книги / Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Современное развитие мировой экономики тре­ бует более интенсивного использования жидких

игазообразных углеводородов, в связи с чем нефте­ газовые комплексы многих стран ведут работы во все более сложных геолого-технических условиях: постоянно увеличиваются глубины нефтяных и газо­ вых скважин; морские платформы удаляются от береговой линии; нефте- и газопроводы проклады­ ваются в море на больших глубинах и в зоне много­ летнемерзлых грунтов. Кроме того, увеличиваются диаметры трубопроводов, их рабочее давление; вблизи мегаполисов и промышленных гигантов растут подземные и наземные нефте- и газохрани­ лища; увеличиваются мощности нефтегазоперера­ батывающих предприятий. При этом эксплуатация объектов нефтегазодобычи, нефтегазопереработки

инефтепродуктообеспечения сопровождается непред­ намеренным негативным воздействием на окружаю­ щую природную среду.

Как принято в мировой практике, нефтяные, газовые, транспортные и перерабатывающие ком­ пании должны планировать и осуществлять меро­ приятия по снижению риска возникновения аварий­ ных разливов нефти и нефтепродуктов и обеспе­ чивать готовность к их локализации и ликвидации, включая реабилитацию загрязненных территорий.

Вмире действует большое количество нормативно­ правовых актов в области предупреждения и лик­ видации чрезвычайных ситуаций природного и тех­ ногенного характера, охраны окружающей среды, регулирующих, в частности, вопросы предупреж­ дения и ликвидации аварийных разливов нефти

инефтепродуктов. В рамках многих компаний соз­ даются специальные службы и подразделения, отвечающие за экологическую безопасность про­ изводства, увеличивается число специализированных фирм, занимающихся локализацией и ликвидацией разливов нефти и нефтепродуктов, рекультивацией загрязненных территорий и водоемов, проводится большое количество специализированных между­ народных выставок и конференций, посвященных этим вопросам.

В го же время в Российской Федерации прак­ тически не ведется целенаправленной подготовки кадров в области разработки, внедрения и экс­ плуатации специальной техники, используемой при ликвидации аварийных разливов нефти и нефте­ продуктов, создания соответствующих технологий. Мало и специальной литературы, посвященной вопросам техники и технологии локализации и лик­ видации аварийных разливов нефти и нефтепро­ дуктов, потребность в которой сегодня огромна.

Именно поэтому коллектив авторов, представ­ ляющих несколько ведущих учебных заведений страны, Министерство РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, российские нефтяные компании и фирмы, успешно работающие в области обеспечения экологической безопасно­ сти в топливно-энергетическом комплексе страны, подготовил к изданию настоящий справочник.

Справочник содержит разделы, отражающие основные вопросы теории и практики локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефте­ продуктов.

В главе 1 [рассмотрены основные источники и вероятность разлива нефти^и нефтепродуктов(при проведении технологических операций, связанных с добычей, подготовкой, переработкой и транс­ портировкой нефти. Представлена информация о методах обнаружения разливов нефти\и нефте­ продуктов^ наблюденця зани ми.

Глава 2 посвящена(2вопросам трансформации нефти] и нефтепродуктов [при разливах, степени опасности и характеру их воздействия на организм человека и окружающую среду. Рассмотрены про­ цессы, происходящие с нефтью) и нефтепродуктами [при разливах на водную поверхность (модели рас­ текания и испарения, диспергирование, эмульгиро­ вание, растворение, осаждение и биоразложение), в ледовых условиях (модели растекания подо льдом, испарение и диспергирование) и на грунт. Приве­ дены физико-математические модели и методы расчета линейных размеров и площади зеркала

аварийных разливов нефти при аварии на трубо­ проводе и в резервуарных парках7|

В лаве 3 (представлены методы локализации разливов нефти) и нефтепродуктов [на акваториях с помощью ограждений различного типа. Большое внимание уделено методу химического дисперги­ рования. Указаны факторы, определяющие воз­ можности сжигания нефти на месте разлива, пред­ ставлены устройства для ее поджога, технология, стратегия и тактика сжигания. Рассмотрен один из перспективных методов локализации разливов нефти и нефтепродуктов — сорбционный метод?]

