающая их гидрологические условия,
природно-климатические
условия
их
размещения,
физико-химические
свойства нефти.
На основании математического моделирования выявлено влияние
диаметра перфорированного трубопровода на создание непрерывной линии
ограждения на водной поверхности в конкретных природно-климатических и
гидрологических условиях.
Практическая значимость:
Разработанная
математическая
модель,
реализованная
в
виде
программы для ЭВМ, а также результаты проведенных исследований
позволяют
проводить
оценку влияния
геометрических
и
режимных
параметров пневматического барьера на его эффективность, что позволяет
обоснованно принимать решения о применимости данной технологии в
конкретных природно-климатических и гидрологических условиях.
Разработанная методика подбора оборудования для локализации
разливов нефти и нефтепродуктов с использованием пневматического
барьера
на
поверхностных
водных
объектах
позволяет
подобрать
оборудование, обеспечивающее максимальную эффективность локализации,
в широком диапазоне природно-климатических и гидрологических условий.
Теоретическая значимость:
Разработанная математическая модель и методика могут послужить
основой для развития новых научных направлений в области создания
пневматических барьеров, в том числе при совместном применении с
сорбентами.
Методы исследования:
Поставленные задачи решены с использованием методов: проектного
метода, определившего целостность исследования, стадии и порядок его
разработки, абстрактно-логического метода, использованного для построения
ситуационных моделей с использованием операции аналогии, метода
математического моделирования, эмпирического метода, связанного с
постановкой экспериментальной проверки адекватности математической
модели.
Положения, выносимые на защиту :
Математическая
модель
работы
пневматического
барьера,
учитывающая угол наклона и режим течения газа в перфорированном
трубопроводе.
Методика подбора оборудования для локализации разливов нефти и
нефтепродуктов
с
использованием
пневматического
барьера
на
поверхностных водных объектах.
Типовые
пневматического
схемы
локализации
барьера,
разливов
учитывающие
нефти
особенности
с
помощью
локализации
в
условиях открытой воды, битого и сплошного льда, а также тип водного
объекта и физико-химические свойства разлитой нефти.
Степень достоверности результатов и выводов:
Достоверность научных
результатов подтверждена результатами
собственных экспериментов и результатами работ других авторов.