ГЛАВА 3. ЛИКВИДАЦИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИИ ПРИ НЕФТЯНЫХ РАЗЛИВАХ
3.1 Ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в акваториях
3.1.3 Сбор нефти и нефтепродуктов
Когда разлив нефти происходит в местах с штормовой обстановкой, проведение любых работ по локализации и сбору может быть серьезно затруднено. Самым привлекательным вариантом, при наличии возможности, является сбор основной массы нефти еще до того, когда она будет вынесена на берег, хотя на практике это может оказаться весьма трудным делом. Особенно это характерно для тех случаев, когда нефть успела распространиться на очень большой площади открытого моря, когда даже самые большие системы ликвидации оказываются крошечными на фоне размеров нефтяного пятна.
Наиболее распространенным методом достижения этого будет развертывание боновых заграждений, назначение которых – помешать распространению нефти на большой площади и, таким образом, концентрировать ее в одном месте.
После этого задействуются нефтесборщики, задача которых собрать локализованную нефть. После этого ее перевозят в место временного хранения, чтобы в конечном счете вывезти в место постоянного хранения или обработки.
Такие действия предполагают наличие ряда судов для развертывания бонов (обычно по два на каждое заграждение) и нефтесборщиков. Хранение и переброска нефти к конечному пункту потребует наличия целого ряда барж, танкеров или других судов с емкостями для хранения нефти. Когда операции разворачиваются вблизи берега, то и обстановка на море как правило более благоприятная, линии снабжения короче, да и проблемы материально- технического снабжения решаются легче. Так как нефть распространяется быстро по площади моря, очень важно, чтобы всякие действия по ее локализации и сбору проводились как можно ближе к источнику разлива. Если же нефть успела распространиться по большой площади, пытаться собрать ее станет трудноосуществимым и дорогостоящим делом. Принимая решение относительно того, нужно или нет пытаться начинать работу по сбору нефти, следует учитывать следующие вопросы:
1. Есть ли возможность провести всю операцию близко к источнику разлива?
2. Можно ли мобилизовать достаточное количество судов, чтобы можно было развернуть необходимое количество и типы боновых заграждений и
3. Есть ли возможность привлечь суда с достаточными возможностями для хранения нефти на борту?
4. Позволяют ли условия погоды эффективно использовать оборудование или нет?
5. Позволяют ли тип и состояние разлитого нефтепродукта обеспечить сбор механическими средствами?
6. Имеется ли в наличии достаточное количество персонала, умеющего работать на необходимом оборудовании?
7. Известно ли, куда будет вывозиться нефть, собранная в месте разлива?
Эффективность сбора нефти с поверхности воды с применением нефтесборщиков будет зависеть от нескольких параметров, таких, как:
Навыки оператора;
Толщина слоя нефти;
Вязкость или степень эмульгирования нефти;
Возможности удаления отходов;
Эффективность сбора;
Морская обстановка;
Возможности хранения.
Персоналу, обеспечивающему развертывание нефтесборщиков, необходимо помнить о трёх важных моментах:
При выборе типа нефтесборщика необходимо проявлять разборчивость Не существует нефтесборщиков, эффективность которых составляет 100%.
Любое нефтесборное устройство обычно собирает смесь нефти и воды.
Необходимо устройство сепарации воды и нефти.
Область применения нефтесборщиков – это защищённые от волнения воды. Некоторые могут применяться в условиях открытого моря, но обычно считается, что, когда волны выше 2 метров (6 футов) эффективность очень низка. Нефтесборщики следует задействовать в сочетании с локализующими бонами, чтобы повысить эффективность сбора разлитой нефти, так как боны способствуют увеличению толщины нефтяного пятна.
Типы нефтесборщиков.
На основе их принципа работы нефтесборщики можно разделить на следующие четыре группы.
Запрудные;
Олеофильные;
Вакуумные;
Механические.