В связи с освоением топливно-энергетическим комплексом высоких широт в справочнике [боль­ шое внимание уделено методам реагирования на разливы нефти в сложных ледовых условиях, их локализации и ликвидации?}

В главе 4 ^рассмотрены методы ликвидации аварийных разливов нефти] и нефтепродуктов ^на поверхности водоемов. Приведены общие рекомен­ дации и закономерности работы нефтесборщиков, вспомогательного оборудования и оборудования для перекачки собранных нефти] и нефтепродуктов. \Представлены методы поднятия осевших на дно нефти и нефтепродуктов, использование землерой­ ной, экскаваторной техники, водолазных комплек­ сов, пескоснарядов, газлифтного метода. Рассмотрен биологический способ ликвидации разливов]

В главах 5 и б[представлены методы ликвидации разливов на грунт на месте аварии по технологии

in situ и с вывозом грунта на специальные полигоны по технологии ex situ, а также технологии утилизации нефтешламов и отходов бурения?]

В главе 7 ^приведена методика разработки планов ликвидации аварийных разливов нефти^ и нефтепродуктов, которая, несомненно, будет очень полезна специалистам, занимающимся этой работой в нефтегазодобывающих, транспортных, перерабатывающих компаниях и в фирмах, обес­ печивающих оптовое и розничное нефтепродуктоснабжение.

В приложениях даны материалы но оценке готовности органов управления и сил к действиям по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в рамках Единой государствен­ ной системы предупреждения и ликвидации чрез­ вычайных ситуаций (РСЧС), а также нормативно­ правовая база и полномочия органов местного самоуправления в области предупреждения и лик­ видации чрезвычайных ситуаций.

Коллектив авторов выражает глубокую при­ знательность всем, чьи работы, конструктивная критика и советы позволили создать этот справоч­ ник, и особую благодарность П.М. Левшину за оказание практической помощи при оформлении рукописи.

Авторы понимают, что справочник, который издается в нашей стране впервые, может иметь недостатки, и поэтому с благодарностью примут все критические замечания и пожелания.

АВБ — аварийно-восстановительная бригада АВГТД— аномально высокое пластовое давление АСФ(Н) — аварийно-спасательные формирова­

ния, предназначенные для реагирования на ЧС(Н) АФС — аэрофотосъемка БЗ — боновое заграждение

ВББЗ — водобалластное боновое заграждение ВБЗ — всплывающее боновое заграждение ВПТ — вертикально перемещающаяся труба ГЗУ — газозамерная установка ГИС — геоинформационная система

ГЛОНАСС — Глобальная навигационная спут­ никовая система

ГПС — генератор пены средней кратности ГРС — газораздаточная станция ДЗЗ — дистанционное зондирование Земли ДНП — давление насыщенных паров ДНС — дожимная насосная станция

ДОСНП — допустимое остаточное содержание нефти в почвах

ИКР — инфракрасная радиометрия ИСЗ — искусственный спутник Земли КА— космический аппарат КО — координационные органы КП— календарный план

КРС — капитальный ремонт скважин КС — компрессорная станция КТП — карточка тушения пожара

КЧС — комиссия по предупреждению и ликви­ дации чрезвычайных ситуаций и обеспечению пожарной безопасности

ЛАРН — ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

ЛРН — ликвидация разливов нефти и нефте­ продуктов

ЛЧС(Н) — ликвидация чрезвычайной ситуации, обусловленной разливами нефти и нефтепродуктов МАК — межведомственная аттестационная

комиссия МБР — микроволновая радиометрия

МН — магистральный нефтепровод МОС — местный орган самоуправления

МПР — Министерство природных ресурсов РФ НБП — нормы пожарной безопасности НГДУ — нефтегазодобывающее управление

НПЗ — нефтеперерабатывающий завод НПС — нефтеперекачивающая станция НУ — нефтяные углеводороды н. у. — нормальные условия

ОБУВ — ориентировочный безопасный уровень воздействия

ОИВ — органы исполнительной власти ОМСУ — органы местного самоуправления ОПБ — отдел промышленной безопасности ОПО — опасный производственный объект ОПУ — органы повседневного управления ОЯП — одноякорный причал ПАВ — поверхностно-активные вещества ПБ — пневматический барьер ПВХ — поливинилхлорид

ПДК — предельно допустимая концентрация ПДОУ — постоянно действующие органы управ­

ления ПЛАРН — предупреждение и ликвидация ава­

рийных разливов нефти и нефтепродуктов ПЛРН — предупреждение и ликвидация разливов

нефти и нефтепродуктов ПНХ — плавучее нефтехранилище

ГТПБУ — полупогружная плавучая буровая уста­ новка

ПРС — подземный ремонт скважин ПТП — план тушения пожара РП — резервуарный парк

РСА — радиолокатор с синтезированной апер­ турой

РСЧС — Единая государственная система пре­ дупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций

РЦ — региональный центр СГСП — система глобального спутникового пози­

ционирования СЖК — синтетические жирные кислоты

СИЗ — средства индивидуальной защиты СИЗОД — средства индивидуальной защиты

органов дыхания СМР — строительно-монтажные работы

СПГ — сжиженный природный газ СРЗ — судоремонтный завод

ССБТ — система стандартов безопасности труда СТРГ — сорбент терморасщепленный графитовый ст. у. — стандартные условия

ТБО — твердые бытовые отходы Гвсп — температура вспышки Т’вспл — температура воспламенения Тют— температура кипения

Тсвспл — температура самовоспламенения Гтек — температура текучести ТМС — технические моющие средства ТС — топливо самолетное УВ — углеводороды

УМСОП — универсальная мобильная система для очистки почв

УПН — установка подготовки нефти

УФР — ультрафиолетовая радиометрия ФЗ — компрессионно-фильтрационная защита ФО — федеральный округ

ФОИВ — федеральные органы исполнительной власти

ХД — химическое диспергирование ЦУКС — центр управления в кризисных

ситуациях ЧС — чрезвычайная ситуация

ЧС(Н) — чрезвычайная ситуация, обусловленная разливами нефти и нефтепродуктов

ШРО — штаб руководства операцией

Аварийные разливы углеводородов (УВ) воз­ можны на всех этапах освоения нефтяных место­ рождений:

•при проведении геолого-разведочных работ;

•бурении скважин;

•разработке нефтяных, газовых и газоконден­ сатных месторождений на нефтяных и газовых промыслах;

•транспортировке УВ от скважин к установкам комплексной подготовки нефти на автомобилях, по железной дороге и трубопроводам;

•перевозке УВ к нефтеперерабатывающим заводам, экспортным терминалам и далее автомо­

бильным, железнодорожным, морским, речным и трубопроводным транспортом.

Кроме того, разливы нефти случаются при хранении ее на нефтебазах, в резервуарных парках ТЭЦ и др., а также при оптовой и розничной реализации.

Разлив нефти возможен во время проведения работ и на месторождениях, расположенных на суше, и на морских месторождениях, освоение которых в России началось совсем недавно. Ниже рассмотрены возможные источники разливов УВ при освоении месторождений как на море, так и на суше.

1.1.1. Разливы нефти на различных этапах разработки морских нефтегазовых месторождений

В Мировом океане обнаружено около 1000 нефте­ газовых районов; площадь перспективных для про­ мышленного освоения участков морского дна составляет 60-80 млн км', из которых 13 млн км2 приходится на морской шельф. По оценкам, запасы этих месторождений варьируются в очень широ­ ких пределах: от 320 до 2000 млрд т условного топлива в пересчете на нефть.

На вероятность разливов нефти оказывают влияние следующие основные факторы:

•наличие погрузочно-разгрузочных нефтяных терминалов как на морском побережье, так и вдоль берегов рек, впадающих в море;

•наличие в регионе нефтедобывающих плат­ форм;

•проведение операций по бункеровке;

•плотность судопотока в отдельных районах

ивероятность прохождения крупных танкеров;

•сложность навигационной обстановки (бли­

зость расположения навигационных опасностей к судоходным путям, эффективность системы разделения движения судов и др.);

• гидрометеорологические условия (ветер, види­ мость, ледовая обстановка, волнение, температура воды и воздуха).

На продолжительность сбора нефти с поверх­ ности моря большое влияние оказывают:

•размеры нефтяного пятна и тип разлившегося нефтепродукта;

•метеоусловия (волнение, низкие температуры воды и воздуха, ледовая обстановка);

•удаленность района разлива от места дисло­ кации основных сил и средств, предназначенных для ликвидации последствий разлива нефти и нефте­ продуктов, и степень их готовности;

•применяемая тактика ликвидации разливов. Размеры экономического и экологического

ущерба зависят:

• от размеров загрязненных акваторий и бере­ говой линии;

• чувствительности пораженных акваторий

иучастков берега к нефтяному загрязнению;

•наличия и чувствительности объектов при­ родопользования (рыборазводных предприятий, плантаций марикультуры, зон отдыха и туризма, портов и др.).

Добыча нефти на морских месторождениях производится в ограниченном пространстве, в суро­ вых и непредсказуемых погодных условиях, при

постоянной угрозе возникновения катастроф и потерь. Возможные источники загрязнения вод Мирового океана нефтью и нефтепродуктами представлены в табл. 1.1.

