Розливи нафти і нафтопродуктів на етапі транспортування становлять значну загрозу навколишньому середовищу. Аналіз випускається вітчизняною промисловістю обладнання для локалізації та збору аварійних розливів нафти з нафтопроводу прокладеного по дну річки показав, що для застосування в зимових умовах Якутії ефективні технічні і технологічні рішення відсутні. Показана перспективність використання в технологіях по локалізації та збору розливів нафти вітчизняного сорбенту «ЕКОСОРБ», із застосуванням якого розроблено технологічне обладнання.

Анотація наукової статті з енергетики та раціонального природокористування, автор наукової роботи - Попов С. Н., Морова Л. Я., Герасимов А. І.


LIQUIDATION THE OIL EMERGENCY FLOODS FROM THE BOTTOM OF RESERVOIRS IN THE CONDITIONS OF LOW TEMPERATURES IN YAKUTIA

Floods of oil and oil products at a transportation stage pose considerable threat to the environment. The analysis of the equipment let out by the domestic industry for localization and gathering the oil emergency floods from the oil pipeline laid on a river bed has shown that for application in winter conditions of Yakutia effective technical and technological decisions are absent. Perspectivity of use in technologies on localization and gathering of oil floods a domestic sorbent «ECOSORB» with which application the process equipment is developed is shown.


Область наук:

  • Енергетика і раціональне природокористування

  • Рік видавництва: 2011


    Журнал: Известия Самарського наукового центру Російської академії наук


    Наукова стаття на тему 'Ліквідація аварійних розливів нафти з дна водойм в умовах низьких температур Якутії'

    Текст наукової роботи на тему «Ліквідація аварійних розливів нафти з дна водойм в умовах низьких температур Якутії»

    ?УДК 504.05

    Ліквідації аварійних розливів нафти СО ДНА ВОДОЙМ В УМОВАХ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР Якутії

    © 2011 С.Н. Попов, Л.Я. Морова, А.І. Герасимов

    Інститут проблем нафти і газу СО РАН, м Якутськ

    Надійшла до редакції 02.03.2011

    Розливи нафти і нафтопродуктів на етапі транспортування становлять значну загрозу навколишньому середовищу. Аналіз випускається вітчизняною промисловістю обладнання для локалізації та збору аварійних розливів нафти з нафтопроводу прокладеного по дну річки показав, що для застосування в зимових умовах Якутії ефективні технічні і технологічні рішення відсутні. Показана перспективність використання в технологіях по локалізації та збору розливів нафти вітчизняного сорбенту «ЕКОСОРБ», із застосуванням якого розроблено технологічне обладнання.

    Ключові слова: магістральний нафтопровід, аварійний розлив нафти, способи ліквідації аварії, охорона навколишнього середовища, нефтесорбент, низькі температури, льодова обстановка

    Чинним планом щодо попередження та ліквідації аварійних розливів нафти в зоні підводних переходів через річки, прийнятим ТОВ «Востокнефтепровод», передбачено застосування загороджувальних бонів для локалізації та подальшого збору нафти з поверхні води за традиційними технологіями, коли нефтесборщики оснащений електропарогенератори для підігріву і розріджений-вання застиглої нафти або виключення льодоутворення в Майні. Працездатність обладнання при температурах нижче мінус 40 ° С жодним підприємством не вивчалася. Такий підхід може бути досить ефективним для малих річок зі швидкістю течії не більше 1,5 м / с. Ширина переходу р. Лена в районі нафтопроводу становить 1328 м, швидкість течії досягає 3 м / с. У періоди льодоходу та льодоставу протягом практично 3 місяців установка загороджувальних бонів неможлива. При існуючому стані на наш погляд одним з перспективних шляхів зниження рівня забруднення води нафтою при проколи або розривах магістрального нафтопроводу може бути установка захисного сорбирующего покриття, розміщеного на дні річки безпосередньо над траншеєю.

    Загальним недоліком багатьох технічних рішень по ліквідації аварійного розливу нафти і нафтопродуктів є те, що пристрої

    Попов Сава Миколайович, доктор технічних наук, заступник директора з науки. Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Морова Лілія Ягьяевна, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник. Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Герасимов Олександр Иннокентьевич, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник. Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    монтуються після витоку нафти з аварійної об'єкта. Основний критерій при розробці пропонованих пристроїв - негайна дія при прориві нафтопроводу прокладеного по дну річки. Підвищення ефективності локалізації та збору забезпечується при використанні нефтесорбентов. Проаналізовано 16 типів сорбентів [1], основні характеристики та ефективність деяких рекомендованих до застосування сорбентів наведені в табл. 1.

    Беручи за основний показник функціонування в підлідних умовах, вирішено зупинитися на нефтесорбенте «Екосорб», що випускається промисловістю у вигляді нетканого волокнистого полотна великих габаритних розмірів. Матеріал «Екосорб», розроблений в ВАТ «Науково-дослідний інститут нетканих матеріалів», виготовляється голкопробивним способом з поліпропіленових волокон по ТУ 8397-230-00302327-01. Позитивною особливістю матеріалу є можливість 5-10-кратного використання після віджимання в спеціальних пристроях. За своїми експлуатаційними характеристиками «Екосорб» відповідає кращим зарубіжним зразкам і має значні переваги в ціні.