Сливные нефтесборщики. Сила тяжести заставляет нефть, плавающую на поверхности воды, переливаться через край сборщика, установленный по возможности точно на уровне раздела между нефтью и водой, с тем, чтобы снизить до минимума количество воды, сливаемой вместе с нефтью. Более совершенным вариантом простого сливного варианта будет вариант с
добавлением вращающихся под водой лопастей, которые побуждают нефть двигаться к краю сборщика.
Рисунок 14 - Сливные нефтесборщики
Преимущества данных нефтесборщиков:
Обычно прост в эксплуатации;
Может снимать слои всех видов нефти, даже в водонефтяных эмульсиях, при условии не слишком высокой вязкости.
Недостатки:
Этот вариант хорош только в тихую погоду;
Даже при идеальных условиях может собирать с нефтью до 90% воды;
Всякий случайный мусор может засорить борт нефтесборного устройства.
Олеофильные нефтесборщики. В их числе канатные, дисковые и ленточные нефтесборщики. Олеофильная поверхность движется через нефтяное пятно, и удерживаемая нефть затем соскребается или выжимается с поверхности в место сбора. Нефтесборные устройства, в которых используются олеофильные свойства, зачастую достигают более высокой степени извлечения нефти по отношению к воде. Максимальной эффективности они достигают, когда вязкость нефти находится на среднем уровне. Маловязкие нефтепродукты, такие, как дизельное топливо или керосин, не собираются на олеофильных поверхностях, образуя слой нефти, который был бы достаточно мощным, чтобы можно было достичь высокой степени сбора нефти.
Высоковязкие материалы, такие, как бункерное топливо (флотский мазут), обладают чрезмерной липкостью, и удалять их трудно.
Преимущества: Очень малый объем подбираемой воды.
Недостатки:
Не может работать с нефтью, обработанной диспергаторами.
Максимальная эффективность ограничена средневязкими нефтепродуктами.
Вакуумные нефтесборщики. Применяют вакуумные насосные установки или воздушную систему вентури, отсасывающие нефть с поверхности воды непосредственно в сборный сосуд. Для повышения эффективности работы на концах всасывающих рукавов могут быть смонтированы специально сконструированные нефтесборные насадки. Откачивание вязких материалов становится возможным, когда всасываемая вода действует в качестве текучей среды. Диаметр всасывающего рукава определяет допустимых размер твердых веществ. Любое блокирование приведет либо к частичной, либо полной утрате вакуумного эффекта. По соображениям техники безопасности следует избегать сбора летучих нефтепродуктов, т. е. тех, для которых характерны низкая температура вспышки, в силу того, что вакуумный эффект несет с собой риск возгорания, так как забираются легкие пары. Используя пустые 45-галлонные бочки для сбора нефти, убедитесь, что они обладают повышенной прочностью, иначе они могут разрушиться.
Преимущества:
Широко доступны, особенно всасывающие трубы;
Собирает все типы нефти и эмульсий;
Часто существуют в портативных вариантах.
Недостатки:
Если не соблюдать осторожность, то этот вариант может собирать большое количество воды вместе с нефтью;
Быстрый сбор в сочетании с ограниченными габаритами сборных сосудов зачастую приводит к неравномерности процесса очистки.
Механические нефтесборщики. Включают в себя ленты с лопастями, металлические зубчатые диски, захватывающие черпаки и сепараторы барабанного типа. В основе их действия лежит физический принцип всасывания нефти. Если снабдить их подходящим насосом, то они смогут принимать и переносить вязкие нефтепродукты, стабильную воду в нефтяных эмульсиях и твердый мусор.
Преимущества:
Идеальны для сбора тяжелых нефтепродуктов;
Переносят сбор нефти вместе с мусором.
Недостатки:
Не способны обеспечивать сбор легких нефтей Требуют большой толщины нефтяного слоя
Прежде чем рассматривать такие критерии, как размеры, надежность и простота эксплуатации, обращения и технического обслуживания, необходимо прежде всего определить назначение использования и предполагаемые условия эксплуатации. Вязкость разлитой нефти является наиболее важными факторами для рассмотрения. В условиях прогнозируемых ситуаций, например, в местах морских терминалов и нефтеочистных установок, тип нефтепродуктов обычно известен, и можно выбрать специализированный нефтесборщик, а не какое-то
Активные боновые системы. В 1970-х годах была разработана концепция активной боновой системы сбора нефти. Компании «Бритиш Петролеум» и правительство Норвегии объединили свои усилия в работе над совместным исследовательским проектом по разработке высокопроизводительной системы сбора, которая могла бы применяться в открытом море в условиях
«фонтанирования» нефти из скважины или инцидентов, связанных с затяжным выбросом нефти.
