Рубежи установки боновых заграждений. Аварийные боновые заграждения (надувные). Локализация аварийных разливов ННП

Авария на подводном переходе как объекте магистрального нефтепровода - это внезапный вылив или истечение нефти в результате полного разрушения или частичного повреждения нефтепровода, его элементов, оборудования и устройств.

В зависимости от тяжести последствий аварии делятся на аварии 1 категории, 2 категории и инцидент.

травматизм со смертельным исходом или с потерей трудоспособности постра давших;

воспламенение нефти или взрыв ее паров и газов; загрязнение водотока, реки, озера, водохранилища или любого другого водоема;

простой нефтепровода свыше 24 ч; потеря нефти свыше 100 м 3 .

воспламенение и пожар; загрязнение грунта и атмосферы; простой нефтепровода от 8 до 24 ч; потеря нефти от 10 до 100 м 3 .

"Инцидент" на объектах магистральных нефтепроводов - отказ или повреждение оборудования или технических устройств, с потерей нефти менее 10 м 3 . Инциденты разделяются на "аварийные утечки 1 " и "опасные условия эксплуатации".

"Аварийная утечка" на объектах магистрального нефтепровода - это истечение нефти объемом менее 10 м 3 на трассе нефтепровода, на территории или в помещениях магистральных насосных станций, резервуарных парков, потребовавшее проведения ремонтных работ для обеспечения безопасности дальнейшей эксплуатации объекта.

"Опасные условия эксплуатации" объектов магистральных нефтепроводов - обстоятельства, выявленные при эксплуа-

комплектовать свои службы на обслуживаемом участке правовыми актами, технической документацией, должностными инструкциями, действующими нормами и правилами ведения работ на производстве согласно установленному перечню;

оперативно ликвидировать аварии и их последствия; взаимодействовать с привлечением сил и средств местных органов власти, штабов ГО, МЧС и МВД в зависимости от тяжести (категории) аварии и возможных ее последствий;

взаимодействовать при ликвидации аварии со службами пожарной безопасности и медицинскими службами;

организовывать и осуществлять производственный контроль на объектах МН за соблюдением требований промыш-леной безопасности;

создавать системы наблюдения, оповещения, связи и поддержки действий в случае аварии;

принимать меры по защите жизни и здоровья работников и населения, а также ценного имущества близлежащих населенных пунктов;

обеспечивать восстановление технологических параметров поврежденного нефтепровода;

рекультивировать загрязненные при аварии земли и передавать их землепользователям с документальным оформлением (РД 39-30-114-78);

повышать уровень профессиональной подготовки и про-мышленой безопасности персонала ABC путем обучения, тренировок, учений;

принимать участие в техническом расследовании причин аварии и принимать меры по устранению указанных причин и профилактики подобных аварий;

содействовать проведению всесторонней оценки риска аварии и связанной с ней угрозы.

При возникновении аварии на линейной части, подводных переходах, нефтеперекачивающих станциях, базе приема и отгрузки, смешения персонал ABC обязан действовать в соответствии с планом ликвидации возможных аварий, разработанным заранее для закрепленных за ABC объектов МН.

С целью повышения оперативности, профессиональных навыков у персонала, отработки технологии аварийно-восстановительных работ необходимо проводить учения и учеб-но-тренировочные занятия, согласно разработанным планам.

Каждая ABC должна оснащаться в соответствии с "Табелем технического оснащения аварийно-восстановительных пунктов магистральных нефтепроводов 1 ".

ABC, обслуживающие подводные переходы, должны оснащаться по "Методике расчета сил и средств для восстановления подводного трубопровода и ликвидации аварийного разлива нефти при аварии на подводных переходах магистральных нефтепроводов"".

Извещение об аварии (отказе) на предприятиях МН, формы документального оформления должны представляться согласно инструкции "Порядок уведомления и предоставления территориальным органам Госгортехнадзора информации об авариях, аварийных утечках и опасных условиях эксплуатации объектов магистрального трубопроводного транспорта газов и опасных жидкостей".

7.2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУНКТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Комплекты сил и технических средств располагаются в пунктах, условно обозначенных А и А. Границы зоны обслуживания пунктом А определяются скоростью транспорта и временем подъезда к ППМН (v = 50 - 70 км/ч). Границы зоны обслуживания пункта А определяются скоростью авиатранспорта и временем подлета к подводному переходу магистрального нефтепровода (ППМН) (v = 200 км/ч).

Места расположения сил и технических средств локализации и сбора нефти назначаются, преимущественно, при существующих технических службах предприятий.

Для каждого ППМН определяют его номер. Номера ППМН находят для разных МН отдельно. Номер является условным. Его определяют по формуле

60 ¦ t ¦ v

и округляются до целого числа.

Здесь L - километр по трассе, на котором расположен ППМН; t - время подъезда (подлета) к месту ликвидации аварии; v - скорость подъезда (подлета) к месту аварии (для пунктов А и А выбирается с учетом средств доставки).

Переходы одного МН, имеющие одинаковые номера или пересекающие водную преграду в одном техническом коридоре, объединяются в одну зону обслуживания пункта

7.2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И КОЛИЧЕСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Состав и количество технических средств дооснащения аварийных служб определяются объемом возможной утечки нефти, а также технологическими параметрами и гидрологическими особенностями конкретного перехода. Это устанавливается расчетом потенциально возможной утечки нефти.

Конкретные марки рассчитанного вида оборудования выбираются из номенклатуры выпускаемых технических средств при комплектации конкретного аварийного пункта.

Объем утечки нефти рассчитывают исходя из возникновения дефектных отверстий, которые имеют преимущественно форму ромба, расположенного вдоль оси трубы.

Суммарный объем утечки нефти вычисляют исходя из потери продукта до закрытия задвижек и после закрытия задвижек. До закрытия задвижек потеря продукта происходит под давлением, близким к рабочему. Общее время утечки складывается из времени от момента возникновения утечки до ее обнаружения диспетчером.

После закрытия задвижек усредненная потеря продукта равна объему нефти, находящейся в трубопроводе, ограниченном береговыми задвижками L n .

Объем нефти, вытекшей после закрытия задвижек, определяется по формуле

V 3 = 0,083 ¦ 10- 6 ¦ jt ¦ D 2 ¦ L n [м 3 ].

Объемный расход утечки нефти вычисляется по формуле максимального истечения жидкости через отверстие, эквивалентное площа ди дефектного отверстия трубопровода:

Q = И- ¦ s ¦ л/ 2 Рср 7 Рн [м 3 /с],

где |л - коэффициент расхода (с учетом сопротивления грунта составляет 0,15); р ср - среднее давление в трубопроводе в Па; р н - плотность нефти при 4 °С, равная 847 кг/м 3 .

Объем утечки нефти до закрытия задвижек равен

V H = Qt y [м 3 ],

где ty - время до закрытия задвижек, принимается равным 15 мин, согласно требованиям РД 39-110 - 91.

Суммарный объем утечки нефти из нефтепровода рассчитывается по формуле

Для улавливания вылившейся нефти на акватории реки устанавливаются боновые заграждения (БЗ) под углом к динамической оси потока, вдоль которого происходит распространение нефтяного пятна. БЗ подразделяются на направляющие и улавливающие. Направляющие БЗ применяются для смещения нефтяного пятна. Улавливающие БЗ применяются для локализации и сбора нефти. Способы установки БЗ в зависимости от типа реки представлены на рис. 26.

Угол установки бонов относительно динамической оси потока определяется скоростью течения реки и способностью бонов удерживать нефть.

Длина БЗ определяется параметрами реки (шириной и скоростью реки) и углом установки а. Необходимая длина БЗ на один рубеж удержания и углы установки в зависимости от параметров реки представлены в табл. 11.

Боновое заграждение сдерживает дальнейшее распространение нефтяного пятна вниз по течению, обеспечивая локализацию разлившейся нефти. Объем нефти (м 3), удерживаемой БЗ на одном рубеже, зависит от ширины реки и угла установки и рассчитывается по формуле:

V 63 = 3 ¦ 1СГ 3 ¦ В 2 / tga.

В табл. 12 представлены результаты расчета объема нефти, удерживаемой БЗ на одном рубеже V 63 .

Число рубежей локализации определяется расчетом объема вытекающей нефти и гидрологическими особенностями подводного перехода. Если объем вытекшей нефти превышает расчетный объем, который способны удержать боновые заграждения на первом рубеже, назначаются дополнительные рубежи локализации. Общее количество рубежей рассчитывается по формуле:

Кр = V, /V*.

где V 2 - суммарный объем утечки; V & - объем нефти, удерживаемый одним рубежом с последующим округлением до целого числа в большую сторону. Если К р больше трех, то число рубежей задержания принимается равным трем, и один из них стационарный со стопроцентным перекрытием реки во время аварии. Число назначаемых рубежей должно быть не менее двух.

Общая длина БЗ (в м) для пунктов А определяется по формуле

1 1 у 1V1 < 1 /\ I >¦ X <

< > 1 i к и (ус

1V1 <) /\ 1 >1 (I I |: > и ivi

>ITUс: > rv^i

1 1 И 1V1

Таблица 12

I _ к ¦ L

общая р б 1

где L 6 - длина БЗ на одном рубеже.

Общая длина БЗ в пункте А должна быть не менее 1/3 длины БЗ пункта А

Типы боновых заграждений, включая металлические, и технологии их установки определяются в технологических картах на конкретный подводный переход.

Необходимую суммарную производительность нефтесборщиков Q 2 , участвующих в ликвидации аварии, определяют исходя из объема разлившейся нефти и заданного времени ее сбора.

Расчет Q 2 (м 3 /ч) производится по формуле Q 2 = 60 ¦ V 2 /t c6 ,

где t c6 , мин, - время, за которое необходимо собрать основную массу разлившейся нефти (принято время, равное 24 ч). При применении сорбентов для ликвидации аварий количество сорбента (в кг) рассчитывают по заданной величине сбора части суммарного объема вылившейся нефти по формуле:

_ М ч -У 2 - Рн

ГПР.С. "

100 ¦ е сп

где V 2 - суммарный объем вылившейся нефти, м 3 ; р н - плотность нефти, кг/м 3 ; N H - процент собираемой сорбентом нефти, %; С сп - сорбционная способность сорбента, кг/кг.

Количество техсредств для установки БЗ и оборудования зависит от количества рубежей заграждения, суммарной длины БЗ и характеристики реки (судоходность).

Пункты ликвидации аварий оснащают буксировочными катерами для перевозки оборудования и механизмов для крупных и судоходных рек из расчета один буксировочный катер на пункт, обслуживающий реку шириной более 300 м.

Оснащение этих пунктов лодками производится из расчета 1 лодки на один пункт.

Оснащение комплектом оборудования, в который входят емкость для хранения нефти и установка для сжигания отходов, производится из расчета 1 комплект на один подводный переход.

Оснащение зимним экологическим комплектом производится из расчета 1 комплект на 1 пункт А. Оснащение мобильным комплексом скорой экологической помощи (СЭП) производится из расчета 1 комплекс на пункт А.

Основные технические средства доставки оборудования входят в комплект, определяемый РД 39-025 - 90.

7.3. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ

Ликвидация аварий и сценарий их последующего развития разнообразны. Имеется множество вариантов, в зависимости от степени их детализации и уровня применяемых средств.

Ликвидация аварий выполняется по плану, который разрабатывается для каждого конкретного подводного перехода.

Разработка эффективных способов локализации загрязнения зависит от степени изученности особенностей распространения пятна нефти на поверхности чистой воды.

Порядок действий персонала аварийно-восстановительных служб с момента получения сигнала "Авария" расписывается подробно.

Например, на Гомельском предприятии транспорта нефти "Дружба" разработан стандарт предприятия по программе "Надежность и безопасность подводных переходов магистральных нефтепроводов" (Регламент безопасности).

По получении сигнала "Авария" организованы: выезд патрульной группы для определения ситуации на реке (указывается маршрут);

выезд технической группы для контроля состояния береговых задвижек, линейных задвижек и обеспечения их полного закрытия;

сбор аварийной группы, выезд по готовности немедленно; при подтверждении патрульной группой наличия нефтяного пятна на водной поверхности организуется выезд технической группы с автокраном, электростанцией по установке боновых заграждений и нефтесборщиков, доставляются плавсредства в районы рубежей ликвидации и сбора нефти, указанные патрульной группой;

определяется местоположение головы нефтяного пятна.

По маршрутам, указанным в транспортной схеме, выезжают пожарные автомобили и устанавливаются в местах, которые указаны на утвержденных чертежах.

В районе разгерметизации нефтепровода водолазы разрабатывают грунт под водой и накла дывают пластырь.

На рубежах сбора также защищают береговые зоны от загрязнения грунта и растительности путем разворачивания штатных средств или местных материалов (соломенные маты и т.п.).

В регламенте приведены стандартные схемы определения угла установки боновых заграждений в зависимости от скорости течения, расчеты длины заграждений, схемы подбора свайных якорей и оснастки, размеры якорей, канатов, якорных цепей.

Приведен табель оснащенности оборудования (водоотливные средства, наполнительные агрегаты, нефтесборщики, резервуары для сбора нефтяной смеси, плавсредства, боновые заграждения, транспортные средства и т.д.).

Расписан порядок оповещения каждого работника, участвующего в аварии, место сбора, номер автомобиля, его оснащение и задача, решаемая при прибытии на место.

В плане ликвидации нужно предусматривать все непредвиденные препятствия, которые могут возникнуть при его реализации.

Например, в СУПЛАВ ОАО "Сибнефтепровод" совершенно правильно считают, что обеспечение беспрепятственного перемещения аварийных колонн автомобильной техники по потенциально возможным маршрутам движения к вероятным местам выполнения аварийных работ должно производиться заблаговременно. Разрешения на перемещение по дорогам областного и федерального значения, оформленные в службе департамента дорожной службы и органах ГАИ УВД, должны быть действительны в течение трех месяцев (соответственно сезону), периодически переоформляться без разрыва во времени действия на каждую конкретную единицу тяжелой землеройной и грузоподъемной техники, по конкретному маршруту.

Наличие разрешения на конкретную единицу тягача с трейлером (автопоезд) является непременным условием технической готовности.

При выборе маршрутов движения необходимо учитывать грузоподъемность мостов.

Более легкая автомобильная техника с прицепами, входящая в состав аварийно-восстановительных колонн, должна быть согласована своевременно для круглогодичного передвижения по всем необходимым маршрутам.

Для возможного использования материалов (УКЗ, ШКЗ) при демонтаже и ремонте магистральных нефтепроводов должны быть получены лицензии в Госгортехнадзоре России на право производства взрывных работ и эксплуатации склада взрывчатых веществ. Если взрывные работы осуществляются в разных областях, контролируемых соответствующими округами Госгортехназдора России, в каждом из этих округов оформляется разрешение на право производства этих работ.

7.4. ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

7.4.1. ЗАГРАЖДЕНИЯ, НЕФТЕСБОРЩИКИ

Для предотвращения распространения нефтяного загрязнения на реках получили широкое распространение плавающие заграждения, эффективность которых зависит от правильности их установки. Различают два типа заграждений - "барьер 1 " и "занавес".

Заграждения типа "барьер" состоят из жесткого или по-лужесткого экрана, удерживаемого на поверхности воды с помощью поплавков. Для задержания прошедшей через "барьер" нефти ниже по течению устраивают фильтр из двух рядов проволочной сетки с ячейками 10x10 или 15x15 см, пространство между которыми заполняют соломой или камышом. Можно применять также сетчатые рукава, заполненные перлитом.

Заграждение типа "занавес"" состоит из поплавков, как правило, надувного типа, к которым крепят экран-"юбку" из мягкого материала, загруженного в нижней части балластом из цепей, рукавов или труб с песком (водой).

Для оценки силовых нагрузок на заграждение необходимо определять давление от ветровой нагрузки и потока воды на единицу площади заграждения (рис. 27).

Давление ветра, действующее на надводную часть заграждений, зависит от его скорости.

Скорость ветра, м/с............................2-3 4-5 9-10 14-17 21-24 25-28 29-33 34 и более

Давление ветра, кг/м 2 ......................1,1 3,1 12,5 36 72 98 136 153 и более

Силовое воздействие от потока вольт q Te4 (в т/м 2), действующего на подводную часть заграждения, определяют по формуле

q Te4 = (Cyv 2) /2,

где С - коэффициент лобового сопротивления (С = 2,66); ¦у - плотность воды, т/м 3 ; v - скорость течения, м/с.

Сложение силовых векторов от ветрового и водного потоков позволяет получить суммарное давление на 1 м поверхности заграждения.

Все элементы заграждения (тросы, цепи, якоря и т.п.) должны быть рассчитаны на прочность.

