Применение пневматического барьера в качестве метода локализации разливов нефти
Одним из вероятных источников загрязнения окружающей среды нефтепродуктами являются промысловые трубопроводы. От выбора оптимального способа устранения разливов зависит успешность и сокращение расходов на реализацию мероприятий.
К наиболее распространенным методам по локализации разливов относят механическое ограждение, пневматические барьеры, сорбционное воздействие, сжигание. В нашей стране наибольшую популярность получил метод механического ограждения.
Основным фактором, влияющим на скорость локализации аварии, является время прибытия специальных подразделений на место аварии. В сложных условиях это время может затянуться на несколько часов и более. Поэтому особую роль приобретают способы локализации, которые могут быть задействованы на расстоянии, то есть дистанционно.
К таким методам относятся механическое ограждение и пневматические барьеры.
Преимуществом последнего является то, что задействовать его можно, как в условиях открытой воды, так и при наличии льда. Принцип его действия базируется на подаче с пролегающего под водой трубопровода воздуха. Воздух подается под определенным давлением. Параметры подачи воздуха подбираются таким образом, чтобы при выходе на поверхность, создавалось течение. Эффективность применения пневматических барьеров зависит от скорости движения разлитых нефтепродуктов. Если скорость будет более 0,5 м/с, то пузырьки воздуха будут уноситься в сторону. Скорость движения пузырьков при этом определяется мощностью компрессора, нагнетающего воздух в систему, что позволяет регулировать мощность потока.
На фоне представленных фактов возникает задача, основной целью которой является определение оптимального оборудования для эффективной локализации разливов.
В качестве объектов исследования были выбраны несколько месторождений, трубопроводы которых проложены по дну водоемов с различными характеристиками.
Первым этапом исследования стало сравнение механического ограждения, в качестве которого выбрали боновые заграждения, и пневматического барьера. Разлив нефти моделировался в условиях открытой воды. Немаловажное значение в этом случае приобретает месторасположение барьера. В этом случае учитывается направление течения, а также производят математический расчет. Расчеты и моделирование ситуации показали, при использовании механического ограждения расстояние от него до источника загрязнения значительно выше, чем при использовании пневматического барьера. Это значит то, что площадь загрязнения и расходы на локализацию с помощью боновых заграждений также значительно возрастают. Значение расстояния, на котором будет установлено механическое ограждение, зависит также от времени, за которое прибудут специальные подразделения.
Выходит, что использование пневматического барьера позволяет сократить площадь загрязненной поверхности воды, береговой части, а также снизить затраты на локализацию аварийного разлива.
Вторым этапом исследования стало моделирование ситуации при наличии битого льда на поверхности водоема.
Особенность такой ситуации заключается в создании дополнительной нагрузки на боновые заграждения от двигающегося льда, что нередко приводит к поломке устройств. При наличии льда применяют боны, обладающие повышенной прочностью.
При использовании пневматического барьера отмечается, что льдины больших размеров могут просто переплывать границу локализации, но нижняя их поверхность будет очищаться от нефтепродуктов.
Наибольший интерес вызывают условия, когда поверхность водоема покрывает сплошной лед. Для определения дислокации нефтяного пятна в этом случае требуется прорезать лед. Применение пневматического барьера позволяет создавать искусственные проталины, в которых скапливается и собирается разлитый нефтепродукт.
Пневматический барьер относится к числу капитальных сооружений, которые эксплуатируются вне зависимости от времени года. Расстояние от потенциального источника загрязнения выбирается таким образом, чтобы организовать качественную и своевременную локализацию в любых природных условиях. А вот для того, чтобы развернуть боновые заграждения, потребуется достаточно много времени, даже при условии моментального прибытия специальных сил. Опять же, это приводит к увеличению площади разлива. Единственным ограничением, которое касается применения пневматического барьера в условиях льда – это то, что их нельзя использовать на водоемах, промерзающих зимой до дна.
Как говорилось ранее, для локализации разливов применяют также сорбенты или контролируемое сжигание разлитых нефтепродуктов. Чаще всего, эти методы используют в сочетании с механическим ограждением.
Третьим этапом исследования стала проверка возможности замены боновых заграждений пневматическим барьером при сочетании с другими способами локализации.
Применение сорбента имеет двоякий смысл. С одной стороны, его можно нанести до прибытия специальных сил, что позволит выиграть время, а с другой – его невозможно применить при наличии сплошного льда.
Если рассматривать совмещение методов контролируемого сжигания и пневматического барьера, то имеются данные, которые подтверждают практическое их сочетание. При этом следует учитывать положение нефтяного пятна относительно населенных пунктов и других значимых территорий, и, естественно, направление ветра.
Очевидным преимуществом замены боновых заграждений на пневматический барьер является возможность осуществления сжигания без разрушения какого-либо оборудования.
Если подытожить вышесказанное, то можно сделать следующие выводы:
- Применение пневматического барьера значительно сокращает площадь распространения нефтяного пятна благодаря скорости введения системы в действие в любое время дня и года.
- Возможность применения на удаленных источниках, которые располагаются недалеко от территорий особой важности.
- Возможность применения пневматического барьера в условиях битого и сплошного льда.
- Невозможность применения пневматического барьера в условиях промерзающих до дна водоемов.
- Универсальность метода пневматического барьера позволяет применять его в сочетании с контролируемым сжиганием без дополнительных вложений в унификацию системы.