Выбор технологии и технических средств локализации разливов нефти и нефтепродуктов на акваториях нефтяных промыслов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Шлапаков, Анатолий Владимирович

• Шлапаков, Анатолий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шлапаков, Анатолий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РЕАГИРОВАНИЯ НА РАЗЛИВЫ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА АКВАТОРИЯХ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Основные понятия. Область исследования.

1.2. Характеристика методов реагирования на разливы нефти и нефтепродуктов на акваториях.

1.3. Влияния свойств нефти и условий окружающей среды на эффективность методов реагирования на разливы нефти и нефтепродуктов на акваториях.

1.4. Учет факторов, влияющих на эффективность методов реагирования.

1.5 Выводы:.

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ СОРБЦИОННОГО МЕТОДА РЕАГИРОВАНИЯ НА РАЗЛИВЫ

НЕФТЕПРОДУКТОВ С ЦЕЛЬЮ ИХ ЛОКАЛИЗАЦИИ.

2.1. Классификация нефтяных сорбентов.

2.2 Технологии применения нефтяных сорбентов в качестве метода реагирования на аварийные разливы.

2.3. Формирование требований к нефтяному сорбенту и определение критериев выбора сорбента.

2.4. Расчетные коэффициенты учета эффективности сорбции нефти и нефтепродуктов при локализации аварий на акваториях.

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАННЫХ ПО РАСТЕКАЕМОСТИ И СОРБЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ СОРБЕНТОВ.

3.1. Основы сорбционной технологии.

3.2. Проверка основных характеристик и технологических свойств нефтяных сорбентов для сбора нефтепродуктов с поверхности воды.

3.2.1. Постановка экспериментальной задачи, методика проведения эксперимента.

3.2.2. Описание использованных материалов.

3.2.3. Определение сорбционной емкости сорбентов.

3.2.4. Определение плавучести.

3.2.5. Определение растекаемости сорбентов.

3.2.6. Определение динамической сорбционная ёмкость.

3.3. Описание и сравнение полученных результатов.

3.3.1. Определение величин погрешностей экспериментальных данных.

3.3.2. Анализ полученных результатов эксперимента.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

НА АКВАТОРИЯХ.

4.1. Алгоритм выбора технологий локализации разливов нефти и нефтепродуктов на акваториях.

4.2. Определение относительной эффективности методов локализации.

4.3. Применение методики выбора и расчета сорбента.

ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ:.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выбор технологии и технических средств локализации разливов нефти и нефтепродуктов на акваториях нефтяных промыслов»

Жизнь современного человека невозможно представить вне техносферы. Немалую роль в техническом и промышленном прогрессе играет нефть, как источник энергии, материалов химической и нефтехимической промышленности. В связи с широким использованием нефти и нефтепродуктов за последний век наблюдается неуклонный рост потребления нефти и нефтепродуктов. Вместе с тем возросло количество разливов нефти и нефтепродуктов, ликвидация последствий которых представляет собой дорогостоящую операцию с привлечением больших сил и средств. Подобные затраты ложатся на себестоимость энергоносителей, что влечет за собой увеличение стоимости смежных товаров.

По статистике наиболее опасными разливами, как при транспорте нефти, так и при разработке месторождений являются аварии на промысловых трубопроводах, при которых нефть попадает в акватории. Тяжесть последствий аварий на акваториях связана с высокой скоростью распространения нефти по их поверхности, а также сложностью технических средств, необходимых для ликвидации последствий. Для минимизации последствий аварий и подготовки к более полному сбору разлитых нефтепродуктов следует четко провести операцию по локализации разлива нефти.

Особенно актуально проведение локализации на акваториях водоемов. Четкое и оперативное сдерживание границ разлива нефти и предотвращение развития негативных факторов во многом определяет затраты на ликвидацию последствий и их тяжесть для окружающей среды.