Большое значение имеет правильная расстановка заграждений. Если заграждение размещают перпендикулярно течению реки при его скорости свыше 0,35 м/с, то происходит проныривание нефти под "юбкой", из-за чего по фронту заграждения (с наружной стороны) образуется пленочное загрязнение. Для устранения этого необходимо размещать заграждения под острым углом к линии потока, обеспечивая условие sin0 = 0,35/v, где 0 - угол между линией заграждения и прямой, соответствующей ширине реки.

В этом случае вектор скорости течения реки и ветра раскладывается на две составляющие, что снижает нагрузку на

б

Рис. 27. Расчетные схемы и формулы для определения нагрузок от ветра и течения воды на элементы плавающих заграждений:

t - симметричная схема расчета:

1) вертикальная составляющая

F = qL/2, где q = q BeTpa + q Te4 ; L - длина заграждения;

2) горизонтальная составляющая Н = F ctg а = Fb/2h,

где h - стрелка прогиба заграждения;

3) суммарная сила

S = F / sin а = - л/4 + b 2 / h 2 г

где b = АС = ВС.

a - несимметричная схема расчета:

1) b = CD = Тл/h /(Vh + л/hj,

где h = AD; h 1 = T - h;

2) F, H и S определяются по приведенным выше формулам

заграждение. Угол наклона заграждения принимают в зависимости от скорости течения.

Скорость течения v, м/с.......... 0,8 0,8 - 1,2 1,2-1,6 1,6 -2,0 2,0

0, град................... 30 40 50 60 70

Эффективность работы боновых заграждений существенно зависит от их правильного закрепления на берегу и в во-

де. На малых реках возможно производить анкеровку одновременно по обоим берегам. На больших, особенно судоходных реках, можно устанавливать заграждение в виде разъемных секций небольшой длины, например, в виде каскада, тем самым обеспечивая проход судов в любом направлении в промежутке между отдельными секциями заграждения. В этом случае анкеровка производится на берегу и на акватории под водой.

Боновые заграждения различаются по времени подготовки, сборки, развертывания и закрепления на акватории и на берегу, оптимальным углом установки, обеспечивающей остойчивость на течении, максимальным усилием при перемещении в рабочем положении.

Важнейшими характеристиками боновых заграждений являются масса погонного метра, длина секции, высота экрана надводной и подводной части, допускаемая скорость течения и ветра, высота волнения.

Характеристики некоторых отечественных и зарубежных видов боновых заграждений приведены в табл. 13 и 14.

Для закрепления оттяжек плавающих заграждений необхо-

Таблица 13

Характеристики боновых заграждений

Таблица 14

Оценки эффективности боновых заграждений

димо применять заглубленные или поверхностные якоря разборного типа.

Якоря, состоящие из бетонных элементов, соединяются между собой с помощью болтовых соединений. Габаритные размеры и массу заглубленных и поверхностных бетонных якорей определяют в зависимости от сил трения якоря о грунт и силы воздействия грунта на переднюю упорную плоскость якоря, противодействующих горизонтальной составляющей усилия в оттяжке заграждения.

Необходимо производить расчет бетонных якорей на устойчивость от опрокидывания и сдвиг.

Поверхностные якоря, состоящие из металлической рамы и бетонных блоков (камней), для увеличения сопротивления сдвигу изготовляют с вертикальными ножами, заглубленными в грунт. В этом случае необходимо производить расчет сил трения металлической рамы о грунт и сопротивления грунта резанию, проверку на устойчивость от опрокидывания.

Кроме анкеровки оттяжки, удерживающей плавучее заграждение, необходимо дополнительно закрепить секцию, примыкающую к берегу, с таким расчетом, чтобы предотвратить смещение при изменении положения основного заграждения от первоначального положения.

Для повышения эффективности сбора нефти из берегового приямка на пути движения загрязнения необходимо устраивать сетчатые завесы, пропускающие нефть, но задерживающие плавающий мусор (ветки, листья и пр.).

Хорошей защитой береговой линии от нефтяных загрязнений являются соломенные блоки, которые укладываются по кромке воды и препятствуют накоплению загрязнения на заплесках. Их применение существенно сокращает объем трудоемких очистных работ на берегу.

Существует несколько способов сбора нефти с водной поверхности. Наиболее распространен сбор нефти с использованием нефтесборщиков.

Во избежание растекания нефти по поверхности воды на пути ее дрейфа устанавливают боновые заграждения либо сдерживают нефтяное пятно струями воды из пожарных стволов. Начинать обработку загрязненного участка нужно с периферии в направлении его большей оси. Лучше всего, если нефтесборщик стоит на месте, а пятно нефти перемещается к приемной камере (рис. 28, а).

Дрейфующее пятно направляют в зону заграждения с помощью водных струй из пожарных стволов, устанавливаемых на расстоянии около 1 м от границы загрязнений и превращающих пятно, расплывающееся на поверхности, в узкую полосу. Если с одной стороны на пятно дует ветер, то струи воды направляют только с противоположной стороны (рис. 28, б).

При сборе нефти в заграждение необходимо, чтобы концы его крепились к носовой части катера и нефтесборщика. В этом случае очистку акватории начинают с наиболее загрязненного участка. Буксировку заграждения выполняют параллельным курсом малым ходом вперед Расстояние между плавсредствами выбирают из расчета максимального захвата зоны заграждения.

После выхода за границу загрязнения (лучше всего в зону с пониженной скоростью течения) катер останавливается. Нефтесборщик, описывая дугу, подходит к катеру, швартуется носом к корме и начинает собирать нефть, постепенно сокращая площа дь огражденного участка за счет притягивания конца заграждения вдоль борта (рис. 29).

/# «# «§

9 t t «

* #* t f t гвшт

( . : j/; : :v. ".’.’.’.’.’.’.t Течение

4 ..JL* \ *

/ ..

"I «* «

t

5 4

3

5 4

Рис. 28 Сбор нефти на течении несамоходными нефтесборщиками с ис пользованием боновых заграждений (а), струй воды и ветра (а):

1 - нефтесборщик; 2 - боновое заграждение; 3 - струи воды из пожар ных стволов; 4 - пожарный катер; 5 - нефтяное пятно; 6 - линия берега

6

1

4

1

а

2

3

Л*

Рис. 29. Ограждение (а) и сбор в огражденной акватории (а):

1 - катер; 2 - самоходный нефтесборщик; 3 - боновое ограждение; 4 - нефть

Во избежание выноса нефти за пределы зоны ограждения при высокой скорости ее поступления к приемной камере необходимо на короткое время (несколько секунд) перевести работу нефтесборщика на задний ход - струей воды от винта нефть будет возвращена в зону всасывания.

Для сбора нефти с водной поверхности помимо нефтесборщиков с различными приемными камерами возможно использование землесосных снарядов с разрыхлителями, повернутыми воронкой вверх.

При разливе нефти на открытой акватории должны быть приняты срочные меры по заграждению ее бонами на возможно меньшей площади.

Свободно плавающая нефть обычно перемещается со скоростью, равной 3 - 4 % скорости ветра. Для улучшения характеристик боновых заграждений можно использовать плавучие якоря. Поскольку скорость дрейфа боновых заграждений с плавучими якорями составляет 2 % скорости ветра, нефть не только концентрируется, но и медленнее перемещается по направлению ветра.

При сборе нефти в условиях пониженных температур необходимо контролировать ее плотность, чтобы не допустить осаждения нефти на дно водоема.

Необходимо учитывать гидрометеорологические условия, выработать тактику и определить технологию ликвидации загрязнения, выполнить инструментальные методы оценки ситуации, готовность обслуживающего персонала в полной мере использовать возможности технических средств для сбора нефти. Для ликвидации нефтяного загрязнения нужны комплекты оборудования для использования в разных условиях. Недооценка этих факторов может привести к перебоям в работе по ликвидации последствий аварии.

Считается, что нефть может сама поступать к нефтесборному устройству. Однако вязкая нефть может образовать своеобразные заторы перед нефтесборщиком. Чтобы избежать непроизводительной работы, необходимо обеспечить принудительное поступление нефти к нефтесборному устройству, используя струи воды, силу ветра или течения.

Даже самоходные нефтесборщики лучше собирают нефть в стационарном положении, чем на ходу, поэтому нефтесборные устройства нужно устанавливать с подветренной стороны относительно нефтяного пятна, чтобы течение воды и ветер способствовали его движению в сторону приемного устройства нефтесборщика.

Имеются нефтесборщики переливного, барабанного, ваку-

умного и дискового типа. Их технические данные и эффективность приведены в табл. 15 и 16.

В нефтесборщиках переливного и вакуумного типа использована технология перелива нефтяной пленки со стойкой водонефтяной эмульсией. Для последующего отделения нефти используются шестеренчатые и центробежные насосы и передвижные или стационарные отстойники.

Нефтесборщики барабанного и дискового типа в зависимости от скорости вращения имеют значительно меньшее водос оде ржание собранной нефти, поскольку используется метод налипания нефти на поверхность барабана или диска с возможностью повышения производительности сбора нефти до 100 м 3 /ч.

Пример дискового нефтесборщика типа "Звезда’" приведен на фото 14 (цветная вкладка).

Имея пять лучей для сбора нефти и большое количество дисков, небольшую осадку, регулируемую скорость вращения дисков, нефтесборщик обеспечивает достаточно высокую производительность (более 60 м 3 /ч) и качественное отделение нефти от воды при очистке загрязненной акватории. Работает с применением любых видов боновых заграждений и под любыми углами их установки. Может удерживаться как в составе бонового заграждения, так и на отдельном якоре внут-

Таблица 15

Технические данные нефтесборщиков, используемых при ликвидации аварий

ри заграждения, а также в береговом котловане. Может иметь диски различной шероховатости, что резко повышает производительность сбора с веже вьттек ттт ей и отстоявшейся нефти.

Сборно-разборная конструкция нефтесборщика позволяет перевозить его на одном автомобиле и собирать у берега вручную, благодаря легким элементам. Он удобен для работы в водоемах с заросшими камышом и топкими берегами.

Одним из вариантов нефтесборных систем является щеточный барабан финской фирмы LORI, устанавливаемый на катере или судне, которые могут двигаться по поверхности воды со скоростью 2 - 4 узла.

При стационарном сборе нефти щеточный барабан эффективен, благодаря своему высокому КПД (так как скорость вращения щеток на барабане в 3 раза выше, чем на стандартном конвейере). К тому же щетки с поверхности воды убирают не только нефть, но и мусор, и водоросли.

Щеточный барабан LORI может быть установлен на стреле многоковшового экскаватора или соединен с конвейером многочерпакового земснаряда. С помощью LORI можно собирать нефть на поверхности воды, покрытой слоем льда, а также при очистке береговой линии.

Щеточная технология обеспечивает производительность 5-240 м 3 /ч с малым количеством воды в собранной нефти (5-10%).

Другая финская фирма LAMOR Corp. разработала нефтесборочные установки для эксплуатации при температурах до -45 °С. Машина LAMOR Jron Bull Pro 100 ("железный бык") оборудована постоянным приводом на 8 колес, мощным дизель-турбинным двигателем, она оказывает небольшое давление на грунт, вследствие чего является маневренной и легкоуправляемой на бездорожье. Она выполняет землеоздоровительные работы на береговой линии, снимая загрязненный слой торфа и отсыпая слой чистого торфа с помощью торфодробильной установки.

7.4.2. СОРБЕНТЫ

При уменьшении толщины нефтяной пленки на поверхности воды до 0,5 мм работа нефтесборщиков становится неэффективной. Поэтому в подобных случаях используют нефтепоглощающие природные и синтетические сорбенты, наносимые путем напыления гидрофобной крошки или рулонных материалов. Важной характеристикой этих материалов является нефтеемкость, водопоглощение, токсичность, стоимость и способ утилизации.

В табл. 17 приведены данные о применяемых сорбентах.

Все сорбенты - материалы довольно рыхлые и легко разносятся ветром, в связи с чем возникают проблемы их извлечения с поверхности воды.

Для сорбции нефти используется измельченная полиуретановая пена, 28 кг которой сорбируют 1 т нефти. Она тоже не лишена указанных выше недостатков, но ее можно получить прямо на плавсредствах с помощью реакции двух жидких компонентов. В течение 1 мин происходит стократное увеличение объема смеси. Кубики пены вылавливают мелкоячеистым неводом и отжимают между вращающимися барабанами. Выход нефти достигает 80 %. После этого пену используют повторно.

В условиях волнения на водоемах применяют способ загущения. При этом используют парафины или отработанные парафиновые остатки, которые распыляют при температуре 70 °С. Загущение сырой нефти происходит при добавке парафинов в количестве 15 -20 %, а для маловязкой нефти добавка может составлять 50 - 60 %.

Подобный результат получают при использовании так называемого пластикового мха. Он образуется из паутиноподобного пластика при разбрызгивании полимера, растворенного в летучем растворителе типа ацетона. Нефть и пластик образуют своеобразный плот, который можно отбуксировать в любое место.

Метод является дорогостоящим, так как необходимое соотношение между объемом опрыскиваемого раствора пластика и нефти достигает 15 %.

Во время экспериментальных работ, например во Франции, большая часть такого плота была унесена ветром, в связи с чем возникли затруднения при сборе образовавшейся массы. По-видимому, этот метод более пригоден для внутренних водоемов.

Для сбора нефти используют также губчатый материал, получаемый из полиуретановой пены. Открытые поры губчатого материала позволяют в течение 5 мин полностью сорбировать нефть. Хорошие результаты получены при применении фенолформальдегидного пенопласта и полиуретановых пенопластов (ППУ) марки 40.

Кроме сорбентов для ликвидации загрязнений применяют также диспергенты. Это поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые при соединении с нефтью образуют растворы со слабым поверхностным натяжением, благодаря чему рассеиваются мелкими каплями в толще воды. Рассеивание нефти в воде рассчитано на ее последующее биологическое разложение и имеет цель ускорить его, благодаря увеличению поверхности нефти, контактирующей с водой.

Поверхностно-активные вещества и нефть образуют эмульсии, которые воздействуют на молекулы углеводородных соединений и изменяют их поверхностное натяжение. К ним относится, например, алкилбензосульфат натрия, имеющий большую углеродную цепь, связанную с бензольным кольцом. Эти вещества в жидком виде можно разбрызгивать на большой площади. Расход по объему ниже, чем у порошкообразных. За рубежом для рассеивания нефти в воде применяют сольвент-эмульгаторы. Самыми эффективными из них являются ВР-1002, они содержат 8 - 30 % анионного ПАВ, 60 - 80 % углеводородного растворителя (обычно с высоким содержанием ароматических углеводородов) и дополнительные эмульгаторы и стабилизаторы. В полевых условиях необходимый объем обрабатывающего состава достигает 25 -50 % объема нефти. Смесь энергично перемешивают до стадии водонефтяной эмульсии мощными водяными струями от винта судна.

При диспергировании нефти в застойных зонах большая масса воды в течение нескольких месяцев становится непригодной для обитания живых и растительных организмов. Диспергенты токсичны, поэтому их применение разрешается контролирующими органами только в особых случаях.

В 1993 г. на Черном море была произведена опытная бомбардировка с вертолета водной поверхности специальными кассетами, заполненными сорбентом-перлитом, с целью обеспечения залпового нанесения на большую площадь загрязнения. Специальный механический каркас кассеты обеспечивал разрушение оболочек с сорбентом только после погружения в воду. Сорбент при всплытии на поверхность контактирует с пленкой нефти, в результате повышается эффективность смешивания с нефтью и снижаются потери перлита, которые бывают при обыкновенном разбрасывании.

После соударения с водной поверхностью кассета, обладающая большой кинетической энергией, разрушается и исчезает под водой, а через несколько секунд на поверхности образуется ярко-белое пятно диаметром 30 - 40 м.

Применение специальных кассет при ликвидации аварий является принципиально новой и эффективной технологией.

Летательные аппараты находят большое применение при ликвидации аварий на подводных переходах нефтепроводов. На Всероссийских учениях по ликвидации аварий на подводных переходах в 1993 г. был использован вертолет для установки плавающих боновых заграждений; в 1994 г. на учениях в АО "Магистральные нефтепроводы "Дружба" применяли дельтаплан для нанесения измельченного торфа на нефтяное загрязнение (фото 17).

7.4.3. ЛОКАЛИЗАЦИЯ И СБОР НЕФТИ ЛЕТОМ И ЗИМОЙ

При выходе нефти в водную среду следует найти место и характер повреждения, обозначить это место с помощью буя. На реках и водохранилищах с интенсивным судоходством или лесосплавом буй нередко срывается проходящими судами или плотами. При большой ширине водоема (2 - 3 км и более) определить место погружения водолазов для обследования или локализации повреждения по береговым ориентирам сложно, что приводит к непроизводительным затратам рабочего времени. Чтобы не допускать возникновения подобных ситуаций, используют буи, которые срабатывают при получении дистанционно передаваемого сигнала. Сигнал подают перед началом рабочей смены. По окончании работ водолаз закрепляет буй на грунте с помощью якоря. Герметичный корпус буя, в котором помещены приемное устройство, блок управления исполнительным механизмом, блок питания и собственно исполнительный механизм, удерживающий барабан с буйрепом и поплавком. В корпус буя встроен фонарь, который загорается при всплытии буя на поверхность воды. В конструкции буя ВБ-1 применен приемник кодированных по частоте сигналов переменного магнитного поля, возбуждаемого вокруг трубопровода генератором переменного тока, входящим в состав типового комплекта оборудования.

В цилиндрическом корпусе размещены платы блоков электронной обработки сигналов и питания, а также устройство управления разъединительным механизмом. Снаружи корпуса укреплена приемная антенна. На плате электронной обработки сигналов размещены блок частотной селекции, усилители тональных сигналов и электронных реле. В центре платы находится регулятор чувствительности, кнопка реверсирования двигателя и разъем подключения внешнего источника тока для зарядки аккумулятора.

Управляющее устройство разъединительного механизма состоит из электродвигателя, который соединен с валом через редуктор. На одном из его концов укреплен кулачок, приводящий в действие микровыключатели. В центре передней крышки имеется ось, на которую надет барабан с намотанным буйрепом, а на барабане - кольцо с пазом, в который входит выступающий конец вала. Барабан с буйрепом помещен в кожух.

При подключении генератора на берегу к трубопроводу возбуждается переменное магнитное поле, воздействующее на антенну приемного устройства, срабатывает механизм привода и всплывания буя.

Техническая характеристика всплывающего буя ВБ-1

Максимальная глубина погружения, м.....................................

аккумуляторная

Диапазон рабочих температур, °С.............................................

Максимальное время работы в дежурном режиме, сут....

Частота сигнала вызова, Гц..........................................................

Полоса пропускания приемника буя на уровне 0,707, Гц

Токопотребление в дежурном режиме, мА...........................

Энергообеспечение..........................................................................

Напряжение, В..................................................................................

Емкость, А-ч.......................................................................................

Габаритные размеры, мм..............................................................

Масса, кг..............................................................................................

Техническая характеристика генератора

Буй ВБ-2 (рис. 30, а) представляет собой эластичную оболочку, которая уложена компактно и не обладает в таком виде плавучестью, что упрощает его установку.

В герметичном цилиндрическом корпусе 8 расположены приемник сигнала вызова 9 и аккумуляторная батарея 11. В отдельном герметичном отсеке находится газогенератор 12, который через штуцер с вмонтированным клапаном 13 связан с эластичной оболочкой 14, уложенной в торцовой части корпуса. В противоположной части его размещен барабан 6 с намотанным буйрепом 5. С этой же стороны к корпусу прикреплен поплавок 7, который придает конструкции небольшую положительную плавучесть. Снаружи корпуса расположена антенна 10 для приема сигнала вызова и приварены две U-образные скобы 4, которые пропущены через рым 3, укрепленный на тросе 2. Корпус может поворачиваться вокруг

Рис. 30. Конструкция буя ВБ-2 с газогенератором:

а - конструкция буя; б - положение буя перед всплытием; а - положение всплывшего буя на поверхности

рыма, к которому крепится свободный конец буйрепа. Нижний конец троса соединен с донным якорем 1.

При установке буя корпус, имеющий положительную плавучесть и закрепленный за рым U-образными скобами, натягивает трос, который удерживает буй от всплытия. Поскольку корпус может поворачиваться вокруг рыма, а ось вращения находится вне корпуса, то возникающий вращающий момент заставляет корпус буя принять рабочее положение. После получения сигнала вызова газогенератор приводится в действие, а эластичная оболочка заполняется газом. Конструкция приобретает дополнительную плавучесть. Так как объем газа в эластичной облочке превышает объем поплавка, корпус поворачивается и занимает положение, показанное на рис. 30, б. Скобы выходят из зацепления с рымом, и буй всплывает, разматывая буйреп. Положение буя после всплытия показано на рис. 30, а.

Применение всплывающих буев ускоряет проведение ава-рийно-восстановительных работ.

При возникновении аварий кроме наземной проводят воздушную разведку с помощью летательных аппаратов. Ис

пользование летательных аппаратов с лазерной или радиолокационной аппаратурой на борту позволяет в короткий пе-

риод времени получить оперативную информацию о прост-ранственно-временной структуре нефтяного загрязнения, составить карту, определить толщину нефтяной пленки, фракционный состав нефти на разных участках акватории, а также выработать стратегию сбора нефти.

В основе лазерных методов определения толщины нефтяной пленки и границы загрязнения лежит спектральный анализ флуоресценции нефти.

Менее точным и информативным, чем лазерный, является радиолокационный метод, который заключается в использовании и анализе амплитудных характеристик радиоволн, излучаемых радиолокатором и отраженных от поверхности воды. Достоинство радиолокационного метода перед лазерным заключается в возможности применения его в любую погоду, при отсутствии видимости и в ночное время.

В состав радиолокационного комплекса, устанавливаемого на борту летательных аппаратов, входят сканирующий СВЧ-генератор, радиометр (РМ-0,8) и ИК-сканер "Вулкан 1 ", которые позволяют производить обзор местности шириной до 12 км. Информация обрабатывается и отображается прибором, расположенным на борту летательного аппарата (для оперативного наблюдения) и регистрируется для наземной обработки в аналоговом (емкость памяти 1 байт) и цифровом виде (емкость памяти 200 Мбайт).

При разрывах стенки трубопроводов происходит залповый выброс нефти и опорожнение его на определенном участке за счет разницы высот на дне и берегу.

Свищи и малые трещины могут служить источником загрязнения водоемов в течение некоторого времени, до определения места утечек. При незначительных давлениях такие повреждения затягиваются слоем парафина и механических примесей, содержащихся в нефти. Утечка из щелевого отверстия возрастает быстрее, чем из круглого. Эта разница особенно заметна при малых отверстиях. Если площадь переменного сечения отверстия превышает 1 мм 2 , то его форма не влияет на величину утечки.

При определении выхода продукта из круглого отверстия обычно используют следующую формулу:

где S - площадь поперечного сечения круглого отверстия; Н - напор; ц, - коэффициент выхода продукта через отверстие,

Ц = 1/Ш + A1/D),

где § - коэффициент местного гидравлического сопротивления при выходе продукта из щели; X - коэффициент гидравлического сопротивления трения, зависящей от числа Рейнольдса Re T и абсолютной шероховатости трубы A; L, D - соответственно длина и диаметр трубопровода.

Коэффициент X для всех режимов течения жидкости в трубопроводе определяют по обобщенной формуле Альтшуля

X = 0,11(Д /D + 68/Re T)

Для определения коэффициента местного гидравлического сопротивления § по графику находят коэффициент скорости Ф для круглого отверстия диаметром d, а затем определяют ^ - 1/ф 2 - 1.

При вытекании нефти из щели, образованной при разрыве стенки трубопровода (рис. 31), вместо диаметра круглого отверстия необходимо ввести параметр, характеризующий

10 10 г Ю 3 10 4 10 s Re

Рис. 31. Определение выхода нефти из повреждения (трещины) в трубопроводе:

а - характеристики "живого" сечения трещины в трубопроводе; б - расчетная схема участка напора; а - график для определения коэффициентов [х, в, ф (по Альтшулю)

размер и форму "живого" сечения на выходе жидкости из трубопровода в месте разрыва. Для некруглых труб вместо диаметра вводится так называемый гидравлический (эквивалентный) радиус R, представляющий собой отношение площади "живого" сечения S к периметру смачивания %. Если для круглой трубы R = d/4, то для щели d = Ш щ = 4S r В этом случае коэффициент скорости ср можно определить по графику Альтшуля:

Ф = ^(Re 0) = (4Re T ^2дН) /v,

где Re T - число Рейнольдса для круглого отверстия; v - кинематическая вязкость жидкости.

Истечение жидкости через щель будет происходить при переменном напоре, а его скорость при неустановившемся течении непрерывно уменьшается, поэтому для определения времени опорожнения всего трубопровода используют формулу t = 2WO, где W - объем жидкости в трубопроводе длиной 1, имеющем площа дь поперечного сечения F; О - расход жидкости, определяемый по формуле для круглого отверстия; скорость жидкости в трубопроводе у ж = Q/F.

Основная трудность при ликвидации нефти - локализация места утечки. Эффективность способов локализации загрязнения зависит от степени изученности особенностей распространения нефтяного пятна по поверхности воды. Особенно сложно прогнозировать распространение нефти по поверхности льда и под ним. Скорость распространения нефтяного пятна по поверхности льда меняется в зависимости от объема и температуры нефти, конфигурации льда, скорости ветра и течения воды, поглощения нефти поверхностным слоем льда. Установлено, что нефть, попавшая под лед, скапливается на его нижней поверхности. Если нижняя поверхность торосистая, то нефть, проникая по капиллярам в лед, впитывается в него, занимая небольшой участок. Так как лед обладает свойством удерживать нефть, возможным способом локализации подледной утечки является прорубание во льду май-ны и сжигание нефти напалмом.

7.4.4. ОСОБЫЕ УСЛОВИЯ СБОРА НЕФТИ

При незначительном вытекании нефти из повреждения применяют разные приспособления, локализирующие место утечки. Одно из них, состоящее из плавучего и якорного ко-

лец, показано на рис. 32. Плавучее пенопластовое кольцо диаметром 5 м армировано стальным стержнем и обшито брезентом; за счет собственной плавучести оно удерживается на поверхности воды. Якорное кольцо изготовляют из стальной трубы. Его заполняют водой и опускают на дно в месте утечки нефти. К обоим кольцам крепят гибкий экран из брезента или полиэтилена, который не позволяет выходящему из места повреждения продукту под воздействием течения уноситься потоком воды, а направляет его только к поверхности, где продукт откачивается насосом. После ликвидации повреждения в рукав, прикрепленный к якорному кольцу, подается воздух, вытесняющий воду, в результате чего нижнее кольцо всплывает на поверхность. При незначительном тече-

Рис. 32. Приспособление для сбора нефти при утечке ее в районе подводного перехода:

1 - место утечки нефти; 2, 7 - кольца соответственно якорное и плавучее; 3 - лодка; 4 - катер; 5 - нефтесборщик с краном-укосиной; 6 - оттяжка;

8 - якорь с оттяжкой; 9 - всасывающая воронка; 10 - гибкий защитный экран; 11 - донный якорь; 12 - течение

нии или его отсутствии можно устанавливать только плавучее кольцо, в котором концентрируется нефть.

При точно установленном месте выхода продукта и небольшом объеме его растекание можно локализовать с помощью приемной камеры, гибкого рукава и воронки. Приспособление на плавсредстве доставляется к месту повреждения трубопровода. Работы по восстановлению повреждения трубопровода ведут водолазы внутри ограждения. Для того чтобы гидрокостюмы водолазов не подвергались воздействию нефти, на поверхность воды насыпают вспученный гидрофобный перлит, который препятствует налипанию нефти на водолазные костюмы.

Водолазы устанавливают на поврежденный участок трубы приемную камеру и закрепляют ее. Продукт, собирающийся в воронке, которая плавает на поверхности, откачивают в специальный резервуар на плавсредстве или в береговой котлован насосом, вакуум-цистерной, наполнительным агрегатом ПНА-1 и др.

Если авария произошла на пойменном участке у небольшого ручья, для предотвращения попадания продукта в реку желательно сооружать земляные ограждения. С более высокого берега на низкий можно уложить трубу. Ручей, в который попала нефть, следует перегородить дамбой из грунта. На нем можно также устроить гидрозатвор.

Большую сложность представляет ликвидация нефтяных загрязнений в зимнее время.

Традиционная технология сбора нефти в этих условиях предусматривает следующие операции: на поверхности водоема в зоне разлива нефти обкалывают лед; в образовавшейся полынье устанавливают боновые заграждения из материалов, имеющих повышенную прочность (сталь, стеклопластик); в свободную ото льда зону вводят нефтесборщик с источником горячей воды или пара на борту; загрязненный нефтью лед собирают в приемную ванну нефтесборщика, откуда черпаком перебрасывают в мусорный контейнер, где отмывают теплой водой; вода с нефтью должна стекать в приемную ванну нефтесборщика. Удобно использовать щеточную технологию фирмы LORI (Финляндия).

Для разогрева и смыва вязкой нефти требуется пар, подаваемый с расходом 200-300 кг/ч на 1 т нефти.

Понятно, что эта работа сложна, энерго- и трудоемка. Поэтому сама природа подсказывает пути упрощения проблемы.

Для таяния льда в зоне загрязнения можно использовать тепло глубинных вод.

Термический режим водоемов в весенне-летний период характеризуется притоком тепла из атмосферы в воду и ложе водоема. Повышение температуры идет неравномерно по глубине и ограничивается определенным слоем, ниже которого температура грунта в течение года остаетя примерно постоянной. Также тепло аккумулируется ложем водоема. Объем аккумулируемого тепла зависит от теплопроводности и теплоемкости грунтов. Осенью, когда температура воздуха резко понижается, происходит охлаждение воды водоема и прилегающих к ней верхних слоев грунта. После переохлаждения воды в ее верхних слоях образуется ледяной покров, и теплоотдача в атмосферу резко сокращается. Температура воды в придонных слоях возрастает за счет теплоотдачи ложа водоема. Происходит непрерывный теплообмен. Интенсивность этого процесса зимой постепенно затухает, пока вновь не вскроется водоем и не начнется новая фаза его нагревания.

Вследствие теплового потока от дна водоема к ледяному покрову существует постоянный перепад температур, который можно использовать для подъема более теплых глубинных вод к поверхности. Эти воды, отдавая тепло нижней поверхности льда, обеспечивают его постоянное таяние и могут привести к полному очищению ото льда. Следует учитывать соотношение между площадью майны, которую желательно поддерживать, и площадью той части водоема, которая будет вовлечена в теплообменный процесс. Поддерживать в незамерзающем состоянии весь водоем затруднительно, поскольку тепло, аккумулируемое ложем водоема, будет быстрей исчерпано вследствие теплоотдачи с открытой поверхности по сравнению с теплоотдачей при наличии ледяного покрова.

При разливе нефти в осенне-зимний период целесообразно использовать тепло глубинных вод для очистки льда от нефти.

Технически задача подъема теплой глубинной воды решается по двум схемам.

По первой схеме предусматривается засасывание теплых придонных слоев воды насосной установкой и выбрасывание их затем компактной струей вдоль поверхности водоема (рис. 33). Тепло, захваченное на уровне зева трубы, полностью передается в слои воды, прилегающие к поверхности. Массы воды, поступая к поверхности и отдавая тепло, одновременно меняют свою плотность.

По второй схеме в нижние слои воды подают сжатый воз-

дух, например, путем прокладки перфорированного трубопровода у дна водоема. Пузырьки воздуха, обладая подъемной силой, движутся к поверхности и увлекают за собой массу воды (рис. 34).

Конструкция пневматической установки довольно проста: перфорированный трубопровод из пластмассовых или резинотканевых труб укладывается на дно. Во избежание всплытия к трубам привязывают бетонные грузы.

Экспериментальные исследования, проведенные в Астраханском ЦКБ речного флота, по определению эффективности использования пневмоустановки на реке показали, что угол установки перфорированных труб относительно течения существенно не влияет на их работу, при этом ширина ог-

777777Ш777777ШР77777ШШ777777}

"////////77/ 10

Рис. 33. Схема работы потокообразователя:

1 - сопло потокообразователя; 2 - корпус потокообразователя; 3 - винт насоса; 4 - электродвигатель; 5 - поверхностный поток; 6 - донный поток; 7 - эпюры горизонтальных скоростей в сечениях; 8 - длина майны;

9 - ледяной покров; 10 - ложе водоема; 11 - естественный температурный разрез водоема

Рис. 34. Схема работы пневматической установки для образования полыньи и таяния битого льда:

о о

» 0 °°0 ° о о о О о о

О О о

1 - воздухопровод; 2 - труба; 3 - донный поток; 4 - поверхностный поток; 5 - ложе водоема

радительного валика при объемном расходе воздуха 0,03 -

0,82 м 3 /мин на 1 м трубы составляет 0,8 -2,5 м. При глубине установки трубы 4 м и скорости течения до 0,6 м/с поток воздушных пузырей отклоняется от вертикали до 15°.

Диаметр отверстий сопел принимают равным 1,0 -2,5 мм. Для облегчения выдавливания воды из трубопровода в момент запуска компрессора и уменьшения давления в системе отверстия следует располагать с нижней стороны трубопровода. Благодаря этому увеличивается также ширина водовоздушного потока и, следовательно, ширина майны (табл. 18).

Во избежание засорения сопел трубопровод следует размещать не ближе 0,5 м от дна. В этом случае его удерживают с помощью поплавков и донных пригрузов или якорей.

В полученную таким образом майну устанавливают плавучее заграждение и обеспечивают сбор нефти с открытой поверхности обычными методами.

Особую сложность вызывает сбор нефти подо льдом при очень низких температурах воздуха.

Поучительным уроком служит ликвидация аварии на подводном переходе ТОН-2 через р. Белая в 1995 г. Толщина льда у берегов доходила до 40 см. Вдоль фарватера лед имел линзообразную вогнутую поверхность и толщину до 5 см. Такая конфигурация ледяного покрова способствовала тому, что нефть распространялась не по всей ширине реки, а по сравнительно узкой полосе фарватера шириной 30 - 50 м. Анализ скорости распространения нефтяного пятна показал, что нефть задерживается подо льдом в неподвижном состоянии,

Таблица 18

Зависимость размеров майны от температуры воды и расхода воздуха пневматической установки

лед нефтью не смазывается, к нему нефть не пристает. Нижняя поверхность льда в линзах, имеющихся подо льдом, по мере вновь поступающих порций нефти образует своеобразный неподвижный монослой. Поэтому скорость распространения нефтяного пятна в основном зависит от интенсивности поступления нефти, а толщина пленки - от скорости течения реки, величины сил трения на границах лед - нефть, нефть - вода.

Было зафиксировано, что за первые сутки после аварии до закрытия береговых задвижек нефтяное пятно распространилось по течению на 2 км, а после закрытия - еще на 2,6 км.

В январе - феврале температура воздуха опускалась днем до -32 °С, а ночью даже до -40 °С, и толщина льда удваивалась. Теплопроводность льда равна 2,3 Вт/м-К. Нефть обладает более низкой теплопроводностью и колеблется в пределах 0,008- 0,16 Вт/м-К, поэтому даже при сильных морозах толщина льда на фарватере оставалась прежней (5 см), а ниже слоя нефти образовался второй слой льда толщиной около 1 мм. Таким образом нефть оказалась законсервированной. По данным лабораторных анализов концентрация нефти в воде стабилизировалась и не отличалась от фоновой выше створа перехода.

Толщина второго слоя льда также не увеличилась. При уборке замазученного льда нефть легко отделялась от верхнего слоя, оставаясь на воде. При этом нижний слой льда раскалывался на куски от малейшего сотрясения, превращаясь в шугу. Эта шуга мешала работе нефтесборщиков, но оказалась прекрасным материалом для снижения скорости течения на поверхности реки и удержания нефти перед боновым заграждением. Нефть со смесью ледяной шуги и снега приходилось подгонять лопатами к нефтесборщикам фирмы "Vikoma", а шугу - вылавливать сачками и собирать в специальное контейнеры. С января 1996 г. остававшаяся подо льдом нефть не вызывала дополнительного загрязнения воды, что контролировалось регулярным отбором проб.

Было принято решение о сжигании нефти. Для этого перпендикулярно оси стрежня течения разрабатывались майны шириной 50 см с интервалом 50 м от бонового заграждения. По мере накопления майны нефтью ее поджигали. Интенсивное горение продолжалось около 2 ч, после чего фронт пламени сужался по длине и ширине до самозатухания. За ночь майны замерзали, оставалась лунка диаметром около 50 см с пленкой нефти.

Последующие 2 - 3 дня делали лунки, расчищали их ото льда и снега и вновь сжигали накопившуюся нефть. Работа по выжиганию нефти продолжалась до середины марта.

Боновое заграждение сдерживало расширение загрязнения русла нефтью. Незначительное подныривание нефти под боновое заграждение наблюдалось только в те дни, когда по неблагополучным метеоусловиям запрещалось выжигание нефти по санитарным условиям.

Для задержания нефти, прошедшей за зиму, было устроено боновое заграждение. Оставшаяся подо льдом нефть освобождалась путем раскалывания льда катерами БМК и направлялась к боновым заграждениям, закрепленным на берегу к анкеру, а в русле - тросом. Лед подавался катером к ковшу экскаватора, установленного на берегу, где его складировали до растаивания. Загрязнение от нефти составляло 10-12 л на 100 м 3 льда.

На тиховодных участках (их было шесть) образовались заторы нефти из льда и шуги. В этих рубежах образовались компактные пятна нефти, которые поджигались. Сгорала примерно половина нефти, собравшейся в заторе. На последнем рубеже продукты горения в фракции мазута были собраны вакуум-установкой Poweraas 9L/9842-3 фирмы "Vikoma", установленной на катамаране, и утилизированы по технологии, предложенной межведомственной комиссией.

После завершения работ по устранению загрязнения был проведен контроль степени загрязнения водьт на акватории реки длиной 460 км с участием представителей Башкирии и Татарстана. На шестикилометровом участке от места выхода нефти до последнего рубежа было проведено траление дна для подтверждения его чистоты с участием Башкирского территориального управления Госкомохранприроды.

Большие трудности при авариях на подводных переходах возникают при очистке берегов.

Ориентировочно на 1 км береговой полосы отлагается 1 - 2 т маловязкой нефти, 5 -8 т нефти средней вязкости и 20 - 30 т высоковязкой и застывшей нефти.

При понижении уровня воды в реке разлитая на воде нефть может оказаться на берегу на значительном расстоянии от воды. В этом случае ее смыв к приемному устройству нефтесборщика не возможен. Если позволяют рельеф и прочность грунта, то применяют бульдозеры, скрепера, ковшовые экскаваторы, иногда со специальными навесными устройствами. Сгребая нефть, машины захватывают слой грунта.

Для вывоза загрязненного грунта используют автомобили повышенной и высокой проходимости. Следует помнить, что при углах наклона береговой полосы более 6° машины могут сползать по скользкой поверхности.

Если рельеф местности не позволяет использовать землеройные машины, сбор нефти на расстоянии до 50 - 60 м от места приема производят вакуум- или пневмотранспортными установками (рис. 35). Для того чтобы избежать пробок и закупорки приемной линии пневмотранспортера, в нее подают горячую воду (на 5-10 °С выше температуры застывания нефти), при этом количество воды, подаваемой в приемную линию, по объему должно быть равно количеству собираемой нефти.

Очистку укрепленного берега производят следующим образом. Устраивают плавающее заграждение на расстоянии 1-2 м от берега, а нефть, скопившуюся между камнями, посыпают сорбентом, вымывают струей воды в сторону заграждения и собирают с помощью переносных нефтесборных устройств.

С береговой растительности нефть смывают струей воды, подаваемой под давлением 0,6 -0,8 МПа. При низкой температуре воздуха используют воду, подогретую до 30 - 40 °С. Загрязненную нефтью водную растительность скашивают с помощью специальных косилок, установленных на лодках, или вручную.

Рис. 35. Сбор нефти с помощью вакуумных автомобилей у мелкого берега:

1 - ручные приемные устройства для сбора нефти с поверхности; 2 - вакуумные автомобили

При устойчивом запахе нефти или нефтепродуктов замеряют концентрацию паров в воздухе переносными газоанализаторами марки УГ-2. Работа людей в зоне с концентрацией паров нефти в воздухе более 0,3 мг/л недопустима.

Тяжелая нефть с плотностью, близкой к 1,0 г/см, может затонуть.

На мелководье (0,5-0,6 м) при пологом дне затонувшую нефть можно собирать с помощью гусеничных транспортеров ГАЗ-71, оборудованных отвалом.

7.5. УЧЕНИЯ ПО ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ

Учения по ликвидации аварий на магистральных нефтепроводах через водные прегра ды и их последствий проводятся в основном на предприятиях. Периодически проводятся региональные и всероссийские учения. Существуют два вида учений: штабные и полевые.

Штабные учения проводятся на основе планов ликвидации аварий, имеющихся на предприятиях. Планы ликвидации аварий позволяют наметить программу действий, организовать порядок оповещания участников, составить план сбора и расстановки техники, рассчитать необходимое число работников, привлекаемых к ликвидации аварии, произвести ориентировочные расчеты условных объемов выброса нефти и ожидаемого ущерба.

Оценка степени загрязнения поверхности земель, водных объектов и атмосферы на подводных переходах производится по "Методике по определению ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах" (утверждена Минтопэнерго РФ 1.02.1995 г.). На штабных учениях рассматривается ситуационный план и возможные варианты сценариев аварии в зависимости от характера погодных условий, направления ветра и т.д.

Учения желательно разбить на отдельные этапы, с тем чтобы каждая группа могла провести необходимые камеральные работы, которые могут встретиться на практике.

Целью штабных учений являются: апробация технологии локализации и ликвидации аварий на подводном переходе; испытание техники для сбора нефти с водной поверхности; отработка организационных, управленческих и технических приемов работ.

Задачами штабных учений являются: разработка сценария; апробация имитатора нефти с подсчетом его количества, ме-

ста подачи и технологии применения; определение гидроморфологических и метеорологических характеристик (выбор скорости течения на поверхности водоема, направления и скорости ветра); оценка расчетных параметров растекания имитатора по водной поверхности; отработка вариантов и технологии установки боновых заграждений и проверка их эффективности; апробация технологии использования естественных русловых форм; отработка вариантов установки заграждений и сбора имитатора на берегу и среди водной растительности; выбор техники и технологии транспортировки и разделения эмульсии "имитатор нефти (или нефть)-вода 1 "; расчет потребности сорбентов и биопрепаратов для ликвидации загрязнений; организация управления и расстановки средств связи; корректировка сценария учений; подготовка информационных материалов для участников полевых учений.

При проведении штабных учений можно рассмотреть возможность возникновения проблем, связанных с резким изменением уровня подъема воды на реке или режима изменения уровня воды на водохранилище. Это реальные задачи, которые возникают на практике.

Знание режимов изменения уровней, скоростей направлений течения на акватории, прилегающей к подводному переходу, требует принятия нестандартных решений.

Интересные наблюдения были проведены при подготовке к разработке плана учений в случае залпового выброса нефти из подводного нефтепровода на Кременчугском и Днепродзержинском водохранилищах. На данном подводном переходе две нитки нефтепровода проходят в одном техническом коридоре с газопроводом и продуктопроводом. Ширина водного зеркала колеблется в границах 1 ООО - 1300 м.

Решалась задача выбора мест размещения аварийных рубежей для размещения техсредств на случай возможной аварии. Предварительно была проведена рекогносцировка с вертолета для определения характерных особенностей рельефа местности, изучены возможные пути попадания нефти в водохранилище, выбраны и оценены существующие подъезды к береговым площа дк ам и транспортной сети в районе перехода. Рассматривались также пути доставки оборудования с помощью автотранспорта и плавсредств, уточнялись подъезды, рельеф берегов и заток, характер растительности и грунтов. Обследования выполнялись по обеим берегам на протяжении приблизительно 20 км ниже по течению, так как рассматривался вариант возможной чрезвычайной ситуации.

Было установлено, что за 12 лет, минувших со времени последнего обновления топографической карты, на участке водохранилища произошли значительные изменения, касающиеся местонахождения и конфигурации островов, проток, рельефа берегов, характера растительности, дорожной сети.

Поэтому были проведены полевые исследования гидрологического режима на Днепродзержинском водохранилище. Установлено, что амплитуда колебаний уровня воды в нижнем бьефе Кременчугской ГЭС достигала 1,5 - 2 м.

В результате изучения колебаний уровня воды на участке подводного перехода были получены данные о характерных фазах смены уровня воды на участке перехода, определены значения поверхностной скорости для разных уровней воды на участке от ГЭС до перехода и ниже по течению.

Было установлено, что при сложной в плане акватории основное течение сосредотачивается в одном или нескольких потоках, которые соответствуют характеру и закономерностям, принадлежащим речным потокам. Такой закономерностью, в частности, является то, что вблизи вогнутых берегов поверхностное течение направлено в сторону берега, а придонное - к противоположному выпуклому берегу. Как правило, вблизи вогнутых берегов глубины существенно больше, чем вблизи выположенных выпуклых. Эти закономерности в полной мере проявились на участке Днепродзержинского водохранилища. Вогнутость правого берега (вероятно унаследованная еще со времени природного положения Днепра) обусловила то, что глубины здесь составляют до 10 м. Анализ лоцманской карты свидетельствует о том, что судовой ход не отвечает полосе с наибольшими глубинами. Левобережная полоса несколько короче полосы, по которой проходит судовой ход, отклоняясь к правому берегу.

При подготовке плана учений решение об изучении ветрового режима было обусловлено тем, что ветер существенно воздействует на поверхностный слой водьт. В научной литературе наиболее частым соотношением является следующее: поверхностное течение составляет 2 - 3 % от скорости ветра.

Эта составная часть воздействия на защитное боновое заграждение влияет на выбор его надводной и подводной частей. В разное время года были определены силы и направления ветра и выбраны пути установки заграждений.

Существование ГЭС влияет на плановое распределение течений. Основанием для этого служит неравномерная работа ГЭС. Было установлено, что в нижнем бьефе возможно формирование уклона уровня и, соответственно, направления течения воды. Наибольшая скорость течения достигается в средней части русла, где, как правило, имеются и наибольшие глубины. Что касается заток, особенно объединенных с основной акваторией узкими протоками, то в них колебания уровня происходят с существенной задержкой. При интенсивности подъема воды в основном русле на 0,1 м/ч и его задержке в защищенных затоках на 1 ч возможно существование перепадов между уровнями воды в 0,1 м. Формирование указанных перепадов содействует тому, что в протоках, которые соединяют затоки с основным руслом, наблюдаются довольно значительные скорости течения.

В начальной фазе сброса ГЭС подъем уровня в первую очередь наблюдается в средней части акватории; в затоках в это время наблюдается более низкий уровень. В этих случаях одновременно с основным направлением течения вдоль потока наблюдается отклонение течения в сторону берега. Совсем другая картина при остановке сбросов. При резком снижении уровня, который продвигается со значительной скоростью (она превышает 30 км/ч), уровни вблизи берегов становятся более высокими в сравнении с основной частью русла. При этом формируется направление течения от берега в сторону центральной части русла.

В этих условиях не только существенно уменьшается скорость продвижения нефтяной пленки (почти в 10 раз), но и происходит ее стягивание к центральной части акватории. Это важно знать для управления процессом сбора нефти на водохранилищах.

В отличие от штабных полевые учения проводятся непосредственно на подводном переходе. При этом производится: остановка и отключение поврежденного участка; оповещение всех служб согласно плану ликвидации аварии; разведка места аварии и ограждение этого места, берегов, дорог с установкой предупредительных знаков; доставка оборудования и людей к месту учения; расстановка основных и дублирующих табельных ограждений из местных материалов на воде и на берегах; пуск имитатора нефти; окончание ограждений береговой зоны в зависимости от гидро метеоусловий; установка нефтесборщиков, оборудования и ловушек на берегу для приема откачиваемого имитатора; сбор имитатора; демонстрация приборов контроля дефектов трубопровода, а также приспособлений и технических средств для ликвидации аварии; показ методов очистки поверхности воды, загрязненной растительности и грунта.

Выбор имитатора нефти должен быть предварительно со-

гласован с региональными органами по охране природы. Обычно он может быть нескольких видов: природным

(торфяная крошка, размолотая кукурузная лузга, лузга подсолнечника и т.п.), полимерным (порошок, плавающий на поверхности и нерастворимый в воде (полиуретан и другие вещества)), жидким (например, подсолнечное масло (ГОСТ 1129 - 73), подкрашенное пищевым красителем голубого цвета (ГОСТ 6220-76)).

На основном этапе учений обычно присутствуют наблюдатели: из других акционерных обществ; из Минтопэнерго и Министерства по чрезвычайным ситуациям; из региональных органов Госгортехнадзора, мониторинга и охраны от загрязнения природной окружающей среды; из местной администрации, УВД, ГАИ, водной милиции, пожарной охраны, пароходства, водных путей, судоходной инспекции, экстренной медицинской помощи, санэпидемстанции.

Таким образом отрабатывается уровень взаимодействия аварийно-восстановительных служб владельца подводного перехода с местными органами МЧС и другими организациями.

Основой организации учений является реальный план ликвидации аварий на подводном переходе по составленному сценарию. В планах необходимо учитывать действия всех работников и материально-техническое обеспечение при различных вариантах аварийных ситуаций, обеспечивая, однако, и свободу действий при возникновении непредвиденных ситуаций.

Оперативная часть плана включает в себя продольный профиль участка перехода до перевальных точек, а также ситуационный план, места размещения задвижек, сбора нефти и нефтепродуктов, взрыво- и пожароопасные зоны. Составной частью плана являются мероприятия по охране окружающей среды, в том числе: действия рабочих и ИТР по локализации выхода нефти (нефтепродуктов) в водоем; схемы с указанием мест расположения аварийно-восстановительной техники и путей ее продвижения; схема оповещения и вызова аварийно-восстановительной службы; список оборудования, инструмента и материалов, требующихся для ликвидации аварии.