Первое устройство представляло собой систему с колоссальной производительностью 600 тонн в час, которая была в основном предназначена для использования в открытом море в условиях «фонтанирования» нефти. Не было уверенности, что для проведения такой масштабной операции хватит материально-технических возможностей, и был сделан вывод, что, возможно, для работы по менее крупным инцидентам необходима компактная, более
«управляемая» система. Этой цели соответствует нынешняя сливная боновая система (Weird Boom), типичный вариант которой имеет в своем составе три насоса, способные откачивать примерно 180 тонн в час. Эта сливная боновая система не является единственной активной боновой системой, так как в течение ряда лет был создан целый ряд разных вариаций.
Следует отметить, что в связи с тем, что в системе используется сливной принцип сепарации, в ходе операции приходится собирать также большой объем воды. Любая система сбора, используемая с такой системой, должна иметь возможность сливать собранный материал, чтобы обеспечить максимум объемов хранения и повысить прочность на износ.
Преимущества сливной боновой системы [12]:
Маневренность;
Способность к сбору больших объемов.
Недостатки сливной боновой системы:
Большие объемы собираемой воды;
Ограничения по вязкости;
Проблема мусора.
Последние конструкции активных боновых систем были в основном представлены односекционными бонами со сливным сепаратором и мощным пропеллерным насосом. Эти системы могут быть включены в боновые системы с использованием целого ряда конфигураций: в виде буквы J, захвата одним судном и в виде буквы U. Это делает систему весьма универсальной. Типичная производительность такой системы на уровне 70 тонн в час, очевидно, что большая доля собираемого материала это вода.
Активные боновые системы, представленные системами постоянного надувания или же секционной конструкции, дают весьма универсальную систему, обладающую высокой производительностью. Физические габариты этого оборудования сравнительно невелики, что позволяет использовать реактивный грузовой самолет для перевозки некоторых секционных типов.
Типы постоянного надувания, представляют собой чрезвычайно сложные элементы оборудования, и чтобы научиться работать с ними, требуется весьма
такого элемента оборудования, необходимо учитывать ограничения материально-технического характера, связанные с хранением собранной нефти (баржи), наличие подходящих привальных брусьев для судов (суда снабжения) и объектов утилизации нефти.
Насосы.
Общая эффективность нефтесборщиков зависит от соответствующих возможностей перекачки собранной нефти. Выбор нефтесборщика с соответствующим насосом имеет весьма большое значение.
Всем насосам свойственны потери эффективности, хотя и разными темпами, происходящие с увеличением вязкости нефти. Некоторые специальные пропеллерные насосы обладают весьма высокой толерантностью к вязкости и могут работать с затвердевшей нефтью, однако фактором ограничения может стать внутреннее сопротивление насосных рукавов и труб.
Эти проблемы можно преодолеть посредством переноса небольших количеств нефти, с помощью больших объемов всасываемого воздуха или воды, которые действуют в качестве псевдоожижающей среды. Использование де эмульгаторов для разрушения водонефтяных эмульсий способно в значительной степени снизить вязкость и увеличить эффективность откачки.
Нагнетание этого химического реагента следует производить на ранней стадии.
Рукава, по которым нефть переносится от нефтесборщика, должны быть снабжены соответствующим средством обеспечения плавучести, чтобы они не препятствовали действиям нефтесборщика. Замасливание рукавов может породить проблемы, и их необходимо снабдить эффективными, но простыми муфтами. Желательно иметь набор переходных приспособлений, с тем, чтобы можно было соединять рукава разных диаметров и соединять несовместимые соединительные узлы.
3.1.4 Химический способ ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов