Ликвидация ЧС, связанных с авариями на надводных и подводных трубопроводах

Наиболее часто возникающими и представляющими наиболь(шую опасность являются аварии на трубопроводах подачи нефти и нефтепродуктов.

При попадании на водную поверхность нефть очень быстро растекается и передвигается по направлению ветра или течения.

Трубопроводы прокладываются через водные преграды путем заглубления (подводный переход) или через мостовой переход. В обоих случаях используется конструкция "труба в трубе". Наруж(ный кожух выполняет функции защитной оболочки, а сами трубы покрыты изоляционным материалом. Для снижения последствий аварий трубопровод разделен на секции запорной аппаратурой.

Незначительные утечки устраняются обходчиками или аварий(ными бригадами. При более крупных авариях перекрывают секци(онные клапаны, останавливают насосные станции, заменяют пов(режденные участки трубы, а разлившуюся нефть собирают. Ос(новные причины возникновения аварии:

Spravochnik_Spas_8.qxp 16.08.2006 15:2 0Page 79

- ошибки при проектировании и строительстве трубопровода;

- нарушение герметичности вследствие механического пов(
реждения трубы или перемещения почвы;

- коррозийный износ;

- нарушение эксплуатационного режима;

- преднамеренное нарушение герметизации и т.д.

В случае непринятия своевременных мер по локализации ава(рии разлившиеся нефтепродукты могут вызвать опасность для нормальной жизни людей, привести к гибели флоры и фауны на огромных территориях.

Операцию по ликвидации разлива нефти (ЛРН) можно условно разделить на следующие этапы:

1) обнаружение и оповещение о разливе нефти;

2) оценка обстановки и организация первоочередных действий;

3) локализация разлива, прекращение выброса нефти;

4) сбор нефти с поверхности воды и прибрежных участков;

5) транспортирование собранной нефти для дальнейшего
использования или ее утилизация.

Для ликвидации разлива нефти применяются механические и физико(химические методы.

I. Механические методы

Наиболее распространенным устройством, ограничивающим растекание, является боновые заграждения.

Боновые заграждения применяются как самостоятельно, так и в сочетании с другими средствами для локализации нефтяных по(лей, ограждения участков акватории, расширения зоны захвата нефтесборных средств и т.д.

Все типы бонов состоят из следующих основных элементов:

- поплавок, обеспечивающий плавучесть бона;

- надводная часть, препятствующая перехлестыванию нефтя(
ной пленки через боны (поплавок и надводная часть во мно(
гих типах боновых заграждений совмещены);

- подводная часть (юбка), препятствующая уносу нефти под
боны;

- груз (балласт), обеспечивающий вертикальное положение
бонов относительно поверхности воды;

- элемент продольного натяжения (тяговый силовой трос),
позволяющий бонам сохранять ту конфигурацию, в которой
они были развернуты, независимо от ветра, волн и течения
или буксировки боновых заграждений плавсредством;

- соединительные узлы, обеспечивающие сборку бонов из от
дельных секций;

- устройство для буксировки и крепления якорей.

Spravochnik_Spas_8.qxp 16.08.2006 15:2 0Page 80

По условиям применения, боновые заграждения делят на 3 класса:

1 (й - для защищенных акваторий;

2(й -для прибрежной зоны (перекрытия входов в гавани, порты, акватории судоремонтных заводов и т.п.)

3(й - для открытого моря.

Характеристики боновых ограждений, используемых в России, приведены в Приложении 15.

Для борьбы с разливами нефти могут одновременно приме(няться боновые заграждения различных классов.

Эффективность боновых заграждений любого класса характе(ризуется нефтезадерживающей способностью, зависящей от формы, размеров и способности бонов следовать за профилем волны под действием ветра, волн и течения.

Так, под действием ветра, по достижению гребнями волн опре(деленной высоты, задержанная бонами нефть может начать пе(рехлестываться через заграждение. Обычно считается, что пе(рехлестывание происходит тогда, когда отношение высоты волны к ее длине превышает 0,08, если волнение дополняется попутным течением, то эта величина может быть значительно меньше. Под действием давления потока воды подводная часть боновых заг(раждений может наклоняться, что приводит к уносу нефти под заграждение. Установлено, что наклон юбки на 15° приводит к снижению нефтезадерживающей способности бонов примерно на 50% и более.

На угол наклона бонов влияет длина юбки и масса балласта, однако, увеличение подводной части бонов не всегда приводит к повышению нефтезадерживающей способности вследствие воз(растания сопротивления воды на юбке.

Технологические схемы использования боновых заграждений.

1. Установка боновых заграждений на якоря по круговой схе(ме. Этот метод применяется на начальной стадии борьбы с раз(ливом нефти или при малой интенсивности разлива, а также тог(да, когда влияние ветра и течения несущественно.

По этому методу источник разлива окружают боновым заграж(дением, оставляя при необходимости ограниченный проход для нефтесборщика. Для предотвращения уноса находящейся внутри заграждения нефти применяют двойное или тройное ограждение.

Круговая схема применяется, главным образом, в закрытых акваториях. В зависимости от метеоусловий, при больших ско(ростях перемещения разлива или при больших глубинах, не поз(воляющих установить якоря, нефтяное пятно окружают боновыми заграждениями с плавучими якорями. Эта система дрейфует по

Spravochnik_Spas_8.qxp 16.08.2006 15:2 0Page 81

ветру в подходящее для сбора место со скоростью меньшей, чем скорость перемещения нефтяного поля, а гибкие элементы сек(ций боновых заграждений придают им способность легко вписы(ваться в профиль волны.

2. Установка боновых заграждений по U, V(образной схеме.
Этот метод применяется в случае разлива большого количества
нефти, когда требуются боновые заграждения очень большой
длины или когда установка бонов по круговой схеме затруднена
из(за волн и течения.

По такой схеме боновые заграждения устанавливаются на не(котором расстоянии от источника разлива ниже по течению или с подветренной стороны и, при необходимости, в несколько рядов. Вершина заграждения располагается по направлению течения, свободные концы удерживаются якорями. Нефть, двигаясь по направлению к вершине заграждения, концентрируется и утол(щается, после чего откачивается.

3. Установка бонов при отводной схеме применяется при ос(
ложнении сбора нефти из(за сильного ветра и течения.

Нефтяное пятно с помощью боновых заграждений, устанавли(ваемых под углом к направлению движения основного потока нефти, отводят в более безопасный, заранее выделенный учас(ток, где проводить операцию ЛРН гораздо легче.

4. Распространение нефти в узком канале может быть пре(
дотвращено путем развертывания бонов таким образом, чтобы
они перекрывали канал. При наличии течения большой скорости
или при оживленном движении судов перекрыть полностью вод(
ный путь нельзя, поэтому в центре заграждения оставляют не(
большой проход.

5. При невозможности установки боновых заграждений на яко(
ря, вследствие больших глубин, или при невозможности задер(
жать нефть в одном месте из(за ветра и течения, или когда пред(
полагается вести сбор нефтяных пятен, разбросанных на значи(
тельной территории - применяется метод установки бонов с по(
мощью двух буксиров. Существует несколько конфигураций та(
кой установки бонов (U, V, J).

Для непосредственной сборки нефти используют специальные сборщики(скиммеры. которые включают узел для сбора нефти плавающего или подвесного вида, а также насос для перекачки собранной нефти в емкость. Некоторые скиммеры могут быть самоходными, иметь различные сменные узлы для сбора нефти, встроенные танки для хранения собранной нефти и водонефтя(ные сепараторы для отделения воды от собираемой нефти. Раз(личаются два основных принципа, заложенные в конструкцию скиммеров.

Spravochnik_Spas_8.qxp 16.08.2006 15:2 0Page 82

Первый принцип - всасывание собираемой нефти насосом или струей непосредственно с поверхности воды или через ка(кой(либо барьер. Этот тип скиммеров имеет высокую производи(тельность, что является преимуществом при сборе значительного количества высоковязкой нефти, так как помогает избежать заку(порки, забивания шлангов и труб. Однако требуются большие ем(кости для хранения собранной нефти и отделение ее от воды, со(держание которой в смеси может достигать 90%

Второй принцип - использование эффекта налипания на син(тетические тросы, ремни, диски, цилиндры и т.п., он позволяет максимально снизить количество воды в собираемой смеси. Эти устройства хорошо работают на нефти средней вязкости. Низко(вязкая нефть, такая как керосин дизельное топливо при темпе(ратуре более 10 °С слабо сорбируется олеофильными поверх(ностями. Высоковязкая нефть (тяжелое бункерное топливо), на(оборот, очень сильно прилипает к таким устройствам и их не(возможно очистить и, кроме того, в высоковязких эмульсиях во(да(нефть некоторые олеофильные поверхности теряют свои свойства.

Скиммеры устроены таким образом, что нефтесборный эле(мент находится на поверхности раздела нефть(вода. Поэтому они перестают работать на крутой волне высотой более 2 м и практи(чески не чувствуют зыбь. Маленькие скиммеры менее чувстви(тельны к волнению, чем тяжелые, так как они успевают следовать за волной. Скиммеры также плохо работают на течении более 0,7 узла, однако скиммеры с ленточным механизмом сбора неф(ти могут работать и при больших течениях, если скорость притя(гивания ленты будет сравнима со скоростью течения.

При выборе скиммеров необходимо учитывать следующие факторы условия применения, прочность, размер, простота уп(равления, обслуживания и ремонта и т.д. Наиболее важные фак(торы - это вязкость разлитой нефти и ее адгезионные свойства, а также изменения их во времени.

Технология применения скиммеров. В редких случаях возмож(но использование скиммеров самостоятельно без боновых ог(раждений. В море, как правило, применяются буксируемые систе(мы, а в прибрежных водах и внутренних бассейнах используются системы на якорях.