Цель работы состоит в снижении ущерба для населения и окружающей среды при возникновении аварий, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов на акваториях промыслов, за счет оптимизации выбора технологий и технических средств локализации нефти и нефтепродуктов с учетом негативных факторов влияющих на их эффективность.

В соответствии с указанной целью сформулированы следующие задачи:

1) определить факторы, влияющие на эффективность применения технологий и техники для локализации разливов нефти и нефтепродуктов на акваториях;

2) обосновать применение сорбционных технологий для локализации разливов нефти и нефтепродуктов на акваториях промыслов;

3) построить алгоритм выбора оптимальных технологии и технических средств локализации разливов с учетом свойств разлитых нефтепродуктов и особенностей окружающей среды;

4) сформировать методику выбора технологий и технических средств локализации разливов на акваториях;

5) определить расчетные зависимости для определения потребляемого сорбента при локализации разливов нефти и нефтепродуктов с учетом их вязкости и толщины пятна.

Научная новизна данной работы заключается в том, что для методов реагирования на разливы нефти и нефтепродуктов на акваториях промыслов:

1) определены граничные условия применимости с учетом типов нефтепродуктов условий окружающей среды;

2) классифицированы факторы, обуславливающие эффективность применения методов и, как следствие, предпочтительность выбора;

3) получены коэффициенты для количественного расчета нефтяных сорбентов с учетом толщины нефтяных пленок и условий их применения, например коэффициент К2- учитывает снижение сорбционной способности сорбентов при сборе тонких пленок разлитого нефтепродукта, а также КЗ - служащий для определения времени смены сорбента при установке барьера из сорбентов на реках (разработан программный продукт для реализации расчета);

4) предложен критерий технико-экономического сравнения сорбентов, с учетом особенностей их применения и физических характеристик.

В настоящей работе исследованы факторы, влияющие на эффективность применения методов реагирования на разливы нефти и нефтепродуктов на акваториях, и особенности применения сорбционного метода на акваториях.

Кроме того, исследованы факторы, влияющие на эффективность применения методов локализации аварий и особенности применения сорбционного метода в условиях водоемов.

Внедрение разработанных методических рекомендаций позволило осуществить последовательный и обоснованный подход к выбору технологии локализации, а также расчету достаточности сил и средств для эффективного её применения.

В процессе выполнения данной работы получены:

1) матрица граничных условий для применения технологий локализации разливов нефти и нефтепродуктов на акваториях относительно параметров физических свойств нефти и условий окружающей среды;

2) зависимости эффективности методов локализации разливов нефти и нефтепродуктов от вязкости нефти и толщины пятна разлива на акваториях;

3) критерии выбора сорбентов для локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов;

4) коэффициенты для количественного определения массы сорбентов с известными физическими свойствами для выполнения конкретных технологических операций;

5) методические рекомендации по выбору технологий и расчету средств локализации с учетом климатических условий.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Шлапаков, Анатолий Владимирович

ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Разработанные алгоритм и матрица выбора оптимальных технологий и технических средств реагирования на разливы нефти и нефтепродуктов позволяют сформировать технический парк нефтяного промысла, что обеспечивает оперативность и эффективность проведения локализации аварий на акваториях и снижение негативных последствий для населения и окружающей среды.

2. Полученный коэффициент К2, учитывающий снижение сорбци-онной способности сорбентов при сборе тонких пленок нефти на акваториях, в интервале толщин до 1 мм, а также К3, служащий для определения времени смены сорбента при установке сорбционных барьеров на реках, позволяют в 3-6 раз повысить точность количественных расчетов при использовании сорбционных технологий для реагирования на разливы нефти на акваториях промыслов.

3. Результаты проведенных экспериментальных исследований показали, что значения нефтеёмкости сорбентов, получаемые с применением предложенных формул, при сорбции пленок нефти с толщинами до 1 мм, соответствуют значениям, получаемым опытным путём. Показано наличие градиента нефтеёмкости сорбентов на указанном интервале толщин нефти и предложен механизм использования данного явления в технологических расчетах.

4. Полученная матрица граничных условий применения основных технологий реагирования на аварийные разливы нефти на акваториях промыслов даёт возможность оперативно оценить степень применимости метода к конкретным параметрам разлива, что позволяет значительно повысить оперативность и эффективных принимаемых решений на промыслах.

5. Разработанная методика технико-экономического расчета применения сорбционной технологии для реагирования на разливы нефти и нефтепродуктов на акваториях промыслов позволяет заблаговременно оценить затраты на применение сорбента с известными физическими свойствами с учетом затрат на его транспортировку, хранение, применение и утилизацию.

6. Полученные методические рекомендации могут быть включены в учебный процесс в качестве дополнительных разделов по курсу «Нефтепромысловое оборудование», а также войти в состав курса повышения квалификации инженеров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шлапаков, Анатолий Владимирович, 2009 год

1. Алексеев Ю.Н., Афанасьев В.П., Литонов О.Е., Мансуров М.Н. и др. Ледотехнические аспекты освоения морских месторождений нефти и газа. —СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. — 360 с.

2. Альхименко А.И., Фарфанов A.M. Влияние ветрового волнения на процессы рассеяния нефтепродуктов в толще воды // Тр. ДВПИ. — Владивосток, 1987.-С. 132-134.

3. Альхименко Ф.И. Развитие теории и методы расчета распространения нефтепродуктов в водной среде под действием гидрометеорологических факторов: Дис. Л., 1989. - 328 с.

4. Арене В.Ж., Гридин О.М. Эффективные сорбенты для ликвидации нефтяных разливов// Экология и промышленность России — 1997г. Март.

5. Арене В.Ж., Гридин О.М., Яншин А.Л. Нефтяные загрязнения: как решить проблему // Экология и промышленность России 1999 г. -Сентябрь

6. Ахметов Р.Н. Всероссийские учения по предупреждению, локализации и ликвидации последствий аварии на переходах через водные преграды // Трубопроводный транспорт нефти 1993 г. - №3

7. Бесчастнов А.С., Таран В.В. Тенденция борьбы с нефтяным загрязнением моря за рубежом М: ВНИИОЭНГ - 1979 г.

8. Блохин А.И., Кенеман Ф.Е., Овчиникова Н.С., Монахова Е.М. Сорбенты на пути загрязнения водоемов // Экология и промышленность России 2000г. - Февраль.

9. Боровский А. И., Гришин В.Г., Черкасов М.Д. Защита внутренних водных путей от загрязнения М. Транспорт - 1981 г.

10. Гридин О.М. О нефтяных разливах и спасительных сорбентах // Нефть и бизнес 1996 г. - №№ 5-6.

11. Есенкова М.П. Технология ликвидации нефтепродуктов на основе нетканого сорбента // Нефтяное хозяйство 2003 г. - №2.

12. Завьялов B.C. Разработка технологий локализации и ликвидации негативных воздействий на окружающую среду с использованием местных материалов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Владивосток, 2007 г.

13. И. А. Зинов. Расчет юбки бонового заграждения для сбора плавающих загрязнений. // Статья опубликована в Интернете по адресу www.rusnauka.com/Article/Ecology/17.html

14. Калимуллин А.А., Хасанов И. Ю., Каримов Р.Ф. Комплексная система локализации и сбора нефти при аварийных разливах // Нефтяное хозяйство 2002 г. - №4.

15. Каменщиков Ф.А., Богомольский Е.И. Нефтяные сорбенты. Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика».2005. — 268 с.

16. Ким Д.Х., Блохин Ю.И., Могилевич А.Р. Опыт ликвидации последствий крупной аварии в сложных гидрогеологических условиях // Трубопроводный транспорт нефти 1994г. - №10.

17. Кирнос В.И., Сабитов В.Я., Сабиров У.Н. Особенности ликвидации аварий на водных переходах в зимних условиях // Трубопроводный транспорт нефти 1999г. - №4.

18. Комаровский Д.П., Липский В.К., Лурье М.В. Повышение эффективности боновых заграждений на водотоках // Транспорт и хранение нефтепродуктов 2002г. - №4.

19. Комаровский Д.П., Липский В.К., Лурье М.В. Критерий для оценки эффективности работы бонового заграждения на водотоке // Экология и промышленность России 2002г. - №12.

20. Кормак Д. Борьба с загрязнением моря нефтью и химическими веществами: Пер. с англ. — М.: Транспорт, 1989. — 365 с.

21. Крылов Ю.В., Кузин Н.П. Схемы постановки и крепления технических средств локализации и сбора аварийных разливов нефти на водных переходах магистральных нефтепроводов для проведения сравнительных испытаний // Трубопроводный транспорт нефти 1995 г. - №9.

22. Лурье М.В., Комаровский Д.П., Липский В.К. Повышение нефте-удерживающей способности бонов // Трубопроводный транспорт нефти -2003г. -№12.

23. Мансуров М.Н., Сурков Г.А., Журавель В.И., Маричев А.В. Ликвидация аварийных разливов нефти в ледовых морях./Под общей ред. М.Н. Мансурова М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004.

24. Мерициди И.А. Локализация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов // Сибирский промышленник 2004г. - №9.

25. Мерициди И.А., Бороденко Д.В., Савелов С.В. Защита от нефтеразли-вов на акваториях// Территория нефтегаз 2005г. - №2. — с. 10-13.

26. Мерициди И.А., Савелов С.В. Защита береговой полосы от нефтераз-ливов // Территория нефтегаз 2004 г. - №12.

27. Мерициди И.А., Савелов С.В., Полихронов П.К., Бороденко Д.В. Защита береговой полосы от нефтеразливов на акваториях (по результатам международных учений Калининград -2004) // Территория нефтегаз2005 г. №2.

28. Мерициди И.А., Сидоренко В.Г., Коваленко Б.М., Тульский В.Ф. Применение сорбента СТРГ для очистки водной поверхности от разливов нефти и нефтепродуктов, жиров и различных водонерастворимых органических соединений // Нефтепромысловое дело 2002 г. - №12.

29. Мерициди И.А., Шлапаков А.В. Локализация — один из важнейших этапов в ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных разливами нефти и нефтепродуктов на акваториях // Территория нефтегаз2006 г. -№12.

30. Мерициди И.А., Шлапаков А.В., Мерициди Х.А. Операции по локализации разливов нефти на реках с использованием сорбентов // Управление качеством в нефтегазовом комплексе 2008г. - №2 - с. 48-52.

31. Мерициди И.А., Шлапаков А.В. Критерии выбора нефтяного сорбента для локализации аварийных разливов нефти на поверхности // Управление качеством в нефтегазовом комплексе 2007г. - №4 - с. 52-57.

32. Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах. Руководящий документ Минтопэнерго РФ, АК "Транснефть", 1996.

33. Молчанова О.С., Нестерова М.П., Антонова Н.М. Физико-химические методы защиты вводно-болотных экосистем от нефтяного загрязнения // Нефтяное хозяйство — 1992г. №3.

34. Мочалова О.С. и другие. Средства борьбы с аварийными разливами нефти // Химия в интересах устойчивого развития 1996 г. - № 2.

35. Мочалова О.С., Гурвич JT.M., Антонова Н.М. Нефтяные аварийные разливы и роль диспергирующих средств в их ликвидации // НефтеГазо-Промысловый ИНЖИНИРИНГ 2004 г. - №1.

36. Набаткин А.Н., Хлебников В.Н. Применение сорбентов для ликвидации нефтяных разливов // Нефтяное хозяйство 2000г. - № 11.

37. Нунупаров С.Н. Предотвращение загрязнения моря нефтью. М. Изд-во «Транспорт», 1971 г., стр. 1—168.

38. Парколле Ж. Подход к расчетам набора средств для ликвидации разливов нефти на реках // Трубопроводный транспорт нефти 1996г. - №10.

39. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа -М.: ВНИИ.-247С.

40. Понов Н.А. Борьба с разливами нефти в море // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. 1994. - № 3. - С.24-26.

41. Попов Ю.В., Смоляр Р.И., Пелипенко СВ. Опыт работы «Чер-номортранснефти» по ликвидации последствий аварийных разливов нефти // Трубопроводный транспорт нефти 2001 - №8 - С.29-31.

42. Постановление Правительства Российской Федерации "О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефепродуктов" от 21 августа 2000 года № 613 (в ред. Постановления Правительства РФ от 15 апреля 2002 года № 240).

43. Руководство по ликвидации разливов нефти на морях, озерах и реках: СПБ.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2002. 344с.- (Серия «Судовладельцам и капитанам», Вып. 22)

44. Савелов С.В., Мерициди И.А. Метод оперативного реагирования на разливы нефти и нефтепродуктов и организация мероприятий по защите береговой полосы акваторий//Территория нефтегаз 2004г.

45. Савелов С.В., Малышкина J1.A., Мерициди И.А. Опыт использования сорбента СТРГ в ОАО «Сургутнефтегаз» // Территория нефтегаз 2005г. -№ 3 - с.66-68.

46. Соловьев В.И., Губанов В.В., Кожанова ГА. и др. Применение сорбирующих бонов для ликвидации и профилактики нефтяного загрязнения // Экологические проблемы Черного моря. — Одесса: ОЦНТЭИ, 2002. — С. 203-205.

47. Старков М.В. Опыты по сжиганию разлитой на воде нефти в Канаде // Защита от коррозии и охрана окружающей среды 1995. - № 4. - С. 2225.

48. Сущев С.П. и др. Обоснование объемов ресурсов для ликвидации аварий на магистральном нефтепроводе на основании моделирования разливов нефти // Безопасность жизнедеятельности 2002г. - №7.

49. Темирханов Б.А., Темердашев З.А. Исследование возможности регенерации и повторного использования сорбентов.//Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе 2005г. - №2.

50. Темирханов Б.А. Исследование сорбционных свойств углеродсодержащих материалов при ликвидации нефтяных загрязнений // Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. Краснодар 2005 г.

51. Термиханов Б.А. Оценка некоторых свойств сорбентов при ликвидации нефтяных загрязнений // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе 2005 г. - №2.

52. Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов: Справ.//И.А. Мерициди, В.Н. Ивановский, А.Н. Прохоров и др. Под ред. И.А. Мерициди. СПб. НПО «Профессионал» 2008г.

53. Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. — М.: Гос. ин-т "Сов. энцикл."; ОГИЗ; Гос. изд-во иностр. и нац. слов., 1935-1940.

54. Хасанов В.И., Рогозин В.И. Способ ликвидации и сбора нефти с поверхности воды // Тезисы доклада 20 межвузовские научно — технической конференции. Салават. НИИ 1998г.

55. Хасанов И.Ю. К созданию комплексной технологии локализации и сбора нефти при аварийных разливах // В сборнике докладов научно-технической конференции 22 ноября 2001 г. Уфа. Химия 2001 г.

56. Хасанов И.Ю., Ракаев К.М. Исследование процесса удержания нефтяного пятна на воде. // Нефтяное хозяйство -1996.-№3.-с.52-54.

57. Хлёсткий Р.Н., Самойлов Н.Н. Разработки ХНИЛ «СИНТАП» в области ликвидации аварийных разливов нефти // Проблемы добычи и переработки нефти и газа. Тезисы докладов международной конференции. Астрахань 2000г. Издательство АГТУ.

58. Чураев Н.В., Тюменев Ю.Я., Москвин Е.Г., Майоров Н.А. Высокоэффективные сорбенты нефти и нефтепродуктов на основе нетканых материалов. Г. Москва ЦНИИХМ. Из-во. Пос Черкизово МО 1999г. 51 издание.

59. ASTM international F 726-99 Standard Test Method for Sorbent Performance of Adsorbents.

60. Bech С., Sveum P. and Buist I.: The effect of wind, ice and waves on the in-situ burning of emulsions and aged oils. AMOP 1993, vol. 2.

61. Charlotte Lindgren, Helen Lager, Jonas Fejes. Oil spill dispersants. Risk assessment for Swedish waters. Stockholm. 12. 2001.

62. Chen. B.C., Overall C.K., Phillips C.R. Spreading of Crude Oil on an see Surface. Canadian Journal of Chemical Engineering, 1974. Vol. 52.

63. COREXIT 9527 (EC9527A) Oil Spill Dispersant. Product Bulletin PB-EC9527A. Nalco Energy Services.

64. David Fritz. In Situ Burning of Spilled Oil in Inland Regions of the United States. BP America.

65. Dehligne G.A., Swinney. C.E. "Natural dispersion of oil". Oil and Chemical Pollution. 1988

66. DISPERSANT APPLICATION. Non-Mechanical Recovery. Spill Tactics for Alaska Responders. April 2006. Статья опубликована в Интернете по адресу http://www.dec.state.ak.us/SPAR/perp/star/23dispersants.pdf

67. Exxon Mobil. Практическое руководство по ликвидации разливов нефти. 2005, ExxonMobil Research and Engineering Company, США

68. Fay J. A. "The spread of oil slick on a calm sea", Oil on the Sea. NY, Plenum 1969.

69. Fay J. A: "Physical processes in the spread of oil on a water surface". Proceeding of the Joint Conference on the Prevention and Control of Oil Spills, June 15-7, API, 1971

70. FINAL REPORT. TESTS TO DETERMINE THE LIMITS TO IN SITU BURNING OF THIN OIL SLICKS IN BROKENICE. SL Ross Environmental Research Ltd., DF Dickins Associates Ltd., Alaska Clean Seas. May 2, 2003.

71. Fingas, M.F., B.P. Hollebone. Behaviour of Oil in Freezing Environments: A Literature Review. In Proceedings of the 25th Artie and Marine Oil spill Program (AMOP) Technical Seminar, volume 2, 2002.

72. SL Ross Environmental Research

73. Ian Buist, James McCourt, Steve Potter, Sy Ross and Ken Trudel. In situ burning. SL Ross Environmental Research Ltd, 200-717 Belfast Road, Ottawa, Ontario, K1G 0Z4, Canada. Pure Appl. Chem. Great Britain,Vol. 71, No. 1, 1999. pp. 43-65.

74. IN-SITU BURNING, ON WATER. Spill Tactics for Alaska Responders. Part IV. Non-Mechanical Recovery. October 10, 2005

75. Mechanical Containment And Recovery of Oil Following A Spill. EPA Office of Emergency and Remedial Response. Статья размещена в Интернете по адресу http://www.epa.gov/emergencies/docs/oil/edu/oilspillbook/chap2.pdf

76. Oil Spill Response in Fast Currents A Field Guide. FINAL REPORT OCTOBER 2001, U.S. Department of Transportation United States Coast Guard Marine Safety and Environmental Protection (G-M) Washington, DC

77. Randy Belore. Large wave tank dispersant effectiveness testing in cold water. Ontario. Статья опубликована в Интернете по адресу http://www.mms.gov/tarprojects/450/450ab.pdf

78. THE USE OF CHEMICAL DISPERSANTS TO TREAT OIL SPILLS. TECHNICAL INFORMATION PAPER. ITOPF. №4, 2005.