Oil-spill-modelling
реклама
НМЦ ИНФОРМАТИКА РИСКА Гидрометцентр ГОИН АА НИИ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ РАЗЛИВОВ НЕФТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЛСП «ПРИРАЗЛОМНАЯ». ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ, СВЯЗАННЫХ С РАЗЛИВАМИ НЕФТИ г.Москва, 2012 г. ИСТОЧНИКИ И СЦЕНАРИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ По исходным данным Заказчика приняты следующие источники и сценарии разливов нефти: o разлив нефти в результате открытого неконтролируемого фонтанирования скважины – 1500 тонн за 72 часа; o разлив нефти в результате аварии танкера – 10 000 тонн в течение 120 часов; o разлив нефти в результате нарушения герметичности временного хранилища нефти на МЛСП – 16 000 тонн за 120 часов. РИСК ВЫБРОСОВ ПРИ АВАРИЯХ НА СКВАЖИНАХ Распределение времени восстановления контроля фонтанирующей скважины РИСК РАЗЛИВОВ ПРИ АВАРИЯХ ТАНКЕРОВ Вероятность нулевого разлива при столкновениях и посадках танкеров дедвейтом Revised Interim Guidelines for the Approval of Alternative Methods of Design 60 000 тонн – 0,81 and Construction of Oil tankers under Regulation 13F (5) of Annex I of MARPOL 73/78 Resolution IMO MEPC.110(49), 2003 Оценка вероятности возникновения разлива объемом 10 000 тонн для танкера дедвейтом 60 000 тонн - http://efficiensea.org Средний объем разлива при столкновениях и посадках танкеров дедвейтом 60 000 тонн – 5169 тонн, вероятность превышения – 8,5×10-5 Вероятность разлива 10 000 и более при столкновениях и посадках танкеров дедвейтом 60 000 тонн – 2,5×10-5 ×(1-0,81) = 4,85×10-6 СВОЙСТВА НЕФТИ Приняты по данным: Нефти и газовые конденсаты России. Справочник. Том 1. Нефти Европейской части и газовые конденсаты России. Под ред. К.А.Демиденко. М.: Изд. «Техника», 2000. Характеристика Плотность при 20 °С, кг/м3 Вязкость кинематическая при 20°С, мм2/с Температура застывания, °С Газовый фактор, м3/м3 Содержание, % мае.: сера общая парафины/температура плавления смолы силикагелевые асфальтены Фракционный состав Фракция н.к.-120 °С, % масс. Фракция н.к.-180 °С, % масс. Фракция 120-210 °С, % масс. Фракция 120-311 °С, % масс. Фракция 180-320 °С, % масс. Фракция > 320 °С, % масс. Содержание, % масс. 4,5 11,7 11,9 31,6 26,8 61,5 Значение 911,0 19,3 -30 2,2 1,8/50 11,0 2,0 Плотность при 20 °С, кг/м3 730,2 751,8 791,0 840,0 859,2 950,0 Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/сек 1,35 3,50 4,9 - Выброс пластовых вод не учитывается (начальный период эксплуатации) ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 1. 2. 3. 4. 5. 6. Для расчета были использованы данные реанализа NCEP/NCAR за 10-летний период с 1.01.2002 по 31.12.2011 Пространственное разрешение данных в районе платформы 12 км 34 км, дискретность по времени 1 час. Расчет полей скорости приводного ветра произведен по полям атмосферного давления использованы с обработкой по методике Гидрометцентра России (авторы Попов С., Лобов А.) на сетке 5*5 морских миль. Расчетные поля приводного ветра использованы для расчета морских течений в бассейне Баренцева моря. Поля течений и ветра рассчитаны с шагом 1 час, для каждого года учтены порядка 8000 гидрометеорологических ситуаций. Для каждого из сезонов, ледового (январь-май) и безледного (июль-ноябрь), учитываются 36240 ситуаций. Для оценок ограничений на реагирование были рассмотрены два другие источника данных о ветровых условиях Сравнение показало достаточно высокую корреляцию между всеми данными. ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ (ПРИМЕРЫ) Давление на уровне моря и приводный ветер 15 часов 14 июля 2009 г. Уровень моря и скорости течений на поверхности 15 часов 14 июля 2009 г ГИДРОЛОГИЧЕСИКЕ УСЛОВИЯ (ПРИМЕРЫ) сентябрь Эллипсы приливных течений волны М2 на поверхности моря (цветом выделено вращение против часовой стрелки) апрель ЛЕДОВЫЕ УСЛОВИЯ 1. Для учета ледовых условий использованы в расчеты введены климатические карты границ льда определенных уровней сплоченности. 2. Характеристика ледовых условий в точке ПНМ подготовлена специалистами ААНИИ (В.Смоляницкий и В.Становой). Информация о ледовых условиях получена через АА НИИ из Глобальной системы усвоения данных (Global Data Assimilation System – GDAS), действующей в составе Системы глобального прогноза (Global Forecast System – GFS) NCEP/NOAA (США). 3. Пространственное разрешение данных 20 км 20 км, дискретность по времени 3 часа. ВЫВЕТРИВАНИЕ НЕФТИ Разлив 16000 тонн за 5 суток Разлив 1500 тонн за 3 суток ВЫВЕТРИВАНИЕ НЕФТИ Оценки показали, что изменения вязкости за счет испарения невелики и составляют порядка нескольких процентов (макс. 4%). В то же время вязкость может увеличиваться примерно в 20 раз за счет эмульгирования, принимая максимальное содержание воды в нефти за 70%. Плотность нефти, стартуя со значения в 911 кг/м3, за счет испарения увеличивается до 1021 кг/м3, и далее, за счет эмульгирования, подходит к рубежу в 1025 кг/м3. Нефть ПНМ может иметь высокую способность уходить под воду за счет малой плавучести остатка. ВОЗМОЖНЫЕ НЕФТЯНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АКВАТОРИЙ И ПОБЕРЕЖИЙ Разлив 1500 тонн за 3 суток ледовый период безледный период ВОЗМОЖНЫЕ НЕФТЯНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АКВАТОРИЙ И ПОБЕРЕЖИЙ Разлив 16000 тонн за 5 суток ледовый период безледный период ЗОНЫ РИСКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАЗЛИВОВ Разлив 1500 тонн за 3 суток, толщина пленки > 10 мк ледовый период безледный период ЗОНЫ РИСКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАЗЛИВОВ Разлив 1500 тонн за 3 суток, толщина пленки > 50 мк ледовый период безледный период ЗОНЫ РИСКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАЗЛИВОВ Разлив 16000 тонн за 5 суток, толщина пленки > 10 мк ледовый период безледный период ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ АКВАТОРИЙ Разлив 1500 тонн за 3 суток, толщина пленки > 10 мк 5 суток ледовый период безледный период ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ АКВАТОРИЙ Разлив 1500 тонн за 3 суток, толщина пленки > 10 мк 10 суток ледовый период безледный период ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ АКВАТОРИЙ Разлив 16000 тонн за 5 суток, толщина пленки > 10 мк 10 суток ледовый период безледный период ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ПОБЕРЕЖИЙ Разлив 1500 тонн за 3 суток, толщина пленки > 10 мк 10 суток 5 суток ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ПОБЕРЕЖИЙ Разлив 1500 тонн за 3 суток, толщина пленки > 50 мк 10 суток 5 суток ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ПОБЕРЕЖИЙ Разлив 16000 тонн за 5 суток, толщина пленки > 10 мк 10 суток 5 суток ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ПОБЕРЕЖИЙ Разлив 16000 тонн за 5 суток, толщина пленки > 50 мк 10 суток 5 суток РАСЧЕТНЫЕ СЦЕНАРИИ (1500 тонн/3 сут, поражение о-ва Матвеев, 25 часов) РАСЧЕТНЫЕ СЦЕНАРИИ (1500 тонн/3 сут., выход к о-ву Долгий, 18 часов) При быстром переносе отмечается повышенное диспергирование РАСЧЕТНЫЕ СЦЕНАРИИ (16000 тонн/5 сут, поражение о-вов Матвеев и Долгий, 96 часов) Время достижения береговой линии 44 ч. Суммарная длина поражённой береговой линии 56124м. Масса на берегу = 235 т. Ветер, м/сек Течение, см/сек РАСЧЕТНЫЕ СЦЕНАРИИ (16000 тонн/5 сут, поражение о-вов Матвеев и Долгий, 96 часов) Динамика переноса Ветер, м/сек Время достижения береговой линии 17 ч. (о-в …) Суммарная длина поражённой б.л. 40 км. Масса на берегу = 87 т. Течение, см/сек РАСЧЕТНЫЕ СЦЕНАРИИ (16000 тонн/5 сут, поражение о-вов Гуляевские Кошки, 96 часов) Время достижения береговой линии 54 ч. Суммарная длина поражённой береговой линии 36430 м. Масса на берегу = 455 т. Ветер, м/сек Течение, см/сек РАСЧЕТНЫЕ СЦЕНАРИИ (16000 тонн/5 сут, поражение берега Варандей, 96 часов) Время достижения береговой линии 43 ч. Суммарная длина поражённой береговой линии 17937м. Масса на берегу = 344 т. Ветер, м/сек Течение, см/сек ДЕЙСТВУЮЩИЕ И ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫЕ ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИИ В БАРЕНЦЕВОМ МОРЕ места обитания птиц и территории, подпадающие под действие Рамсарской конвенции особо охраняемые природные территории ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИИ В БАРЕНЦЕВОМ МОРЕ места обитания птиц типы типы берегов берегов СТАТИСТИКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ Elise DeCola. Review of Oil Spill Responses on ModeratelySized Spills in US Waters from 1993-2000. NUKA Research&Planning Group, 2002 УСЛОВИЯ РЕАГИРОВАНИЯ - ТЕЧЕНИЕ Распределение скорости течений в ледовый период Район МЛСП Распределение скорости течений в безледный период УСЛОВИЯ РЕАГИРОВАНИЯ - ВЕТЕР Повторяемость скорости ветра >7,5 м/сек Повторяемость скорости ветра >10 м/сек Повторяемость скорости ветра >12,5 м/сек УСЛОВИЯ РЕАГИРОВАНИЯ - ВОЛНЕНИЕ Повторяемость высоты значительных волн более 1,5 м Функции распределения высоты значительных волн (SWH) строились по данным расчета ветрового волнения по спектральной модели WaveWatch III version 3.14 [Tolman, H.L., 2009: User manual and system documentation of WAVEWATCH III version 3.14. NOAA / NWS / NCEP / MMAB Technical Note 276, 194 pp + Appendices at http://polar.ncep.noaa.gov/waves/wavewatch/]. Повторяемость высоты значительных волн более 2,5 м УСЛОВИЯ РЕАГИРОВАНИЯ - ТЕЧЕНИЕ Повторяемость скорости течений > 0,9 узла Печорское море Повторяемость скорости течений > 1,2 узла УСЛОВИЯ РЕАГИРОВАНИЯ - ВИДИМОСТЬ Продолжительность работ ЛРН с учетом освещенности ЛЕДОВЫЕ УСЛОВИЯ ЛЕДОВЫЕ УСЛОВИЯ ЛЕДОВЫЕ УСЛОВИЯ Среднеклиматические границы льдов 30 % сплоченности ЛЕДОВЫЕ УСЛОВИЯ Информация о ледовых получена через АА НИИ из Глобальной системы усвоения данных (Global data assimilation system – GDAS), действующей в составе Системы глобального прогноза (Global Forecast System – GFS) NCEP/NOAA (США). Пространственное разрешение данных 20 км 20 км, дискретность по времени 3 часа. Сплоченность льда в районе размещения МЛСП (2010-2012 г.г.) ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ЛЕДОВЫЕ УСЛОВИЯ Сплоченность льда за 31.01.2011 г по данным NIC (National / Naval Ice Center NOAA) РАСЧЕТЫ В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ, ПРИМЕРЫ (1500 тонн/3 сут, 18.11.2000 г.) РАСЧЕТЫ В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ, ПРИМЕРЫ (16000 тонн/5 сут, 20.11.2000 г.) РАСЧЕТЫ В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ, ПРИМЕРЫ (10000 тонн/5 сут, 24.11.2000 г.) АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ЛРН Судно «Владислав Стрижов» Судно «Тобой», Варандейский терминал» МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СУДА ЛЕДОВОГО КЛАССА НОВОЙ ПОСТРОЙКИ Судно «Юрий Топчев» ФЦП «Развитие транспортной системы Российской Федерации (2010-2015) годы» предусматривает строительство специализированных аварийно-спасательных судов : • аварийно-спасательное судно 7 МВт проекта MPSV06 - 4 единицы в 2012-2015 г.г.; • аварийно-спасательное судно 4 МВт проекта MPSV07 - 4 единицы в 2011-2012 г.г.; • спасательный катер-бонопостановщик проекта А40-2Б - 12 единиц в 2010-2014 г.г. MPSV06 MPSV07 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБОРУДОВАНИЮ СУДОВ ЛРН Рекомендуется рассматривать необходимость и целесообразность оборудования судов ЛРН следующими специальными системами и оборудованием: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. исполнение и размещение с учетом использования оборудования в арктических условиях (winterization - укрытие, подогрев, защита от обледенения, обслуживание и т.п.); специальные средства наблюдения водной поверхности для обнаружения и оценки параметров нефтяных разливов (специализированная система обнаружения и контроля разливов, локатор бокового обзора с регулируемой по частоте апертурой на судне, лазерный флуорометр на вертолете); комплекты с катушками и линиями ограждающих бонов с энергетическими блоками наддува ограждающих бонов); средства спуска на воду, буксировки, управления и подъема нефтесборного оборудования (слипы, кран-балки, краны, манипуляторы, буксировочные устройства и т.п.); комплекты оборудования для сбора нефти различных типов; комплекты навесных нефтесборных систем для траления и приема нефти с загрязненных акваторий; комплект оборудования для экстренной перегрузки нефти и нефтепродуктов с аварийных судов (насосы, рукава и соединения для приема-передачи в исполнении, приспособленном для работы в ледовых условиях и с высоковязкой нефтью); энергетические блоки и гидравлические приводы нефтесборных устройств (как правило, в комплекте с устройствами); трубопроводы и насосы для приема и перекачки нефтеводяной смеси, в том числе с температурой вспышки ниже 60 оС, от нефтесборных устройств за бортом, работающих при низких температурах и в ледовых условиях; РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБОРУДОВАНИЮ СУДОВ ЛРН 10. емкости для приема и хранения собранных углеводородов, в том числе с температурой вспышки ниже 60 оС; арматура; 11. парогенераторы и паропроводы для обработки и очистки оборудования, загрязненного нефтью; 12. катера-бонопостановщики необходимой мощности и автономности плавания с оснащением для проведения разведки нефтяных загрязнений, комплексных (участие в нефтесборных ордерах) и самостоятельных операций ЛАРН (постановка и подъем легких защитных боновых ограждений на мелководье); 13. гидромониторы для отмывки льда за бортом и на борту судна; 14. устройства грейферного и других типов для сбора на борт судна загрязненного льда и снега; 15. оборудование для очистки загрязненного льда и снега на борту судна (открытая емкость со съемным решетчатым настилом и с подогревом); 16. комплекты оборудования и снаряжения для работ на ледовом покрове; 17. парогенераторы и паропроводы для обработки и очистки оборудования, подверженного обледенению и загрязнению нефтью; 18. сепарационное оборудование для первичного водоотделения собранной смеси; 19. управляющие устройства и трубопроводы для выпуска очищенных вод с непрерывным контролем объемов и содержания углеводородов на выпуске; 20. стандартные рукава и унифицированные разъемы для сдачи нефти на транспортные суда и терминалы; РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБОРУДОВАНИЮ СУДОВ ЛРН 21. запас буев свободного плавания с GPS передатчиками, буев со светоотражателями и радиоответчиками; 22. запас свето- и радиооотражающих маркеров для установки на спускаемом за борт оборудовании; 23. комплекс средств обеспечения безопасности при проведении работ ЛРН (СИЗ, датчики опасных концентраций углеводородов, устройства для определения температуры вспышки углеводородов); 24. дополнительные средства освещения поверхности моря; 25. комплекты средств для отбора проб нефтяных загрязнений (воды, льда и снега) за бортом и в емкостях; 26. приборно-аналитические средства для отбора образцов и определения содержания углеводородов в сбрасываемых водах; 27. контрольно-измерительная аппаратура для учета операций с нефтью; 28. размещение запасов материалов и оборудования для приготовления и распыления диспергентов - при принятии решения о возможности использования диспергентов. ПРИМЕНИМЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛРН Технология и примеры оборудования Условия применения Локализация боновыми ограждениями и/или траление нефтесборным ордером (J-ордер) с участием катерабонопостановщика Боны открытого моря с высотой борта Открытая вода, благоприятные погодные условия, компактный разлив Траление навесными нефтесборными системами с ветвями бонов на выносных стрелах Открытая вода и малая (до 20-30 %) сплоченность льда Сбор нефти спускаемым с борта скиммером (типа Free Floating Offshore) Сплоченность льда до 50 % Сбор нефти с использованием бортовых (типа Oil Ice Separator для сбора нефти по ходу судна) или выносных (типа Oil Recovery Bucket для сбора нефти в дрейфе и/или SEA-MOP) систем Сплоченность льда 50-70 %, битый лед Сбор нефти спускаемым с борта (типа Arctic Skimmer) или выносными (типа Oil Recovery Bucket и/или SEA-MOP) скиммером Сплоченность льда до 90 % Сбор битого льда с подъемом и обработкой на борту Сплоченность льда до 90 % Сдача нефти на танкеры и морские установки С контролем состава и объема передаваемой нефтеводяной смечи Первичная очистка нефтеводяной смеси и выпуск очищенных вод С контролем концентрации нефти на выпуске Контролируемое сжигание с внесением инициаторов горения Применение диспергентов с распылением с плавсредств и с вертолета В сочетании с забортной отмывкой льда струей воды Массивный малоподвижный разлив, в том числе в ледовых условиях, согласование с природоохранными органами При угрозе загрязнения особо охраняемых территорий и высокочувствительных участков побережья, согласование с природоохранными органами ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ Ледовые условия - скиммер LAS 125 W/P Показатели Значение Производительность до 70 м3/час Эффективностью сбора не менее 90 % Привод гидравлический, 8 кВт Насос подачи нефти центробежный винт Архимеда Спуск/подъем на воду/управление кран Размеры 1,85 м 1,41 м 2,18 м 750 кг Вес ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ Ледовые условия – скиммеры RO-MOP, SEA-MOP ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ Выносной гидравлический грейфер Выносной щеточный скиммер Oil Recovery Bucket ВОПРОСЫ, РЕШАЕМЫЕ В ПЛАНЕ ЛРН 1. Обеспечение ЛРН: • противофонтанное обеспечение; • внешнее пожаротушение; • судовое обеспечение (плавсредства для нефтесборных ордеров, боновые ограждения для локализации и траления, нефтесборные системы, прием и вывоз собранных углеводородов); • гидрометеообеспечение; • производственный экологический контроль и мониторинг в рабочий период; • вертолетное и судовое (ледокольное) обеспечение (авиаразведка). 2. Управление операциями ЛРН: • единство управления операциями; • Оперативное наблюдение и опрогнозирование распространения разливов и оповещение береговых служб; • координация АСГ «море-берег»; • мобилизация и взаимодействие с привлекаемыми силами и средствами. ВОПРОСЫ, РЕШАЕМЫЕ В ПЛАНЕ ЛРН 3. Персонал и технические средства: • подготовка персонала (привлечение и/или создание АСФ); • плавсредства (спецификации для ледовых условий, договора на судовое обеспечение и обслуживание); • боновые ограждения ; • скиммеры и нефтесборные системы; • траление разливов (навесные системы); • прием и хранение нефтеводяной смеси (договора на судовое обслуживание). 4. Качество договоров АСГ ЛРН: • соответствие Плану ЛРН; • состав и дислокация сил и средств (уровни защиты); • подготовительные мероприятия (рекогносцировка, разведка , дислокация и мобилизация); • несение готовности (место, оперативность); • контроль в течение рабочего периода (государственный, корпоративный и авторский надзор). ВОЗНИКНОВЕНИЕ, РАЗВИТИЕ И ЛИКВИДАЦИЯ РАЗЛИВОВ УГЛЕВОДОРОДОВ, ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ Окружающая среда Финансовые и материальные ресурсы Экологическая чувствительность ВЛИЯНИЕ Утечки и разливы Контроль источников Перенос и выветривани е Контроль разлива Воздействия на акватории и побережья Экологичес кие ущербы и последствия Выплаты и компенсации Локализация и сбор Ликвидация и восстановление Затраты на ликвидацию ??? Применимость в Арктике ??? ??? Эффективность??? ??? Эффективность??? Планирование и применение Динамика развития ЧС(Н) Затраты на создание Затраты на поддержание готовности Принятие решений ?? ? Э Ф Ф Е К Т И В Н О С Т Ь ?? ? ВОПРОСЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РЕШЕНИЮ 1. Свойства нефти: поведение при низких температурах; склонность к образованию эмульсий «вода в нефти». 2. Характеристики оборудования: • испытания оборудования; • определение предельных характеристик оборудования по условиям ветра, течений, волнений. 3. Обеспечение готовности • подготовка персонала; • Достаточность оборудования и его обеспечение для арктических условий; • транспортное обеспечения для удаленных районов; • мобилизация дополнительных ресурсов; • взаимодействие с Варандейским терминалом. • • ВОПРОСЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РЕШЕНИЮ 4. Работа в сложных условиях: • контроль разливов в ночное время; • контроль разливов в ледовых условиях, в т.ч. долгосрочный (дистанционное обнаружение, дрейфующие буи и т.п); • работа в ледовых условиях и на льду; • ограничения освещенности и видимости. 5. Экологическое обеспечение: • учет пострадавших и оказание помощи животным и птицам. 6. И т.д. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ В.И.Журавель тел.: +7 499 235 6585, + 7 985 928 0736 E-mail [email protected] ВОПРОСЫ ?