Для концентрирования нефти боны могут буксироваться двумя судам, собирающее устройство может располагаться на одном из судов или буксироваться как часть боновой системы и должно на(ходиться в месте, где имеется наиболее толстый слой нефти.

Кроме специальных многоцелевых судов могут использовать(ся неспециализированные транспортные (наливные и сухогруз(

Spravochnik_Spas_8.qxp 16.08.2006 15:2 0Page 83

ные) суда, инженерная техника, ассенизационные машины, раз(личные насосы и пр.

Плавсредствами для приема и транспортирования собранной нефти являются танкеры, лихтеры, плавбункеровщики, нефтена(ливные баржи, гибкие буксируемые емкости.

Для сбора высоковязкой нефти можно использовать открытые трюмы грунтоотвозных шаланд, хопперы и др. подобные емкости. При этом следует учитывать, что перечисленные плавсредства, как правило, не предназначены для перевозки нефти с темпера(турой вспышки ниже 60 °С. Поэтому перед привлечением их к участию в операциях ЛРН необходимо выполнить ряд режимных мероприятий с целью обеспечения безопасности.

Эти нефтесборные средства и системы обычно производят сбор значительных нефтяных пятен. При малой толщине нефтя(ного пятна механический сбор нефти становится неэффективен.

II. Физико(химические методы и средства

Для сбора небольших разливов в портах, реках применяются олеофильные сорбенты, обладающие гидрофобными свойствами. Бывают сорбенты разового и многоразового использования.

При разовом использовании пропитанный нефтью сорбент уничтожается. При многократном использовании - отжимается и используется повторно и так до полной потери поглощающих свойств. Отжатая нефть утилизируется.

В условиях ограниченного применения технических средств ЛРН применяется метод сжигания нефти на поверхности воды.

При толщине слоя нефти менее 5 мм необходимо изолировать нефть от воды с помощью специальных веществ - инициаторов го(рения, которые кроме того, должны обеспечить подачу свежей пор(ции нефти в зону горения, т.е. создавать "фитильный эффект". В ка(честве инициаторов горения могут использоваться пористые гидро(фобные материалы - сорбенты растительного или минерального происхождения (специально обработанный торф, опилки, перлит, вермикулит, асбест и им подобные). Применение синтетических сорбентов полимерного типа не рекомендуется, т.к. при горении происходит оплавление пор и прекращается "фитильный эффект".

При толщине слоя более 5 мм при окружении нефти огнестой(кими бонами, возможно ее устойчивое горение без инициаторов.

Методом сжигания, в зависимости от сорта разлитой нефти, времени ее нахождения на воде или льду, а также гидрометеоус(ловий, удается уничтожить от 50 до 97% разлива.

При сжигании нефти на поверхности воды образуется боль(шое количество дыма. По этой причине нельзя производить сжи(гание в черте крупных населенных пунктов.

Spravochnik_Spas_8.qxp 16.08.2006 15:2 0Page 84

К химическим средствам ЛРН относятся:

- диспергенты - поверхностно(активные вещества (ПАВ), ко(
торые рассеивают нефтяное пятно на мельчайшие капли,
чем способствуют ускорению процесса биоразложения; они
могут распылятся с борта судна, самолета, вертолета;

- собиратели нефти (химические барьеры) - применяются для
предотвращения растекания и уменьшения площади нефтя(
ного пятна;

- деэмульгаторы - препараты, применяемые для расслаивания
водо(нефтяных ("шоколадных муссов"); обычно вводятся в
насосные агрегаты, откачивающие собранную нефть в
нефтесборные танки; в результате отстоявшуюся воду из
танков удаляют, чем освобождают полезную емкость для
нефти;

- загустители нефти (желатинизаторы), структуризаторы -
применяются для повышения вязкости нефти, в результате
чего предотвращается истечение нефти из поврежденной
емкости, либо растекание нефтяного пятна.

Кроме средств, непосредственно участвующих в операции по сбору и транспортировке нефти, в состав оборудования входит ряд вспомогательных средств и устройств, делающих эти опера(ции более эффективными, облегчающих физический труд лично(го состава и улучшающих экологическую обстановку.

К основному вспомогательному оборудованию относятся:

- переносные автономные парогенераторы, применяемые для
разогрева собранной нефти в емкостях, не имеющих штат(
ного подогрева, а также подогрева воды при мойке оборудо(
вания и танков;

- переносные автономные нефтяные сепараторы и нефтеотде(
лители, собирающие эмульсию с большим содержанием во(
ды; применение сепараторов позволяет эффективнее и пол(
нее использовать емкости плавсредств, которые, как прави(
ло, ограничены;

- многоцелевые суда ЛРН, имеющие специальные посты для
мойки нефтесборного оборудования при подъеме его на
борт и др.

Spravochnik_Spas_8.qxp 16.08.2006 15:2 0Page 85