    Конструкція захисного покриття (рис. 1) [2] містить «Екосорб» 1, розміщений в кілька шарів всередині гнучкого сітчастого чохла 2, у верхній частині якого між сіткою і сорбентом прокладається нефтенепро-ка полімерна плівка 3. Для притиснення покриття на дно до сітчастого кожуха прикріплюються вантажі - металеві ланцюги 4.

    Таблиця 1. Технічні характеристики та ефективність нафтових сорбентів

    Характеристика сорбенту СТРГ Лессорб Еколан Суперсорбент Екосорб

    основа окислений графіт мох органо-мінеральний пінополіуретан поліпропілен

    зовнішній вигляд порошок крихта порошок гранули полотно

    щільність, кг / м3 10-12 177 150-200 20 40

    сорбуються здатність, кг / кг 40-60 10-12 3-5 46 22

    утилізація спалювання, регенерація віджимання, спалювання біорозпад, спалювання спалювання спалювання

    вартість сорбенту, у.о. / кг 12,0 3,0 4,0 12,7

    економічна ефективність, у.о. / кг нафти 0,20 0,30 0,09 0,58

    3 1

    ----- 4

    Мал. 1. Спосіб захисту водойм при аварійних розливах нафти

    Монтаж захисного покриття над траншеєю може здійснюватися протягуванням тросів лебідкою або судном. Ширина покриття повинна бути не менше ширини траншеї. Співвідношення між обсягом сорбенту і вагою вантажів визначаються з урахуванням збільшення плавучості покриття при витісненні в ньому води нафтою. Питома вага суміші нафти різних родовищ, що транспортуються по трубопроводу ССТО, прогнозується на рівні 0,84 г / см3. Питома вага поліпропілену, з якого виготовляється сорбент, становить 0,94-0,96 г / см3. З урахуванням питомої ваги поліетиленової плівки, близькою до питомої ваги води, нескладні обчислення показують, що для утримання захисного покриття на дні водойми загальна вага вантажів повинен бути не менше 160 кг на один кубометр сорбенту.

    При розриві нафтопроводу розрахункова кількість розливу нафти для переходу через р. Олену становить близько 800 т. Для повного поглинання такої кількості нафти необхідно, щоб обсяг захисного покриття становив 1000 м3. При ширині 10 м і довжині

    1000 м товщина сорбенту повинна становити 10 см. Загальний розрахунковий вага вантажу в даному разі відповідає 160 т. Використання вантажів меншої ваги може привести до передчасного спливання захисного покриття і рівень очищення води від забруднення буде відповідно ослаблений. Так як високі гідрофобні властивості і гігроскопічні характеристики матеріалу «Екосорб» суттєво уповільнюють його насичення водою, його завчасно до монтажу захисного покриття слід помістити в воду, щоб вага використовуваних вантажів був достатній для його затоплення і виключення можливості спливання.

    При розриві нафтопроводу з урахуванням фільтрації нафти через грунт з глибини більше 5 м від верху труби швидкість її надходження в сорбент буде істотно сповільнюватися, тому з урахуванням розширення нафтової плями в міру проходження через грунт і прошарок води між захисним покриттям і дном велика частина нафти буде затримана сорбентом. Для полегшення виїмки насиченого нафтою захисного покриття вага використовуваних вантажів повинен бути трохи менше 160 кг на один кубометр сорбенту. В цьому випадку при практично повній наближенні до нефтенасищенних покриття спливе і може бути затримано і вилучено з води через травень-ни заздалегідь встановленими нижче за течією стропами, забезпеченими гаками. Мала товщина і донне розміщення покриття сприяють мінімізації впливу потоку води. Руйнування покриття можливо тільки в процесі льодоходу, тому рекомендується розміщувати його на глибинах, що виключають взаємодію з льодом, а також здійснювати щорічну літню перевірку технічного стану і при необхідності проводити його ремонт або заміну.

    Випробування покриття проведені на макеті, представленому на рис. 2. На дні ємності, заповненої водою, розміщується смуга сорбирующего матеріалу шириною 20 см, підгорнутим вантажами. Сорбент витримується до повного насичення водою, залишки повітряних бульбашок чітко реєструються візуально. Після водонасичення під смугу сорбенту подається нафту в кількості 100 г і витримується протягом одного місяця. Як показали експерименти, при контактуванні нафти з сорбентом вода з нього витісняється. Нафта в сорбенті утримується і в міру насичення сорбенту пляма поширюється уздовж смуги. Навіть при відсутності нафтонепроникні плівки на поверхні сорбенту в воду нафту практично не проникає (рис. 3).