В плане мероприятий должны быть указаны лица, ответственные за сбор продуктов загрязнения, связь, освещение и сигнализацию, снабжение материально-техническими средствами и транспортом, организацию питания и т.д. В нем следует перечислить немедленные действия по ликвидации аварий, включающие сбор всех участников, обеспечение охранных мероприятии, ограничение окружающей среды от загрязнений. Для ликвидации аварии необходимо организовать срочную доставку людей и техники к месту происшествия, обнаружение повреждения, установку приспособлений, препятствующих стоку нефти в водоем или локализующих ее, удаление продуктов загрязнения на берегах и в водоеме, вытеснение нефти из трубопровода и замену ее водой, ликвидацию повреждения одним из ранее намеченных способов, испытание и антикоррозионную защиту трубопровода или места повреждения.

Аварийные бригады, обученные по специальной программе, должны иметь в своем распоряжении необходимые оборудование и снаряжение, которые надо доставлять к месту аварии автотранспортом или вертолетами.

Учениями руководит штаб. До проведения полевых учений необходимо на заседании штаба рассмотреть план, организацию и технологию ликвидации аварии, провести репетицию учений.

Руководитель проведения учений по ликвидации аварий и его заместитель должны знать технологию, последовательность и порядок проведения операций.

Одним из этапов полевых учений является проведение сравнительных испытаний технических данных оборудования для заграждений и нефтесборщиков. При этом должны быть выбраны критерии оценки. Например, боновые заграждения оцениваются следующими характеристиками: скорость течения, м/с; скорость ветра, при которой сохраняется их остойчивость, м/с; высота волн, в баллах и метрах; компактность укладки для транспортировки; масса, кг/м; длина секции, м; высота экрана, надводная и подводная, м.

В качестве критериев оценки заграждений принимают: максимальное усилие при перемещении и установке на течении; максимальное усилие для удержания в рабочем положении; подныривание нефти под заграждение; время развертывания и крепления на воде.

Для оценки нефтесборщиков принимают такие критерии: работа на течении и волнении, м/с и баллы; производительность, м 3 /ч; осадка, м; возможность подныривания нефти; масса, кг; возможность установки на мелководье; содержание нефти в собранной смеси; продолжительность сбора нефти, мин/м 3 ; содержание растворенной и эмульгированной нефти, мг/л.

Инженерно-технические работники и рабочие аварийно-восстановительных пунктов акционерных обществ

АК "Транснефть" проходят курсы по повышению квалификации.

В Брянске на базе ОАО "Магистральные нефтепроводы "Дружба" организован учебно-производственный экологический центр - УПЭЦ, где работники нефтепроводных предприятий знакомятся с теоретическими основами нефтяного загрязнения и на практике осваивают современные технологии локализации и ликвидации разливов нефти на акваториях и на поверхности земли.

Обучение проводится по разработанным программам.

В г. Киеве также действует Межрегиональный учебный центр АО "Трест Подводтрубопровод 1 ", где совместно с Министерством чрезвычайных ситуаций Украины проходят обучение специалисты по ликвидации аварий на подводных переходах магистральных трубопроводов.

В состав программ подготовки специалистов входит изучение нормативных и методических документов по ликвидации аварий на подводных газо- и нефтепроводах, изучение отечественного и зарубежного оборудования по ликвидации аварий, технического оснащения для восстановления трубопровода газа и нефти при авариях, порядок выбора рубежей задержания нефти, организации учений, порядок формирования транспортных схем по доставке аварийного оборудования, изучения технических средств и материалов, применяемых аварийными службами, технологических карт по локализации нефтяных загрязнений в разное время года.

Обучение проводится по программам, согласованным с методическим центром Министерства образования и науки, Министерством по чрезвычайным ситуациям и Департаментом Госнадзорохрантруда Украины. В качестве примера приведена одна из программ по обучению специалистов.

ПРОГРАММА

ОБУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ

РАЗДЕЛ: УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА НА ПРИМЕРЕ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА

Тема 1. Основные особенности н принципы управления безопасностью магистральных трубопроводов

Нормативные документы для выбора критериев оценки состояния магистрального трубопровода в эксплуатационный период. Принципиальная схема системы управления безопасностью участка магистрального трубопровода на основе анализа риска.

Тема 2. Оценка состояния магистрального трубопровода по результатам полевого обследования его состояния

Сбор и обработка информации о состоянии объекта. Информация о материалах, сроки службы, история нагрузок, результаты диагностики и тому подобное. Информация о возможных катастрофических влияниях, природных и техногенных (экспертно). Перечень опасных мест и участков объекта.

Тема 3. Прогнознрованне уровня техногенного рнска объекта

Определение границы внутреннего давления, которое может привести к возникновению аварии от износа (исчерпание ресурса). Возможность возникновения катастрофического воздействия. Экспертная оценка опасных мест и участков трубопровода. Возможные последствия риска. Финансовая (инвестиционная) оценка риска.

Тема 4. Составление оперативной части плана ликвидации аварийной ситуации или аварии

Разработка схемы сценариев возникновения и развития аварии на различных уровнях выхода нефти и газа из трубопровода, загрязнения среды, загазованности окружающего воздуха, возможности возникновения пожара. Планирование работы поисково-спасательных формирований. Планирование защиты людей, жилья, объектов хозяйствования и природы от возможных аварий. Планирование медицинской защиты населения. Определение перечня и порядка привлечения организаций, технических и транспортных средств, способов гашения пожара, индивидуальной защиты, размещения потерпевших и эвакуированных людей. Разработка планов полевых учений по ликвидации аварий.

Тема 5. Проведение учений н тренировок по ликвидации возможных аварийных ситуаций на магистральных трубопроводах

Изучение планов учений по ликвидации аварий. Особенности штабных и полевых учений. Распределение обязанностей между собственником объекта и привлеченными организациями - участниками учений. Оповещение об участии. Организация связи. Перечень технической документации по безопасной организации учений. Допуски к работке лиц, которые прошли и которые не прошли обучение, инструктаж и проверку знаний плана ликвидации аварийных ситуаций. Рассмотрение и анализ результатов проведения учении и тренировок в полевых условиях.

Тема 6. Управление ликвидацией аварийных ситуаций

Организация управления при ликвидации аварий. Сообщение об участии в работе. Организация связи. Доставка средств и сил. Взаимодействие органов управления ликвидации аварий собственника с центральными и местными органами исполнительной власти и органами местного самоуправления.

Инструктаж персонала посторонних организаций, которые принимают участие в период возникновения и ликвидации последствий аварий. Использование способов информации, которые могут понадобиться для выявления аварии и сообщения о ходе и ликвидации последствий аварии.

7.6. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИВОВ НЕФТИ

7.6.1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Одной из задач обеспечения безопасности является определение объема нефти, вытекающей при разгерметизации магистрального нефтепровода или продукто про вода.

Такая задача может быть решена с помощью электронной системы "Сток", разработанной в АО "Трест Подводтрубо-провод" (г. Киев).

В основу системы положены пространственная модель земной поверхности с учетом положения трубопровода, а также данные тахеометрической съемки, полученные в результате полевой диагностики трассы. При построении модели использована триангуляция Делоне, позволяющая построить поверхность в пространстве из треугольников, представляющих совокупность трехмерных граней и горизонталей различной степени сглаженности.

Пространственная модель земной поверхности в виде графического изображения выводится на экран персонального компьютера. Разработанная программа позволяет в любой точке трассы трубопровода обозначить место выхода разлившейся нефти, вероятные пути ее стока, место скопления и границы разлива на земной поверхности.

Такая модель удобна при подготовке персонала во время проведения штабных учений по ликвидации аварий, особенно для разработки оперативной части плана ликвидации последствий аварии, с учетом реального рельефа местности, определения сосредоточения и расстановки авариино-восстанови-тельной техники и людских резервов.

Прогнозирование путей схода нефти из любой точки трассы нефтепровода в водоем зависит от особенностей рельефа местности.

Автоматизированная система "Сток” позволяет определять направление, длину вероятного движения, зону накопления нефти при вытекании из трубопровода.

Система предусматривает модульность рельефа - слияние в одно целое двух или нескольких рельефов с общими зонами и корректную стыковку горизонталей стыкуемых частей. Этого достигают, используя сеть треугольных граней (триангуляция Делоне), которые образуют своеобразную "чешую"" на трехмерной поверхности рельефа и позволяют наглядно показать низкие места, по которым перемещается нефть, изливающаяся из места повреждения трубопровода.

Пространственная модель строится на основе данных тахеометрической съемки, получаемых в результате полевых изысканий вдоль трубопровода.

7.6.2. ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

При подготовке к учениям на больших реках иногда в лабораториях Государственного гидрологического института (г. Санкт-Петербург) по определенным правилам строят гидравлическую модель участка реки, на которой многовариантно и с любой степенью детальности проводят экспериментальные исследования природного объекта для определения характера взаимодействия нефти или ее имитатора с водной средой; гидрологической и метеорологической ситуации на участке движения нефти (имитатора); соответствия технических характерстик заграждающих и улавливающих средств особенностям речного потока; поведения нефти (имитатора) на водной поверхности; прогноза времени движения и ширины загрязнения; схемы расстановки заграждений и нефтесборщиков.

Например, при подготовке к учениям предварительно была построена модель участка реки Иртыш, на которой заблаговременно, до начала учений, были воспроизведены наиболее вероятные гидрометеорологические ситуации и применительно к ним варианты локализации и ликвидации нефтяного загрязнения.

Экспериментам на модели предшествовали исследования поведения нефти и ее имитатора (подсолнечного масла) в водной среде и на ее поверхности и подо льдом. В ходе исследования выяснилось: если на поверхность покоящейся чистой воды поместить бумажные поплавки, а затем с помощью капельного дозатора подать каплю нефти, то она, растекаясь, толкает перед собой поплавки, которые четко обозначают скорость и направление движения, границы распространения и форму образовавшегося пятна нефти. Вторая капля нефти, попадая в центр этого круга, вытесняет первую порцию, заставляя ее перестроиться в периферийное кольцо. Третья занимает снова центр круга, оттесняя предыдущую на периферию и превращая ее во второе кольцо. Одна капля подсолнечного масла, поданного на нефтяную пленку, активно и широко раздвигает ее к периферии. Если на пути распространяющихся порций нефти и масла оказываются борта водоема, то масло плотно поджимает нефть к ним. Это свойство подсолнечного масла можно использовать в качестве нетоксичного собирателя нефти.

Если первоначальная порция масла распространяется по акватории до ограничивающих ее бортов, то поданные затем капли масла или нефти уже не растекаются тонким слоем, а остаются в виде компактных пятен. Можно предположить, что характер распространяющейся нефти по поверхности речной воды зависит от степени ее загрязнения.

Если нефть подается на поверхность текущей воды дозатором непрерывного действия, то, растекаясь по ней, она принимает форму параболы. Внутренняя площадь этой параболы заполнена растекшейся нефтью, но нефть не видна из-за слишком тонкого ее слоя.

Чтобы сделать видимым на модели распространение центрального ядра нефтяного загрязнения, его имитируют алюминиевой пудрой. При этом периферийные части пятна загрязнения не воспроизводятся; таким образом, на модели воспроизводится та часть нефтяного загрязнения, которая была видимой на учениях на настоящей реке.

Под действием различных естественных факторов первоначально правильная форма шлейфа принимает все более сложные очертания, а само нефтяное загрязнение с учетом невидимой периферийной зоны распространяется по всей ширине реки, при этом центральное ядро нефтяного шлейфа может быть смещено ветровым потоком к наветренному берегу и далее снесено в застойные зоны потока или во второстепенные протоки реки. Модель может в деталях воспроизвести интересующую исследователей модельную ситуацию.

Чтобы организовать наиболее эффективным образом сбор и локализацию нефти, необходимо знать кинематику движения воды в поверхностном слое внутри боновых заграждений. По характеру этого движения боновые заграждения можно разделить на два принципиально различных вида: непроточные и проточные.

В непроточном заграждении две плети бонов образуют замкнутый контур. Сразу после установки такого заграждения линия выклинивания подпора внутри него перемещается от вершины вверх по течению реки к входному створу. Эта линия разделяет участки акватории с практически горизонтальной поверхностью воды и с наличием уклона водной поверхности.

Бумажные поплавки быстро подходят к линии подпора и здесь приостанавливают свое движение. Задерживаемая бонами вода, не имея выхода, образует циркуляции различной конфигурации между вершиной загрязнения и линией выклинивания подпора.

Боновое заграждение будет проточным тогда, когда нижние по течению концы плетей разведены на большие расстояния и подпор внутри заграждения отсутствует. Поплавки концентрируются вдоль плетей бонов и стекают с нижних концов двумя отдельными струями. В этом случае достигается большая скорость подхода нефти за счет энергии потока к выходному отверстию и одновременно максимально возможная концентрация ее на ограниченном пространстве.

Метод сбора нефти с хода при помощи нефтесборной системы, состоящей из проточного бонового заграждения и нефтесборщика, осуществлен на модели реки Иртыш. Боновое заграждение установлено в том же месте, что и в натуре на учениях Омск-95. Сначала нефтеприемник приподнят над поверхностью воды. Поплавки по главным траекториям направляются к выходному отверстию заграждения и свободно выходят из него единой струей.

Затем работающий нефтеприемник опускают таким образом, что его нижняя острая кромка заглубляется на 1-2 мм ниже поверхности воды. Поплавки продолжают двигаться в том же темпе к нефтеприемнику и засасываются им по мере подхода.

В лаборатории могут быть достаточно глубоко исследованы и другие специфические случаи загрязнения в результате нарушения целостности трубопровода.

Простой эксперимент наглядно демонстрирует движение нефти в пустотах руслового аллювия, ее всплывание в толще речного потока и последующее распространение по поверхности. Визуализация мелкими бумажными поплавками придает достаточную наглядность процессу распространения по ней нефтяных пятен.

Движение нефти в зимних условиях можно изучать при воспроизведении в лабораторной реке соответстующей температуры воды и натурального ледяного покрова. В первом приближении лед может быть заменен стеклом. И даже в таком варианте эксперимент дает много полезной информации. Например, выясняется, что только при определенной ширине организованная во льду поперечная прорезь способна уловить поступающую с вышележащих участков реки нефть. Для того чтобы собирающаяся в прорези нефть подавалась поверхностным потоком в нужном направлении, прорезь должна быть устроена под определенным углом к направлению речного потока. В конце такой прорези может быть установлен высокопроизводительный нефтесборщик, перекачивающий нефть на берег.

Эти и другие принципиальные вопросы рассматриваемой проблемы должны решаться с учетом гидрологических и погодных условий участков рек, пересекаемых трубопроводами.

Изучение этих участков на моделях позволит существенно уменьшить процент аварийности, а в случаях аварийных разливов быстро и качественно устранить их последствия.

ОСОБЕННОСТИ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ РАБОТЕ НА ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДАХ

В процессе аварийно-восстановительных работ на подводных переходах всегда принимают участие водолазы. Они определяют место и характер повреждений изоляции, металла трубы, производят расчистку трубопровода от грунта, щебня, топляков, осуществляют подводную сварку и склеивание, восстановление изоляции, работают со специальными приборами, ведут подводную видеосъемку и другие работы. От квалификации водолазов зависят скорость и качество подводнотехнических работ.

На труд водолазов влияют факторы внешней среды: система жизнеобеспечения, кондиционирования воздуха, регулирования микроклимата в водолазном гидрокостюме, в подводном кессоне и других используемых технических средствах для облегчения труда. Для водолазов нормами охраны труда предусмотрены специальные режимы труда и отдыха, профессионального отбора, обеспечения систематического контроля за состоянием здоровья и массоэнергетических потребностей.

Большинство подводных переходов пересекают водоемы и водотоки с глубинами до 15 м. Поэтому такие факторы, как азотный наркоз, накопление оксида (окиси углерода), особого влияния на работоспособность водолазов не оказывают.

Отдельные факторы (страх, невесомость, отсутствие видимости и другие) могут быть преодолены с помощью регулярных тренировочных спусков, а также в результате накопления опыта работы.

При проведении работ подо льдом, в условиях холода и повышенного давления, может развиться прогрессирующая бессимптомная гипотермия, которая может привести к серьезным заболеваниям, прежде всего из-за неощутимой потери тепла с выдыхаемым воздухом. Субъективный тепловой дис-

комфорт связан с глубоким понижением температуры тела (температуры "ядра") при большой теплоотдаче с выдыхаемым воздухом.

Это может случиться во время ликвидации чрезвычайной ситуации или при авариях, когда оценка состояния комфорта самим водолазом не всегда соответствует физиологическим температурным изменениям, происходящим в его организме.

Разрешить эту проблему можно с помощью подогрева поступающего воздуха или смеси газов, особенно на больших глубинах. Внезапное отключение обогрева дыхательных смесей приводит к резкому охлаждению органов грудной клетки (сердца и легких), т.е. к гипотермии.

Основной принцип теплозащиты состоит в том, что она должна обеспечивать водолазу тепловой комфорт и температуру "ядра" в пределах 37 - 37,5 °С (колебания зависят от индивидуальных особенностей организма и от времени суток) .

Тяжелая физическая нагрузка приводит к повышению температуры "ядра". Поэтому теплозащита, удовлетворительная в состоянии покоя и способная обеспечить комфортную температуру тела при погружении в холодную воду, во время интенсивной работы, например, при установке ремонтного бандажа на аварийный трубопровод, может привести к перегреванию водолаза.

Для обогрева водолаза лучше применять источники тепла, установленные на системах замкнутого цикла. Они могут обеспечиваться с поверхности или быть полностью автономными.

Когда ликвидация аварии трубопровода производится с помощью подводной сварки в кессоне, а для получения качественного шва трубу предварительно нагревают до высоких температур, водолаз-сварщик подвергается двойному воздействию: с одной стороны - высокой температуры газов сварочной дуги, с другой стороны - высокой ра диац ионной температуры, выделяемой трубой. Работа в жаркой, влажной среде кессона, обильное потоотделение, наклоны тела могут вызвать обморочное состояние. Чтобы этого не случилось, нужно обеспечить активное охлаждение работающего, запас воды для питья. Он должен пить больше, чем ему хочется.

При температуре среды 38 °С и продолжительности сварочных работ более двух часов следует чередовать режим труда и отдыха, предусмотренный "Едиными правилами безопасности труда на водолазных работах’", через равные временные промежутки. Температуру среды в кессоне следует замерять в черном шаре, установленном на расстоянии 1 м от нагреваемой трубы.

Трудовые операции в подводных условиях имеют замедленный темп движений, манипуляции с инструментами производятся плавно, неторопливо. Безопорная среда затрудняет выполнение работ, связанных со статическими усилиями. Отмечаются разнонаправленные движения рук и тела водолаза. Соприкасающиеся с грунтом гидромониторы и вращающиеся инструменты, а также движения водолаза и выдыхаемый воздух приводят к сильному замутнению воды, которое ослабляет освещенность и видимость на рабочем месте, ухудшает ориентирование под водой. Поза водолаза в покое становится неустойчивой, склонной к "переворачиванию". Стесняют движения водолаза гидрокостюм, грузы, водолазные ботинки.

По сравнению с наземными работами под водой созданы непривычные приемы труда, учитывающие влияние волнения, течения и другие факторы, которые сопровождаются дополнительными мышечными усилиями, учащенным дыханием (в 2 - 3 раза чаще, чем на поверхности) и большими энергозатратами уже через 30 мин работы.

Для того чтобы обеспечить качественную и квалифицированную работу водолазов при аварийно-восстановительных работах, необходимо проводить их постоянную учебу, переподготовку, тренировки и медицинский контроль.

Производительность труда при ликвидации аварийных ситуаций и дефектных участков на подводных переходах зависит от оснащенности подводной техникой. Разумно организовать работу водолаза с необходимыми приборами поиска, контроля технического состояния специализированными инструментами и современными механизмами - это значит быстро отреагировать на изменяющуюся обстановку на подводном переходе, действовать безопасно и эффективно в условиях гидростатического давления.

Оборудование и инструменты для подводно-технических работ, применяемые для ликвидации аварий трубопроводов, должны отвечать определенным требованиям и стандартам. Простой инструмент - торцевой ключ для затяжки патрона, в котором крепится сверло, - идеальный инструмент в наземных условиях, - становится бесполезным под водой. Закрепить сверло водолазу, облаченному в скафандр и неудобные рукавицы, непросто. Поэтому к торцевому ключу приваривают стержень длиной до 30 см, который водолазу легче держать в руках. Пример может показаться пустяковым, однако в ходе аварийных работ, оцениваемых в кругленькую сумму в час, это перерастает в серьезную проблему.

Инструменты для людей, одетых под водой в тяжелое водолазное снаряжение массой до 90 кг и потерявших от холода способность осязания, должны разрабатываться с учетом особенностей работы в невесомости.

Производительность и безопасность водолаза прямо пропорциональны степени пригодности инструмента. Но об этом нужно писать другую книгу.

В.Ф. АБУБАКИРОВ, В.Л. АРХАНГЕЛЬСКИЙ, Ю.Г. БУРИМОВ, И.Б. МАЛКИН, А.О. МЕЖЛУМОВ, Е.П. МОРОЗ

Буровое оборудование: Справочник: В 2 - х т.- М.: Недра, 2000. - Б 91 Т.

1. - 000 с.: ил.

ISBN 5 - 247 - 03871 - 1

Приведены технические характеристики буровых установок и их циркуляционных систем оборудования для механизации спуско - подъемных операций, буровых агрегатов и установок для геолого - разведочного бурения, буровых, цементировочных, промывочно - продавочных насосов и насосных агрегатов, противовыбросового оборудования и др. Материал представлен в основном в виде таблиц, схем компоновок и кинематических схем оборудования. В приложении указаны адреса предприятий - изготовителей бурового оборудования.

Для широкого круга инженерно - технических работников, занятых бурением скважин.

Полезная модель относится к охране окружающей среды при технической эксплуатации магистральных нефтепроводов, а именно - к средствам локализации разлитых на поверхности воды нефти или нефтепродуктов для последующего траления их к месту извлечения (сорбции). Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в создании конструкции бонового заграждения, обладающего простотой сборки и монтажа, надежностью и долговечностью, и может быть достигнут за счет того, что боновое заграждение, состоит из, по крайней мере, одной секции, включающей комплект металлических опорных стоек, каждая из которых закреплена вертикально в консоли соответствующей Г-образной посадочной стойки, устанавливаемой своим опорным концом в лунку вдоль ледового канала, и полотна, которое за установленные в нем люверсы зафиксировано на опорных стойках, причем нижняя подледная часть каждой опорной стойки изогнута по радиусу в направлении против течения.

Полезная модель относится к охране окружающей среды при технической эксплуатации магистральных нефтепроводов, а именно - к средствам локализации разлитых на поверхности воды нефти или нефтепродуктов для последующего траления их к месту извлечения (сорбции).

Известно (RU, авторское свидетельство 1765292 A1) устройство для сбора нефти из-под ледяного покрова путем обеспечения локализации нефтяного пятна и подтягивания его к нефтеприемнику, включающее пропущенные под ледяной покров боновые заграждения. Недостатками данного устройства является невозможность перекрытия всего поперечного сечения реки, что влечет за собой протечку нефти вниз по течению: область применения устройства ограничена размеченной и ограниченной четырьмя вертикальными направляющими площадкой, по периметру которой перемещаются под водой эластичные полотна бонового заграждения.

Известно (RU, патент 39899 U1) используемое для предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов по поверхности воды боновое заграждение, которое, в случае заполнения поплавков секций водой, можно использовать в ледовых условиях. Боновое заграждение включает соединенные между собой отдельные секции. Следует отметить низкую надежность состоящего из надувных или заполняемых водой цилиндрических поплавков бонового заграждения, которое быстро выходит из строя в случае повреждения поплавков в результате порезов и т.п.

Известно (RU, авторское свидетельство 1465488 U1) ограждение для предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов по поверхности воды, включающее отдельные герметично соединенные между собой секции. При использовании данного бонового заграждения, состоящего из секций с заключенными в оболочку цилиндрическими надувными поплавками, отсутствует плотное прилегание полотна заграждения к нижней кромке льда (на нижней кромке льда образуются торосы, выступы и т.п.), в результате чего наблюдается просачивание нефти между бонами и нижней кромкой толщи льда и выход ее на поверхность ледяного покрова.

Известны также выпускаемые кустарным способом и применяемые отечественными нефтяными компаниями в период ледостава боновые заграждения, выполненные из соединенных между собой по высоте резиновым уплотнителем листов железа. Готовая конструкция устанавливается в ледовый канал и фиксируется на поверхности льда металлическими скобами, вставленными в отверстия, просверленные в верхней (надводной) части конструкции.

К недостаткам данной конструкции следует отнести:

а) относительно большой вес конструкции, что осложняет работы в зимних условиях на льду;

б) недостаточно жесткая фиксация ее в ледовом канале, осуществляемая только в верхней надводной части (нижняя подводная часть конструкции остается незакрепленной), что на реке, даже с относительно небольшим течением, может привести к изгибу подледной части бонового заграждения и проходу нефти ниже места локализации.

Известно __) техническое решение «"EXTREME" COLD WEATHER OIL SPILL RESPONSE TECHNIQUES», при использовании которого для локализации в зимний период нефти и нефтепродуктов на поверхности воды используют вставленные в ледяной пропил и наложенные внахлест друг на друга листы фанеры, закрепленные по поверхности льда металлическими штырями, вставленными в отверстия, просверленные в надводной части листов фанеры. Основные недостатки данной конструкции обусловлены выбором материала заграждения, в качестве которого используется подверженная деформации в процессе намокания фанера, и отсутствием надежного соединения листов между собой. Указанные недостатки приводят к появлению зазоров, через которые проходит нефть. Следует отметить, что данная конструкция подходит только для одноразового использования.

Наиболее близким по совокупности сходных существенных признаков является, принятое за прототип, известное () зимнее боновое заграждение ОАО «ЦАСЭО»-«ЭКОСПАС», которое предназначено для улавливания и локализации нефтяного «пятна» на реках в период ледостава. Зимние боны состоят из отдельных секций, соединенных между собой системой замковых соединений. Полотно секции боновых заграждений выполнено из морозостойкого полимерно-тканевого материала с двусторонним ПВХ-покрытием. К недостаткам данной конструкции, препятствующим получению нижеуказанного технического результата, относится значительный вес несущей конструкции из стальных труб, обеспечивающей устойчивость секций бонового заграждения в вертикальном положении.

Задача, на решение корой направлена заявляемая полезная модель, заключается в модернизации существующих боновых заграждений для локализации нефти при ее разливе под ледяным покровом для последующего ее перемещения к месту сбора.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении настоящей полезной модели, состоит в создании конструкции бонового заграждения, обладающего простотой сборки и монтажа, надежностью и долговечностью.

Указанный технический результат достигается за счет того, что боновое заграждение, состоит из, по крайней мере, одной секции, включающей комплект металлических опорных стоек, каждая из которых закреплена вертикально в консоли соответствующей Г-образной посадочной стойки, устанавливаемой своим опорным концом в лунку вдоль ледового канала, и полотна, которое за установленные в нем люверсы зафиксировано на опорных стойках, причем нижняя подледная часть каждой опорной стойки изогнута по радиусу в направлении против течения.

Заявленная конструкция бонового заграждения состоит из отдельных секций, каждая из которых представляет собой комплект из деталей трех номенклатур (опорная стойка, Г-образная посадочная стойка и полотно). Сборка и последующая установка секции бонового заграждения с легкостью осуществляется обученным персоналом вследствие простейшего способа соединения конструктивных элементов с применением стандартных крепежных деталей.

Как правило, каждая опорная стойка имеет в верхней (надледной) части ряд технологических отверстий для регулировки ее положения в консоли посадочной стойки по высоте в зависимости от толщины льда и крепления ее в консоли при помощи шпильки с фиксатором. Возможность регулировки положения заграждения по высоте относительно поверхности льда позволяет его использовать при толщине льда до 1100 мм. Указанный способ соединения несущих деталей заграждения обеспечивают жесткое и надежное крепление всей конструкции на поверхности льда.

Незначительный вес заграждения в собранном виде объясняется низкой металлоемкостью деталей заграждения: изготовлением опорных стоек из полого металлического профиля и выполнением посадочных стоек Г-образной формы.

Полотно бонового заграждения крепится на опорных стойках за установленные в нем люверсы с помощью поворотных замков (скоб). Поворотные замки в верхней и нижней частях стоек на прилегающей к полотну стороне установлены таким образом, что расстояние между ними по продольной оси стойки равно кратчайшему расстоянию между двумя рядами люверсов по верхнему и нижнему краям полотна бонового заграждения.

Изготовление полотна бонового заграждения из полимерно-тканевого материала с двухсторонним ПВХ-покрытием обеспечивает его многократное использование. Данный качественный материал обладает высокой прочностью на разрыв, гладкой поверхностью, износостойкостью, гибкостью и сохраняет свои рабочие качества при температуре - 45°C. В качестве замены допускается применение для полотна следующих синтетических материалов: ингибированный ПВХ, полиэфироуретан, полиуритан, полиэфирное волокно и нейлон.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

Фиг.1 - полотно секции бонового заграждения;

Фиг.2 - вертикальная опорная стойка;

Фиг.3 - посадочная стойка;

Фиг.4 - установленная секция бонового заграждения (стрелкой показано направление течения);

Фиг.5 - установленная секция бонового заграждения (фото).

Ниже, на примере конкретной конструкции бонового заграждения серии «Рубеж-зима-150» (далее - БЗ «Рубеж»), предназначенного для улавливания и локализации нефтяного пятна на реках в период ледостава, приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с достижением вышеуказанного технического результата.

БЗ «Рубеж» состоит из отдельных секций, каждая из которых представляет собой конструкцию из следующих комплектующих элементов:

Полотно 1;

Комплект (6 штук) вертикальных опорных металлических стоек 2, придающих полотну вертикальное положение и достаточное натяжение;

Комплект (6 штук) посадочных стоек 3 для установки вертикальных стоек вдоль ледового канала;

Система крепежа (шпильки с фиксаторами, поворотные замки).

В Таблице приведены основные габариты и технические данные одной секции БЗ «Рубеж».

Полотно 1 (фиг.1) каждой секции БЗ «Рубеж» представляет собой сваренный из морозостойкого полимерно-тканевого материала с двусторонним ПВХ-покрытием цельный кусок длиной 15300 мм и шириной 1400 мм. Края полотна подогнуты и заварены термосваркой. По всей длине полотна с интервалом 3 м, соответствующим расстоянию между опорными стойками, установлены пары люверсов 4 для фиксации полотна на опорных стойках.

Вертикальная опорная стойка 2 (фиг.2) изготовлена из стального квадратного полого профиля сечением 25/25 мм с толщиной стенки 3 мм. Нижняя подледная часть стойки имеет изгиб (R~100 мм) для увеличения жесткости. В верхней (надледной) части каждой стойки выполнен ряд технологических отверстий 5 с шагом 100 мм для регулировки ее положения в консоли 6 посадочной стойки (фиг.3) 3 по высоте в зависимости от толщины льда и фиксации ее в консоли с помощью шпильки. На обоих концах опорной стойки со стороны прилегания к ней полотна приварены два поворотных замка (скобы) 7, предназначенные для прикрепления к стойке полотна. Расстояние между центрами поворотных замков равно расстоянию между верхним и нижним рядами люверсов на полотне. Количество используемых опорных стоек определяется длиной секции бонового заграждения, при этом расстояние между стойками выбирается таким образом, чтобы исключить провисание полотна.

Выполненная в виде кронштейна посадочная Г-образная стойка 3 предназначена для крепления в ней вертикальной стойки с полотном и последующей установки ее опорного конца в лунке ледового покрова. Фиксация вертикальной опорной стойки в консоли посадочной стойки осуществляется при помощи шпильки с фиксатором.

Постановка БЗ «Рубеж» допускается на установившемся ледовом покрове при толщине льда, обеспечивающей безопасное проведение работ. Ледовый канал проходит ниже нефтяного пятна под углом относительно течения. Угол установки бонового заграждения зависит от скорости течения реки.

Сборка и постановка БЗ «Рубеж» (фиг.4-5) производится в следующей последовательности:

Прорезать ледовый канал шириной 20 см под углом не более 30 градусов к берегу реки;

Уложить полотно вдоль канала на расстоянии 40-50 см от кромки;

В зависимости от толщины льда выбрать отверстие в вертикальной стойке для ее крепления в посадочной стойке;

Соединить посадочную стойку с вертикальной: вертикальную стойку зафиксировать в консоли посадочной стойки шпилькой с фиксатором;

Пристегнуть полотно к стойкам, продев поворотные замки в соответствующие люверсы (стойки располагаются под полотном) полотна;

Напротив каждой вертикальной стойки в 30 см от кромки ледового канала высверлить лунку;

Установить опорный конец посадочной стойки в лунку, опустив при этом изогнутый конец вертикальной стойки с пристегнутым полотном в ледовый канал;

Аналогичным образом опустить остальные опорные стойки секции, обеспечивая натяжение полотна путем поворота посадочных стоек в лунках.

При установке следующей секции крайние участки полотна соединяют внахлест и пристегивают к одной вертикальной стойке.

Извлечение бонового заграждения производится в обратной последовательности.

Рекомендуется использовать боновое заграждение серии «Рубеж-зима-150 на водных объектах со скоростями течения до 1.0 м/с и наиболее целесообразно при толщине льда от 25 до 90 см. После проведения оперативных работ с использованием бонового заграждения, или перед вскрытием ледового покрова на реке (при длительной упреждающей постановке бонового заграждения), Боновое заграждение необходимо извлечь изо льда вырезкой, выдавливанием и т.п.

Предлагаемая конструкция бонового заграждения обеспечивает его надежное крепление и оперативное развертывание на реке в период ледостава. Боновое заграждение серии «Рубеж-зима-150 может применяться как в процессе оперативной ликвидации аварийных разливов нефти на водных объектах в зимний период, так и может быть установлено постоянно (вморожено в лед) на наиболее опасных, с точки зрения возможности аварийных утечек нефти, участках рек.

1. Боновое заграждение, состоящее из одной секции, включающей полотно и комплект выполненных из полого металлического профиля опорных и посадочных стоек, при этом каждая опорная стойка, нижняя подледная часть которой изогнута по радиусу в направлении против течения, закреплена вертикально в консоли соответствующей Г-образной посадочной стойки, устанавливаемой своим опорным концом в лунку вдоль ледового канала, а полотно за установленные в нем люверсы зафиксировано на опорных стойках.

2. Боновое заграждение по п.1, отличающееся тем, что каждая опорная стойка закреплена в консоли посадочной стойки при помощи шпильки с фиксатором.

3. Боновое заграждение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что полотно зафиксировано на опорных стойках с помощью поворотных замков.

4. Боновое заграждение по п.3, отличающееся тем, что полотно выполнено из полимерно-тканевого материала с двухсторонним ПВХ-покрытием.

5. Боновое заграждение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что полотно выполнено из полимерно-тканевого материала с двухсторонним ПВХ-покрытием.

6. Боновое заграждение, состоящее из секций, каждая из которых включает полотно и комплект выполненных из полого металлического профиля опорных и посадочных стоек, при этом каждая опорная стойка, нижняя подледная часть которой изогнута по радиусу в направлении против течения, закреплена вертикально в консоли соответствующей Г-образной посадочной стойки, устанавливаемой своим опорным концом в лунку вдоль ледового канала, а полотно за установленные в нем люверсы зафиксировано на опорных стойках, причем крайние участки полотна соседних секций заграждения соединены между собой внахлест с пристегиванием к общей опорной стойке.

Аварийные боновые заграждения (надувные)

Аварийное боновое заграждение предназначено для локализации разливов нефти, возникающих в случае аварии на судах всех назначений при переходах по внутренним водам. Используется для локализации аварийных разливов нефти в водохранилищах, затонах, реках, акваториях портов, а также для оперативного ограждения судов при приеме топлива, при грузовых операциях нефтеналивных судов. АБЗ состоит из надувных бонов, которые соединяются между собой при помощи замкового соединения двух типов:

Стандартное замковое соединение внахлест (соединяется четырьмя болтами).

Быстроразъемное международное замковое соединение ASTM ("Ласточкин хвост").

Аварийное боновое заграждение обладает высокой разрывопрочностью и обеспечивает скорость буксировки до 3-х узлов. Конструкция АБЗ обеспечивает максимальное сопротивление волновым и ветровым нагрузкам.

Всплывающие боновые заграждения

При совершении операций с нефтью и нефтепродуктами суда традиционно огораживаются боновыми заграждениями с помощью портового буксира. Для подхода судна к причалу и отхода судна приходится несколько раз в сутки устанавливать и снимать боновое заграждение, постоянно находящееся на плаву. Этот традиционный способ требует содержать бригаду рабочих и буксир с командой круглосуточно.

Всплывающие боновые заграждения (ВБЗ) устанавливаются единожды на много лет. После установки из них дистанционно выпускается воздух, боны ложатся на грунт и не препятствуют судоходству. В случае необходимости в боновое заграждение с причала дистанционно подается воздух, боны всплывают и на поверхности приобретают заданную форму.

Комплекс, находясь на дне, не изнашивается, круглосуточно готов к работе и летом и зимой. Кратность использования не ограничена. Всплывающие боновые заграждения могут быть установлены как в пресной, так и в морской воде.

Всплывающие боновые заграждения (ВБЗ) отличаются по использованию:

аварийные - находящиеся на дне и поднимаемые на поверхность только в случае аварии.

Каждая секция такого бона снабжена впускными невозвратными клапанами и травяще-предохранительными клапанами. Чтобы, после ликвидации аварии, положить такой бон на грунт, нужно с борта плавсредства выпустить газ из каждой секции последовательно.

Такие всплывающие боновые заграждения следует выставлять для аварийного разделения акваторий порта, закрытия входа в порт или терминал, для предотвращения распространения нефти при ее аварийном разливе.

Этот тип боновых заграждений также целесообразно выставлять на реке вблизи подводного перехода магистрального нефтепровода. Для аварийного БЗ в качестве станции газонаполнения используются баллоны высокого давления.

рабочие - всплывающие боновые заграждения, находящиеся на дне и поднимаемые для ограждения танкера при погрузке (судна при бункеровке).

По окончании нефтяных операций воздух из ВБЗ выпускается с причала без помощи плавсредства и ВБЗ ложится на грунт. Судно отходит и до окончания швартовки следующего судна ВБЗ лежит на дне.

Для такого типа ВБЗ баллонная станция газонаполнения не удобна. Оптимальным вариантом является компрессор среднего давления, работающий на ресивер такого объема, которого достаточно для наполнения ВБЗ.

Любой из перечисленных видов ВБЗ может быть установлен на глубинах 25-30 м как в морских, так и речных условиях.

Локализация нефти на поверхности воды достигается путем использова­ния боновых заграждений. Принцип их действия заключается в создании ме­ханического барьера, препятствующего перемещению нефти, находящейся на поверхности воды.

Конструкция бонового заграждения предусматривает наличие плавучей, экранирующей и балластной части. Плавучая часть бона предназначена для обеспечения его плавучести и выполняется как в виде отдельных поплавков 1 круглого или прямоугольного сечения (рис. 3.14а, б), так и в виде сплошных труб (рис. 3.14в-е). Очевидно, что в последнем случае конструкция более эф­фективна и надежна. Экранируемая часть бона является основным удерживаю­щим элементом по отношению к нефти. Она представляет собой, как правило, гибкий экран 2 высотой до 0,6 м, который одним краем крепится к плавучей части бона, а к другому его краю присоединена балластная часть 5 (например, цепь), обеспечивающая вертикальное положение экрана. В ряде конструкций боновых заграждений экранирующая и. балластирующая части объединены - выполнены в виде трубы, заполняемой водой . Удержание бонов в проект-пом положении обеспечивается растяжками 3.

Внешний вид бонового заграждения типа «Анаконда» (Россия) показан i ш рис. 3.15. Оно состоит из полотна 5, образующего камеру 6, в которую встав-ляют цилиндрические поплавки 7. Балластом служит металлическая цепь, кон­цы которой скреплены элементами промежуточного соединения 4. Боновое за­граждение снабжено разгрузочным тросом 1, расположенным в гребне бона 2,

И кранцевой лентой 3, предназначенными для разгрузки полотна бона от раз­рывных усилий, возникающих при буксировке бонов и работе на течении.

Рис. 3.14. Конструкция боновых заграждений: а) с поплавком прямоугольного сечения; б) с по­плавком круглого сечения; в) в виде стяжных труб; 1 -поплавок; 2-гибкий экран; 3-растяжка; 4-труба; 5-балластная цепь

Выбор схемы установки бонового заграждения зависит ох ширины зерка­ла реки или водоема, а также от скорости течения воды.

При ширине зеркала воды более 300 м и скорости перемещения загрязне­ния менее 0,36 м/с применяют оконтуривающую схему заграждения (рис. 3.16а). В этом случае один конец бонового заграждения крепится к плавучему якорю 7, а другой заводится с помощью катера 6 таким образом, чтобы нефтяное за­грязнение оказалось в своеобразной «ловушке». Далее боновое заграждение вместе с нефтяным загрязнением либо дрейфует, либо его закрепляют непод­вижными якорями 2.

5 Течение

Рис. 3.15. Устройство бонового заграждения типа «Анаконда

Конструкция бонового заграждения «Балеар» (Франция) состоит из пусто­телых поплавков, автоматически наполняемых воздухом за счет расширения пружин-рессор и клапанов, расположенных в каждом поплавке. При складыва­нии пружины сжимаются, воздух выпускается и габариты заграждения умень­шаются.

Рис. 3.16. Схема постановки боновых заграждений: а) оконтуривающая; б) клиновидная; в) угло­вая; г) «елочкой»; 1 -растяжка; 2 - якорь; 3 - берег; 4 - боновое заграждение; 5-нефтяное загрязнение; 6-катер; 7-плавающий якорь

При ширине зеркала воды до 250...300 м и скорости потока более 0,36 м/с предпочтительной является клиновидная схема (рис. 3.166). Она предусматри­вает установку боновых заграждений под острым (20...40°) углом к направле­нию течения. По сравнению с поперечным такое размещение бонового заграж­дения имеет ряд преимуществ. Во-первых, значительно уменьшается лобовое сопротивление и нагрузка на заграждение, а также удерживающие растяжки. Во-вторых, при поперечной установке бонов и скорости течения воды более 0,2 м/с часть верхнего слоя воды и нефтяного загрязнения обтекает загражде­ние снизу, что резко снижает его эффективность. Наконец, в результате удара о заграждение, установленное под углом, загрязненная нефтью вода движется в сторону берега, где скорость течения, как правило, меньше, и поэтому нефть легче собрать.

Чтобы обеспечить клиновидное положение боновых заграждений расстоя­ние между точками крепления растяжек выбирают таким образом, чтобы избе­жать чрезмерного прогиба бона в плане.

Вариантом клиновидного размещения бонов является их установка под углом к направлению потока (рис. ЗЛбв). Если река имеет большую ширину, то боновые заграждения целесообразно ставить по схеме «елочка» (рис. 3.16г).

Боковые заграждения используют при скорости течения воды до 1,2 м/с. Объясняется это тем, что перед боновым заграждением скапливается толстый слой нефти, который испытывает гидродинамическое воздействие движущейся воды. При высоких скоростях потока в нижней части бона на границе раздела нефть-вода вследствие турбулизации происходит дробление (эмульгирование) слоя нефти, отрыв ее частиц и их унос под заграждение. По,понятным причи­нам боны неэффективны и при высоте волны более 1,25 м. ,

В ходе Всероссийских учений по ликвидации аварий на р. Иртыш были проведены испытания следующих средств локализации нефтяных за­грязнений:

Заграждение плавающее (пр. 4423) конструкции АЦКБ;

Боновое заграждение БЗ-14-00-00 (г. Ростов-на-Дону);

Заграждение типа «Уж-20М» конструкции ИПТЭР;

Боновое заграждение «Балеар-312» (Франция);

Боновое заграждение «Балеар-3232 (Франция).

Технические характеристики и результаты испытаний данных типов боно-вых заграждений (БЗ) приведены в табл. 3.6.

На основании результатов испытаний комиссия рекомендовала оснащать аварийно-восстановительные службы отечественными боновыми загражде­ниями типов БЗ-14-00-00 и «Уж-20М». ,.,

Сбор нефти с поверхности воды осуществляется механическим и физи­ко-химическими способами.

Механический способ реализуется вручную, либо с использованием ме­ханизированных средств. Ручные средства (лопаты, метлы, скребки) применя­ют там, где неприменимы механизированные, а также для подчистки террито­рии после использования последних.

К механизированным относятся стационарные, переносные и плаву­чие средства нефтесбора. Стационарные средства служат источником пара и горячей воды для отмывки нефтезагрязненного берега, сжатого воздуха или электроэнергии, для привода двигателя средств нефтесбора для разделения собранной смеси, накопления собранной нефти и т. д. Переносным является, например, устройство «Lamor Rock Clearer», представляющее собой щетку, вращающуюся вокруг горизонтальной оси благодаря пневматическому двига­телю. Подача сжатого воздуха осуществляется от установленного рядом ком­прессора.

Таблица 3.6-Характеристики боновых заграждений

К плавучим относятся устройства (нефтесборники), непосредственно со­бирающие нефть с поверхности воды (за рубежом и называют скиммерами - от английского skim - удаление верхнего слоя).

К физико-химическим способам ликвидации нефтяных загрязнений от­носятся:

Сбор нефти с помощью веществ, увеличивающих поверхностное на­
тяжение на границе раздела вода - нефть, что способствует уменьшению пло­
щади (а значит увеличению толщины нефтяного пятна);

Поглощение нефти адсорбентами.

Для «стягивания» нефтяной пленки на поверхности воды в нашей стране был разработан препарат СН-5. Из зарубежных веществ аналогичного назна­чения известны препараты «Ойл Хер дер» фирмы «Шелл» и «Коррексит ОС-5» фирмы «Эксон». Их использование эффективно при течении воды со скоро­стью менее 0,25 м/с и волнении менее 1 м.

К эффективным методам очистки водной акватории от нефтяных загрязне­ний относятся способы поглощения нефти адсорбентами.

Поскольку применение нефтесборщиков и адсорбентов получило на­ибольшее распространение, рассмотрим их более подробно.

Нефтесборщики

По принципу действия они могут быть разделены на адсорбционные, ва­куумные, адгезионные, пороговые, шнековые и использующие центробежные силы (рис. 3.17) .

Нефтесборщики 1

С использованием цетробежных сил

как правило, выполняют синтетические вещества, специально обработанные с тем, чтобы они не впитывали вод^/На принципе адсорбции основана работа нефтесборщика, изображенного на рис. 3.18 . Его основным элементом яв­ляется лента 7, изготовленная из высокопористого материала, которая сначала поглощает нефть 4, а затем отжимается валиком 8 и ведущим барабаном 2, ус­тановленным на катере 1. Накапливающаяся нефть откачивается через гибкий шланг 9 в резервуар. Далее лента проходит по направляющим 3 и вновь опуска­ется в воду, поглощает нефть, огибает поворотный барабан 5, укрепленный на понтоне 6 и возвращается к отжимному устройству. Помимо высокой адсорби­рующей способности материал ленты должен обладать высокой прочностью, гибкостью и эластичностью. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет полипропилен, упрочненный нейлоновой оплеткой. При длине ленты 50 м и скорости движения 30 м/мин производительность установки составляет до 70 л нефти в минуту. С повышением вязкости нефти адсорбционная способность материала ленты уменьшается. Поэтому данный метод сбора жидких углево­дородов эффективен при их кинематической вязкости не более 300 мм 2 /с .

С регулируемым порогом

С вращающимися дисками

С непрерывной трос-шваброй

Рис. 3.17. Классификация нефтесборщиков

Работа адсорбционных нефтесборщиков основана на поглощении (ад­сорбции) нефти специальным материалом (адсорбентом). Роль адсорбента,

Рис. 3.18. Адсорбционный нефтесборщик: 1 -катер; 2-ведущий барабан; 3-направляющие; 4-нефть; 5-поворотный барабан; 6-понтон; 7-лента; 8-валик; 9-гибкий шланг

Известно также устройство для удаления нефти с поверхности воды - трос-швабра, включающая бесконечный пояс, адсорбирующий нефть и изго­товленный из полиуретановых прядей, протянутых через пряди несущего тро­са так, что они выступают из него в радиальном направлении по окружности в виде ворса. Адсорбирующий пояс проходит между двумя вращающимися роликами, отжимающими нефть, сливающуюся в лоток, откуда нефть откачи­вается в резервуар . Недостатком данного устройства является низкая про­изводительность по собираемой нефти.

В работе описан адсорбционный нефтесборщик «Марко» (США). В ка­честве пефтесобирающего элемента на этом судне используется лента, изготов-

Ленная из нейлоновой сетки с нанесенным на нее слоем пористого олиофильно-го пенополиуретана. Нефть с ленты отжимается в специальную емкость.

Основным элементом вакуумных нефтесборщиков является емкость, в которой с помощью вакуумного насоса создается разряжение, что обеспечи­вает всасывание в емкость нефтяного слоя. Например, в ОАО «Верхневолжск нефтепровод» разработана установка для сбора нефти вакуумным способом. Она состоит из вакуумного насоса, сепаратора для разделения водонефтяной смеси, трубы коллектора и вакуумных насадок. Вакуумная установка устанав­ливается в стороне от пятна нефти, и к ней при помощи шлангов присоединя­ются вакуумные насадки (лотки, укрепленные на рукоятке). Рабочие, двигаясь по мелководью (например, болоту), прижимают лотки к поверхности грунта и нефть, осевшая на грунте и растительности, под действием вакуума посте­пенно собирается в сепаратор. После разделения водбнефтяной смеси вода дренируется на землю, а нефть откачивается в специальный нефтесборник.

Работа нефтесборщика «Нефть-сорб-1» (разработан ВНИИСПТнефтью, ныне ИПТЭР), основана на создании вихревой воронки на поверхности воды. Производительность нефтесборщика составляет 30 м 3 /ч, общая масса- 16 т.

Работа адгезионных нефтесборщиков основана на прилипании нефти к поверхности специальных элементов, с которых она затем счищается в неф-тесборную емкость. На принципе адгезии основана работа нефтесборщи­ка, изображенного на рис. 3.19 . В процессе вращения барабанов 1 нефть увлекается их поверхностью вверх, где счищается специальными щетками 2 в накопитель 3, а из последнего по трубопроводу 4 откачивается в резервуар.

в ёмкость

Рис. 3.19. Адгезионный нефтесборщик: 1 -

щий трубопровод

В Норвегии фирма «Франк Мун» также предложила конструкцию, рабо­тающую по адгезионному принципу (рис. 3.20) . Нефтеприемник 2, состоя­щий из 200 дисков диаметром 500 мм со щетками, смонтирован на приемном рукаве. Гидравлическая консоль 1 опускает нефтеприемник 2 в нефтяное загрязнение. Консоль сконструирована таким образом, что она автоматически

копирует профиль волны, обеспечивая тем самым нахождение приемного уст­ройства на водной поверхности независимо от высоты волн. Поэтому система способна работать при волнении до 5 баллов. Она рассчитана на сбор нефти, вязкостью 100.. Л 50 мм 2 /ч (в зависимости от толщины нефтяного слоя).

Рис. 3.20. Нефтесборочное устройство фирмы «Франк Мун» (Норвегия): 1 -

консоль; 2-нефтеприемник

Принцип перетекания воды через водослив из зоны с большим уров­нем воды в зону с меньшим уровнем использован при создании пороговых нефтесборщиков. Понижение уровня в приемной камере создается путем от­качки воды из нее. В результате создается эффект спокойного поверхностного подтекания слоя воды к приемному отверстию, что обеспечивает подтягивание к нему нефтяной пленки с большей площади. Чаще всего в качестве приемного отверстия применяется «плавающая» воронка, соединенная с трубопроводом насосом, откачивающим нефтяное загрязнение. Данный метод сбора нефти весьма эффективен для сбора толстых пленок нефти при отсутствии волне­ния на водной поверхности. Устройство отличается простотой и надежностью в работе.

Пороговые нефтесборщики изображены на рис. 3.21 . Первый из них (рис. 3.21а) состоит из понтона 1, емкости 2 и отсасывающего рукава 3. Нефтяное загрязнение 4 поступает в емкость 2 через погруженный в воду (при работе насоса) передний край нефтесборщика 5. Чем больше расход откачки, тем ниже опускается порог. При прекращении откачки он поднимается выше уровня воды. Таким образом, регулируя скорость откачки, можно собирать и удалять нефтяные пленки разной толщины. При ширине переднего края неф­тесборщика равной 1 м максимальная производительность устройства дости­гает 12 т/ч.

Второй нефтесборщик (рис. 3.216) состоит из четырех попарно соеди­ненных поплавков 6, поддерживающих желоб 7 с отсасывающим рукавом 3. Регулировка поплавков осуществляется таким образом, чтобы края желоба 8 были слегка притоплены. Стекающая при этом в желоб пленка нефти 4 удаляет­ся через гибкий рукав посредством отсасывающего насоса.

В Швеции наиболее распространенным нефтесборщиком является уст­ройство фирмы «Густав Терлинг» (рис. 3.22). Оно состоит из рамы 2, опираю­щейся на поплавки 1 из стеклопластика, приемной воронки 3 и шнекового насоса 4. Перекачиваемый продукт забирается загрузочной воронкой и направ­ляется во вращающийся шнек, который выполняет функцию объемного насоса.

Специалисты ОАО «Приволжскнефтепровод» совместно с Гипровосток-нефть разработали, изготовили и испытали шнековый нефтесборщик ПШН-2 . Работает он следующим образом. Сжатый воздух поступает на пневмо-дрель, которая вращает горизонтальный шнек и через щель в его корпусе за­сасывается нефть. На выходе из корпуса шнека нефть переливается через пе-

регородку, расположенную выше уровня воды в водоеме, в отстойник без дна. Далее после отстаивания нефть переливается в нефтенакопитель, из которого откачивается винтовым насосом.

Отличительными особенностями нефтесборщика данной конструкции являются:

Пожаро- и взрывобезопасность за счет использования в качестве привода
сжатого воздуха;

Малая глубина погружения нефтесборщика в водоем;

Небольшая масса и габариты установки, позволяющие осуществлять
транспортировку нефтесборщика в зоне разлива к труднодоступным мес­
там вручную;

Высокая степень разделения водонефтяной смеси за счет использования
шнека в качестве рабочего органа нефтесборщика, исключающего эмуль­
гирование, и применения бездонного отстойника.

Основные технические характеристики ПШН-2 приведены в табл. 3.7.

Таблица 3.7 -Характеристики ПШН-2

/ Нефтесборщики, использующие центробежные силы, образуют вих­ревую воронку с помощью импеллера и подают нефтезагрязненную воду для разделения в гидроциклон. Здесь при вращении жидкости за счет центробеж­ных сил более тяжелая вода отбрасывается к стенке, а нефть, как более легкая, мигрирует к центру гидроциклона. Из него они выводятся двумя разными по­токами. :

Во Франции разработан ряд конструкций типа «Циклонет», использую­щих принцип центробежного разделения нефтезагрязненных вод.

В ходе Всероссийских учений по ликвидации аварий на р. Иртыш были проведены испытания некоторых типов нефтесборщиков при сборе ими­татора нефти (растительного масла). На учениях были представлены:

Нефтесборщик НСД У-1 (фирма «Эридан»);

Нефтесборщик ОАО «МН „Дружба"»;

Установка-скиммер вакуумная (Астраханское ЦКБ);

Несамоходный нефтесборщик с насосным оборудованием «Диск-Эгмо»
(Франция);

Нефтесборщик НА-15М (ОАО «Уралсибнефтепровод»);

Нефтесборщик НСДУ-2 (ИПТЭР);

Универсальный нефтемасло с борщик УНС-003 (фирма «ИНБАС»).
Технические характеристики данных нефтесборщиков pi результаты их ис­
пытаний приведены в табл. 3.8.

Таблица 3.8 - Характеристика нефтесборщиков и показатели их работы

По результатам испытаний комиссия сделала следующие выводы :

1. Все представленные нефтесборщики обладают одним из недостатков -
либо слишком мала производительность при удовлетворительных резуль­
татах разделения водонефтяной смеси, либо при высокой производитель­
ности не обеспечивается качественное отделение нефти от воды.

2. Более эффективны нефтесборщики УНС-003 и ОАО «МН «Дружба».

3. В результате использования в обвязке нефтесборщиков НСДУ-1, НА-15
и ОАО «МН „Дружба"» шестеренных и центробежных насосов образуется
значительное количество стойкой водонефтяной эмульсии с содержанием
нефти 250...300 мг/л.

4. Конструкция большинства нефтесборщиков не позволяет использовать их
в комплекте с боновыми заграждениями для сбора нефти на течении.

5. Для работы в отстойниках и амбарах наиболее целесообразно применять
нефтесборщики дискового или барабанного типа, т. к. они обеспечивают
качественный сбор нефти без применения специального нефтеотдели-
теля.

Адсорбенты

Адсорбенты - это высокодисперсные природные или искусственные ма­териалы с развитой наружной поверхностью, на которой происходит адсор­бция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей. Адсорбенты для сбора нефти с поверхности воды - это, в основном, пористые материалы, хорошо впитывающие частицы углеводородной жидкости и плохо или совсем не впитывающие воду (гидрофобные поверхности).

Все адсорбенты делятся на три группы: 1) природные неорганические; 2) природные органические; 3) синтетические .

К природным неорганическим адсорбентам относятся перлит, вермику­лит, цеолит и др. минеральные вещества. Они широко распространены в природе и имеют относительно низкую стоимость. Однако неорганические адсорбенты имеют невысокую нефтеемкость, обладают малой плавучестью, нетехнологич­ны и опасны в применении (мелкодисперсные частицы адсорбента уносятся ветром, а также образуют пыль, являющуюся канцерогенной).

Природными органическими адсорбентами являются растительные отходы (пшеничная и камышовая сечка, древесные опилки, шелуха гречки, отходы ватного производства, сушеный мох, торф), сорбойл А, сорбойл Б, во­локно аэрофонтанной сушки АФС, Лесорб-Экстра, волокнистое углеродное вещество и др. Основа этих сорбентов широко распространена в природе или является отходами промышленных предприятий. Сорбенты данной группы ха­рактеризуются средними значениями нефтеемкости. Однако для обеспечения гидрофобности практически все они должны быть подвергнуты дополнитель­ной обработке, что приводит к увеличению их стоимости.

К синтетическим адсорбентам OTHOcaT^jammpi^r., полипропилен, ре­зиновая крошка, карбамидформальдегидная и фенолформальдегидная смола, лавсан, поролон, уголь, ватин и другие материалы. Они используются в виде гранул, крошки, порошка, полотна. Высокоолефильные и гидрофобные син­тетические материалы идеальны для сбора разлитой на воде нефти, обладают высокой нефтеемкостью и малым водопоглощением. Недостатками синтети­ческих адсорбентов является то, что они дороже органических, биологически не разлагаются и при утилизации могут отрицательно влиять на окружающую среду

Применение сорбентов в большей степени определяется не составом ма­териала, из которого он изготовлен, а тем, в каком виде он выпускается (крошка, волокно, полотно, порошок, гранулы). Поэтому их разделяют на дисперсные и волокнистые. К дисперсным принято относить любые минеральные и орга­нические материалы, у которых отношение максимального линейного размера к минимальному не превьцпает 10. К волокнистым относят вещества у которых данное отношение больше 10>

Основным показателем, определяющим эксплуатационную эффектив­ность сорбентов является их нефтепоглощающая способность (нефтеемкость), т. е. масса нефти, поглощенная единицей массы сорбента. Однако в условиях сбора нефти с поверхности водоема, необходимо учитывать, что одновременно сорбент поглощает воду. С увеличением водопоглощения эффективность сор­бентов снижается. Поэтому не менее важным их эксплуатационным показате­лем является водопоглощение. Наконец, простейшим способом регенерации сорбента является частичный отжим из него собранной нефти, что позволяет вновь использовать регенерированный материал.

В работе приведены данные о величинах нефте- и водопогло­щения 35 различных сорбентов, а также о степени отжима нефти из них (табл. 3.9). Ее данные показывают, что для части рассмотренных сорбентов применение отжима бесполезно (пенопласт, резиновая крошка, кусковая кар-бамид-формальдегидная смола, агрил, вспененный никель, «Пит Сорб»), а для части - малоэффективно (пшеничная и камышовая сечка, древесные опилки, шелуха гречки). Из оставшихся материалов высокую долю нефтепоглощения (более 70 %) имеют листовой поролон (толщина 3 мм), СИНТАПЭКС, микро­пористый технический углерод, ватин, простеганное стекловолокно, отходы ватного производства, «Лессорб».

На основании проведенных исследований авторы делают вы­вод о перспективности использования сорбента СИНТАПЭКС, получаемого из отходов прядильного производства. По своим характеристикам он близок к ватину, но гораздо дешевле его. Данный сорбент целесообразно использовать в виде салфеток, матов, лент.

Таблица 3.9 - Технические характеристики некоторых сорбентов

Продолжение табл. 3.9

Продолжение табл. ЗЛО

Необходимо отметить высокую избирательную нефтепоглощающую спо­собность резиновой крошки, кусковой карбамидформальдегидной смолы, из­мельченного бурого угля, измельченного битума, агрила, хлопчатобумажного рулонного волокна, «Пит Сорба». Однако регенерация этих сорбентов весьма сложна.

В работе также приводятся результаты сравнительных испытаний различных сорбентов (табл. 3.10).

Таблица 3.10 - Результаты испытаний эффективности сорбентов

Из таблицы ЗЛО видно, что наибольшей нефтеемкостью (51... 179 г/г) об­ладают карбамидноформальдегидные пено сорбенты КФП-1, КФП-2, КФП-3, КФП-крошка . Для них же характерны весьма высокие величины доли не-фтепоглощения. Далее с большим отрывом идут полисорбенты Н-1, Н-2, П-1 и маты НПМ-8. Примерно еще в 2 раза меньше нефтеемкость салфеток НПМ-2,5, матов НПМ-3, эковаты, салфеток ЗМ, «Лессорб-Экстра». При этом для всех них также характерно низкое водопоглощение.

Результаты сравнительных испытаний различных сорбентов приведены и в работе .

Полученные результаты необходимо учитывать при выборе сорбента в зависимости от того, ликвидируются последствия нефтяного разлива на воде или на суше, каким образом будет и будет ли утилизирована адсорбированная

Нефть и т. д. К сожалению, утилизация очень многих насыщенных сорбентов (ПИТ СОРБ, Турбосорб, Сибсорбент, БТИ-1, ИПМ-3 и др.) предусматривает их сжигание или захоронение, что идет вразрез с задачей ресурсосбережения.

Применение сорбентов необходимо рассматривать как мероприятие по дополнительному сбору нефти после использования нефтесборщиков. Однако они могут быть применены в качестве самостоятельного средства сбора разлитой нефти при отсутствии нефтесборщиков, малых площадях нефтяно­го загрязнения, защите от загрязнения нефтью прибрежной зоны и береговых сооружений, для освобождения поверхности водного объекта от сплошной пленки нефти в целях сохранения фауны и флоры, при наличии реальной опас­ности воспламенения нефти, взрыва береговых сооружений и находящихся на воде в аварийной зоне сооружений и транспортных средств.

Схемы расстановки технических средств локализации и сбора аварийных разливов нефти на водных переходах нефтепроводов

АК «Транснефть» и СКБ «Транснефтеавтоматика» разработали схемы расстановки технических средств локализации и сбора нефти с поверхности водоемов .

Схема постановки нефтесборщика и бонового заграждения в основ­ном русле реки (рис. 3.23). Сбор основной массы нефти производится неф­тесборщиком, располагающимся на определенном расстоянии от места ава­рии. Боновое заграждение и нефтесборщик размещаются с расчетом наиболее полного улавливания нефтяного загрязнения, всплывающего на поверхность в виде шлейфа, расширяющегося в вертикальной и горизонтальной плоскос­тях. На пути D до бонового заграждения должны успеть всплыть все нефтяные частицы, а угол раскрытия бонового заграждения должен обеспечить их полное улавливание несмотря на наличие бокового ветра.

Скорость всплытия нефтяных частиц малого (~1мм) диаметра d H описыва­ется формулой Стоке а

Где g - ускорение свободного падения; р в, р - плотность воды и нефти; ju e - динамическая вязкость воды.

Значит продолжительность всплытия частиц нефти при глубине русла реки h p составит т вс „ = hi и.

Если скорость течения воды обозначить через и р, то искомое минимально допустимое расстояние составит

18-/

" = U " Т - - р всп

Рис. 3.23. Схема локализации и сбора нефти с помощью бонового заграждения и нефтесбор­щика в русле реки: 1 - нефтяное загрязнение; 2- якорь; 3 - динамометр; 4- боновое заграж­дение; 5 - нефтесборщик; 6- - буй

Скорость растекания нефти по поверхности воды с учетом воздействия вет­ра и волн по данным может достигать 3,5 % от скорости ветра и в. Поэтому за время, пока нефтяная частица, находящаяся над трубопроводом, доплывет до бонового заграждения т р - D/ и р9 она сместится на расстояние

Величина раскрытия бонового заграждения R выбирается в зависимос­ти от найденной величины L c , положения нефтесборщика относительно места разгерметизации трубопровода и направления ветра.

Схема постановки нефтесборщика и боновых заграждений у берего­вой полосы. Часть нефтяных загрязнений, распространившихся по береговой полосе и прибрежным зарослям, рекомендуется локализовать и собирать по схеме, изображенной на рис. 3.24. Так как возле берега может иметь место об-

Ратное направление течения, то верхний конец бонового заграждения выдви­гается в стрежень до основного течения реки. С береговой кромки, из зарослей нефть смывается и сгоняется водой, подаваемой через брандспойты мотопом­пой, пожарной или поливомоечной машиной.

Рис. 3.24. Схема локализации нефти на мелководье и береговой полосе с помощью нефте-сборного устройства: 1 - мотопомпа; 2-пожарный ствол; 3 - нефтяное загрязнение; 4-якорь; 5-боновое заграждение; 6-- место отбора проб воды; 7-вакуумная машина; 8-нефтесборное устройство

Схема сбора нефти нефтепоглощающими матами. Как показано на рис. 3.25, нефтепоглощающие маты 4 прикреплены к тросу 2, который за-пасован в блоки между береговым и стержневым якорями. Трос перемещают с помощью лебедки 3. Насыщенные нефтью маты подвергаются регенерации на установке 5.

Рис. 3.25. Схема локализации нефти на мелководье и береговой полосе с помощью нефте-сборного устройства: 1 - мотопомпа; 2- пожарный ствол; 3-нефтяное загрязнение; 4-якорь; 5- боновое заграждение; 6- место отбора проб воды; 7-вакуумная машина; 8- нефтесборное устройство