В процессе освоения морских нефтегазовых месторождений проводятся буровые работы, строи­ тельство, монтаж и осуществляется транспортировка УВ, которые могут по-разному воздействовать на окружающую среду (табл. 1.2).

В табл. 1.3 показано количество аварийных ситу­ аций по регионам освоения морских месторожде­ ний и категориям возникающих при этом убытков.

Самое большое количество аварийных ситуаций и крупнейшие объемы потерь в мире (примерно 80 % от общих потерь в 834 млрд долл.) наблюда­ ются в Северной Америке, Европе и на Дальнем Востоке (табл. 1.4). В целом средние потери по всем категориям причин и потерь почти сопоста­ вимы и варьируются от 8,1 млн долл, в Восточной Европе до 13,4 млн долл, в Южной Америке.

Наиболее масштабные убытки наблюдаются по аварийным случаям на платформах (13,4 млрд долл.),

буровых установках (7,1 млрд долл.), скважинах (5,7 млрд долл.) и трубопроводах (3,9 млрд долл.). На эти категории потерь приходится более 80 % общих объемов убытков.

Размер убытков, возникших по неустановленным причинам, относительно небольшой в Северной Америке (83 аварии, общие убытки 413 млн долл., средний убыток 5 млн долл.) и на Дальнем Востоке (63 аварии, соответственно 261 и 4,3 млн долл.), но для Европы данный показатель существенно выше: 220 аварий, 1743 и 7,9 млн долл.

В Северной Америке самая частая причина возникновения убытков — неконтролируемый выброс, за ним следуют ураганы, нарушения по проекту или низкое качество работы, сложные ме­ теоусловия, пожар/молния/взрыв и механические повреждения (табл. 1.5). На пожары и ураганы, как правило, приходятся самые большие убытки. После них необходимо производить полную замену строений. Всего на неконтролируемые выбросы, ураганы и пожары приходится 75 % всех заявленных убытков.

ВЕвропе чаще встречаются аварии, связанные

снарушениями по проектам и качеству работы. Выбросы здесь приводят к возникновению больших убытков, чем в Северной Америке, при этом убытки от сложных метеоусловий приблизительно сопос­ тавимы. Эти убытки отражают разницу в условиях окружающей среды и технических требованиях для добычи нефти на морских месторождениях.

На Дальнем Востоке, как и в Северной Америке, выбросы являются самой частой причиной убыт­ ков, за ними следуют проблемы с проектированием/качеством работы, сложные метеоусловия. На ураган приходятся самые большие средние убытки (25,3 млн долл.). Пожары/молнии/взрывы на Даль­ нем Востоке вносят незначительный вклад в фор­ мирование убытков.

Средние убытки, возникающие в результате выбросов на платформе, гораздо больше, чем на буровой вышке, что, вероятно, отражает более высокую оценку ущерба, наносимого платформе.

Убытки, наносимые выбросами на суше, обычно

в2-5 раз меньше, чем на море.

При составлении табл. 1.3-1.5 была использо­ вана база данных потерь Willis Energy, представ­ ляющая собой собрание информации по искам о возмещении убытков на морских месторождениях по каждому звену производственной цепочки. База

Таблица 1.2

Этап освоения месторождения

Геолого­ геофизические изы­ скания

Разведочно­ поисковые буровые работы

Подготовка и обу­ стройство

Эксплуатация

Завершение и лик­ видация

Вид деятельности

Сейсмическая съемка

Оценка стратиграфии дна (отбор проб грунта и кернов, поверхностные бурения)

Операции с передвижными буровыми установками, проходка глубоких скважин

Опробование скважин

Установка стационарных платформ, прокладка трубопроводов, судоходство, строительство береговых терминалов и др.

Буровые, технологические, транспортные и другие операции

Демонтаж платформ и трубопроводов, взрывные работы, консервация скважин и другие операции

Тип и характер воздействия

Помехи рыболовству и другим видам дея­ тельности, воздействие на морские организ­ мы и биоресурсы

Нарушения на морском дне, повышение мут­ ности воды, технологические сбросы

Отчуждение акваторий, нарушения на дне, сбросы буровых и других отходов, повы­ шение мутности воды, выбросы в атмосферу, аварийные ситуации

Загрязнение атмосферы, аварийные ситуации

Помехи рыболовству, нарушения на дне, повы­ шение мутности воды, загрязнения с судов

Отчуждение акваторий, сбросы буровых отходов и пластовых вод, повышение мутно­ сти воды, аварийные разливы и выбросы, помехи рыболовству и другим видам деятель­ ности

Нарушения на дне и в толще воды, отчуждение акваторий