    Мал. 3. Розподіл нафти в сорбенті через місяць після введення

    Наступне пристрій являє собою перфоровану трубу 1 [3], прокладену по дну 2 водного об'єкта поверх траншеї 3, в яку закладено нафтопровід 4. Труба 1 заповнюється

    «Екосорб» 5, який намотується на трос 6, що проходить по всій довжині труби 1. Закріплення нефтесорбента 5 на тросі 6 здійснюється обтягуванням через певні проміжки за допомогою хомутів 7 (рис. 4). З обох кінців троса на березі 8 встановлюються лебідки 9. Трос 6 з намотаним на нього нетканим сорбентом 5 повинен мати додатковий запас на одному або обох берегах 8 з довжиною, рівній ширині річки. Запас призначений для заміни та віджимання відпрацьованого сорбенту 5. Віджатий сорбент повторно затягується в перфоровану трубу.

    Мал. 4. Спосіб збору розливу нафти в зоні траншейного підводного переходу магістрального нафтопроводу

    По ширині перевищує ширину траншеї 3 і по всій її довжині з виходом на обидва береги 8 поверх перфорованої труби 1 накладається водо- і нафтонепроникні полотно 10, хімічно інертний до нафтопродуктів, призначене для утримання їх в придонному шарі води 11. Полотно 10 з країв має бути щільно притиснуті до грунту 12 грузіламі 13, або знаходиться під ним для виключення просочування нафти в водне середовище (рис. 6).

    6 5 7

    Мал. 5. Схема закріплення нефтесорбента на тросі

    Таким чином, при аварійному прориві нафтопроводу нафта поступово просочуючись через грунт 12, потраплятиме в обмежений простір під непроникним полотном 10 з наступною сорбції нетканим Сорбує матеріалом 5, що знаходиться в перфорованої трубі 1. При досягненні межі нефтеемкостью сорбент 5, намотаний на трос 6, витягується на поверхню за допомогою лебідки 9 і віджимається. Замість вилученого сорбенту 5 одночасно з протилежного берега вводиться запасний сорбент, який також з вичерпанням запасу нефтеемкостью витягується для віджиму. Процес може тривати стільки, скільки дозволяє ресурс по числу віджимань сорбенту, після чого сорбент замінюється.

    Мал. 6. Поздовжній розріз пристрою

    Всі монтажні роботи по введенню пристрою в роботу проводяться разово і надалі зводяться лише до періодичного контролю. Крім того, перевагою способу є можливість використовувати його в періоди льодоставу і льодоходу, коли звичайні способи практично не застосовні. У всіх представлених технічних рішеннях результат, який досягається при вирішенні поставленої мети, полягає в локалізації нафти і її зборі в обмеженому просторі безпосередньо поблизу аварійного об'єкта, що дозволяє мінімізувати або навіть виключити, за сприятливого перебігу справ, шкода, що завдається навколишньому середовищу.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:

    1. Меріціді, І. А. Критерії вибору нафтового сорбенту для локалізації аварійних розливів нафти на поверхні водойм / І.А. Меріціді, А.В. Шлапаков // Виробнича необхідність. -М .: УКАНГ, 2007. С. 52-57.

    2. Попов, С.Н .. Спосіб захисту водойм при аварійних розливах нафти / С.М. Попов, А.І. Герасимов, Л.Я. Морова, С.Є. Єфімов. Заявка на винахід № 2010123277 від 07.06.2010.

    3. Попов, С.Н. Спосіб збору розливу нафти в зоні траншейного підводного переходу магістрального нафтопроводу / С.М. Попов, А.І. Герасимов, С. Є. Єфімов, Л. Я. Морова. Заявка на винахід № 2010127708 від 05.07. 2010.

    LIQUIDATION THE OIL EMERGENCY FLOODS FROM THE BOTTOM OF RESERVOIRS IN THE CONDITIONS OF LOW TEMPERATURES IN YAKUTIA

    © 2011 S.N. Popov, L.Ya. Morova, A.I. Gerasimov Institute for Oil and Gas Problems SB RAS, Yakutsk

    Floods of oil and oil products at a transportation stage pose considerable threat to the environment. The analysis of the equipment let out by the domestic industry for localization and gathering the oil emergency floods from the oil pipeline laid on a river bed has shown that for application in winter conditions of Yakutia effective technical and technological decisions are absent. Perspectivity of use in technologies on localization and gathering of oil floods a domestic sorbent «ECOSORB» with which application the process equipment is developed is shown.

    Key words: main oil pipeline, oil emergency flood, ways of failure liquidation, environment protection, petrosorbent, low temperatures, ice conditions

    Savva Popov, Doctor of Technical Sciences, Deputy Director on Science. Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Liliya Morova, Candidate of Technical Sciences, Senior Research Fellow. Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Alexander Gerasimov, Candidate of Technical Sciences, Senior Research Fellow. Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


    Ключові слова: МАГІСТРАЛЬНИЙ НАФТОПРОВІД /АВАРІЙНИЙ РОЗЛИВ НАФТИ /СПОСОБИ ЛІКВІДАЦІЇ АВАРІЇ /ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА /НЕФТЕСОРБЕНТ /НАЙНИЖЧІ ТЕМПЕРАТУРИ /ЛЬОДОВА ОБСТАНОВКА /MAIN OIL PIPELINE /OIL EMERGENCY FLOOD /WAYS OF FAILURE LIQUIDATION /ENVIRONMENT PROTECTION /PETROSORBENT /LOW TEMPERATURES /ICE CONDITIONS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити