СПОСОБ УСТАНОВКИ БОНОВОГО ЗАГРАЖДЕНИЯ ПОДО ЛЬДОМ ПРОТОЧНОГО ВОДОЕМА ДЛЯ СБОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ
METHOD OF FITTING FLOATING BOOM UNDER ICE OF FLOWING WATER RESERVOIR TO COLLECT OIL PRODUCTS

Изобретение относится к технологиям очистки поверхности воды проточных водоемов, покрытых льдом, от нефтепродуктов.
Известен способ сбора нефти из-под ледяного покрова с помощью устройства по авторскому свидетельству РФ №1765292, кл. Ε02В 15/04. Сбор нефти осуществляют путем локализации нефтяного пятна при помощи подледного бонового заграждения, которое устанавливают под лед через проруби с помощью электромагнита, затем подтягивают нефтяное пятно к нефтеприемнику буксировкой бонового заграждения посредством лебедки и осуществляют откачку нефти через шланг при помощи насоса.
Известен способ сбора нефти из-под ледяного покрова проточного водоема по патенту РФ №2107127, кл. Ε02В 15/04, включающий локализацию загрязняющего пятна нефти путем выполнения проруби во льду и размещения под ледяным покровом плавучего бонового заграждения с образованием замкнутого треугольного контура, в который производят закачку горячего воздуха или газа, причем сбор нефти осуществляют в нижнем углу треугольного контура.
Недостатком указанных способов является относительно невысокая эффективность на проточных водоемах из-за уноса части нефти течением за пределы отмеченных для очистки участков, границы которых лимитируются фиксированным местоположением наиболее важных рабочих органов устройств и прорубей, а перенос этих границ сложен из-за низкой мобильности используемых устройств. Кроме этого способы небезопасны из-за необходимости постоянно работать на поверхности льда вдали от берега, а также требуются специальные устройства для их реализации, например электромагниты.
Известен также способ сбора нефти из-под ледяного покрова проточного водоема по патенту РФ №2176701, кл. Ε02В 15/04, который предусматривает вскрытие ледяного покрова так, чтобы кромка льда образовывала острый угол с течением реки, а накопившуюся в прибрежной зоне нефть направляют в заранее подготовленные на берегу наполнители.
Этот способ также недостаточно эффективен, т.к. в условиях ледостава при отрицательной температуре воздуха вода в прорези начинает замерзать, переохлажденная нефть, всплывая, усиливает замерзание воды и перемешивается со льдом в прорези. В результате не происходит движения нефти (смеси нефти со льдом) к прибрежной зоне, а нефть, которая не всплыла, продолжает движение подо льдом. Кроме этого при использовании способа на крупных реках, при вскрытии ледяного покрова по всей ширине водоема, требуются значительное время и усилия на очистку прорези ото льда после его вскрытия любым доступным способом, в том числе взрывом.
Известен способ сбора нефти из-под ледяного покрова проточного водоема, описанный в статье "Метод локализации и ликвидации аварийных разливов нефти на подводных переходах нефтепроводов", опубликованной в журнале "Трубопроводный транспорт нефти" №11 за 1999 г. Способ заключается в том, что прорезают ледяной покров поперек водного потока под углом к его динамической оси и устанавливают в нем заграждение, которое направляет нефть к прибрежной зоне, где устраивается нефтеприемник в виде открытой майны. Заграждение имеет жесткую конструкцию, большие размеры (6×1,5 м) и массу, для его установки требуется специальная механизация, что не всегда возможно из-за толщины льда. Кроме этого, вследствие жесткой конструкции заграждения, невозможно перекрыть все зазоры между ледяным покровом и заграждением, которые возникают из-за неровной поверхности ледяного покрова, в результате часть нефти всплывает и замерзает на холодном воздухе.
Наиболее близким к заявленному способу является способ защиты покрытого льдом водоема от разливов нефти с помощью заграждения, которое устанавливают в прорези ледяного покрова (патент РФ №2370593, Е02В 15/00). Заграждение состоит из двух эластичных оболочек, причем нижняя оболочка заполняется водой и имеет утяжелитель, а верхняя оболочка наполняется воздухом под избыточным давлением и закрывает прорезь во льду.
Недостатками указанного технического решения являются большая трудоемкость и длительность, связанные с образованием прорезей во льду по всей ширине водоема, а также требуется дополнительное оборудование для заполнения водой нижней оболочки.
Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа установки бонового заграждения подо льдом проточного водоема для сбора нефтепродуктов.
Для решения поставленной задачи сбор нефти из-под ледяного покрова проточного водоема осуществляют путем направления ее к открытому нефтеприемнику с помощью бонового заграждения, которое устанавливается через майну в ледяном покрове поперек водного потока под углом к его динамической оси. Установка бонового заграждения выполняется посредством применения шеста с монтажным тросом с последующим его перемещением подо льдом от одной лунки к другой до достижения шестом противоположной майны.
Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид реализации данного способа; на фиг. 2 выполнено сечение А-А фиг. 1 с размещением бонового заграждения подо льдом; на фиг. 3 показана технология реализации способа установки бонового заграждения подо льдом.
Предложенный способ осуществляется следующим образом. При прорыве нефтепровода вниз по течению подо льдом распространяется нефтяное пятно. При установке заграждения учитывается скорость течения и время, прошедшее с момента аварии. Угол между створом установки бонового заграждения и динамической осью водного потока зависит от скорости течения. Ниже по течению реки, в предполагаемом месте установки бонового заграждения, при помощи мотопилы создают нефтеприемник в виде открытой майны 1, размером, позволяющим погрузить в нее нефтесборное устройство. В майне 1 проходит также и трос-утяжелитель 15 бонового заграждения. На краю майны 1 (со стороны берега), неподвижно относительно поверхности льда, устанавливают барабан 2 с храповым механизмом и рукояткой намотки монтажного троса на барабан.
На противоположном берегу, выше по течению, создают майну 3, шириной, позволяющей расположить в ней трос-утяжелитель 15 бонового заграждения (при протаскивании его к майне 1). На краю майны 3 (со стороны берега) устанавливают барабан 4 с храповым механизмом и рукояткой намотки. Барабан 4 фиксируют неподвижно. На барабан 4 наматывают боновое заграждение. Боновое заграждение состоит из эластической оболочки 13, юбки 14 и троса-утяжелителя 15. При размотке барабана 4 боновое заграждение подают в майну 3.
Майны 1 и 3 у берегов водоема расположены относительно друг друга с таким смещением, чтобы соединяющая их линия образовывала острый угол с динамической осью водного потока. Острый угол необходим для того, чтобы поверхностные слои воды с нефтепродуктами направлять в майну 1, где с помощью нефтесборного устройства производят откачку нефтепродуктов из водоема, т.е. происходит очистка водоема.
От майны 1 до майны 3 проводят прямую осевую линию 5. Отступив от линии 5 на 1÷2 м ниже по течению (параллельно ей) проводят вторую линию 6. На линии 6 с постоянным шагом L=3 м производят разметку. По этой разметке делают прорези в виде цилиндрических лунок 7 на всю толщину льда, используя для этого, например, ледобур диаметром 200 мм.
Размещение цилиндрических лунок 7 на линии 6, параллельной линии 5, по которой устанавливают боновое заграждение, позволяет сократить расстояние протяжки монтажного троса 8 от майны 1 к майне 3.
Поскольку линия 6 параллельна линии 5, то она также образует острый угол с динамической осью водного потока. Расстояние  м между линиями 5 и 6 равно величине стрелы прогиба троса-утяжелителя 15 от напора водного потока. Если это расстояние будет меньше стрелы прогиба, то нефть будет попадать в лунки 7.
Расстояние L между лунками 7 зависит от длины шеста 9 и принято 3 м (при длине шеста 3,5 м), что позволяет обеспечить точное попадание шеста 9 в очередную лунку при его повороте. Более длинный шест (более 3,5 м) усложняет процесс протяжки монтажного троса 8 подо льдом от одной майны к другой, т.к. давление воды на него возрастает, вес его увеличивается, и удержать в этом случае шест 9 с монтажным тросом затруднительно. Шест 9 имеет посредине кольцо, а по торцам ручки (на чертежах эти элементы не обозначены), обладает положительной плавучестью и малым весом, что позволяет удобно им управлять.
Первая цилиндрическая лунка 7 от края майны 1 также находится на расстоянии 3 м. Монтажный трос 8, который намотан на барабан 2, прицепляют с помощью карабина (замок-фиксатор) к кольцу шеста 9. Шест 9, с прикрепленным к нему монтажным тросом 8, опускают в майну 1. Удерживая шест 9 за ручку на одном его торце, ориентируют его по отношению к первой лунке 7 таким образом, чтобы противоположный торец с ручкой шеста 9 появился в этой лунке 7. При этом барабан 2 с помощью рукоятки вращают, и монтажный трос 8 разматывается (храповый механизм барабана в данном случае расфиксирован).
Как только появился торец шеста 9 в лунке 7, его поворачивают рукой за другой торец в направлении следующей лунки 10, там его ловят и поворачивают на 180° в направлении следующей лунки 11. Таким образом, от одной лунки к другой, шест 9 с монтажным тросом 8 преодолевает весь намеченный маршрут по линии 6 от майны 1 до майны 3, расположенной на противоположном берегу водоема (реки).
В майне 3 от шеста 9 отцепляют монтажный трос 8. Затем к монтажному тросу 8 цепляют трос-утяжелитель 15 бонового заграждения, намотанного на барабан 4. На противоположном берегу, около майны 1, вращают рукоятку барабана 2, наматывая монтажный трос 8 на барабан 2. При этом трос 8, с помощью троса-утяжелителя 15, увлекает за собой в майну 3 боновое заграждение, которое протаскивают дальше подо льдом в направлении майны 1. Барабан 4 в данном случае расфиксирован, т.е. свободно вращается и боновое заграждение с тросом-утяжелителем разматывается.
После появления бонового заграждения в майне 1, возле барабана 2, на глубине 10÷20 см, трос-утяжелитель 15 натягивают монтажным тросом 8 и фиксируют, при этом барабан 4 на противоположном берегу зафиксирован, например, с помощью храпового механизма. Затем монтажный трос 8 отцепляют от троса-утяжелителя 15.
При натяжении троса-утяжелителя 15 вместе с ним натягиваются и эластическая оболочка 13, и юбка 14 бонового заграждения. Боновое заграждение при перемещении с одного берега на другой (от майны 3 к майне 1) течением воды отклоняется от линии 5, поэтому требуется его натяжка. Боновое заграждение должно находиться на изначально намеченной линии 5, а пробуренные параллельно ей лунки 7 быть ниже по течению, в 1-2 метрах от установленного бонового заграждения.
Затем в эластическую оболочку 13 бонового заграждения подают воздух (компрессорной установкой 12) до полного ее наполнения. Воздух, наполнив эластическую оболочку 13 бонового заграждения, обеспечивает плотное прилегание бона к нижней поверхности льда 16, что предотвращает попадание нефти за боновое заграждение. Материал заграждения: синтетический бензомаслостойкий материал.
Как видно на фиг. 2, юбка заграждения 14 свисает вниз (за счет металлического троса-утяжелителя 15), т.е. выпрямляется, что также препятствует протеканию нефти в верхних слоях воды.
Нефтяное пятно, дойдя до бонового заграждения, скользит по эластической оболочке 13 и юбке 14 и устремляется к берегу, в майну 1, с оборудованным нефтесборным устройством, из которого нефть, по мере накопления, откачивают в резервуар.
После завершения ликвидации разлива, из воздушной эластической оболочки 13 бонового заграждения выпускается воздух. Расфиксированный трос-утяжелитель 15 прицепляют к монтажному тросу 8. На барабане 2 отключают храповый механизм и, вращая рукоятку барабана 4, производят наматывание бонового заграждения на барабан 4. При этом монтажный трос 8 также разматывается с барабана 2 и удерживает боновое заграждение в направлении линии 5, т.е. не дает возможности течению снести боновое заграждение и обеспечивает надежное наматывание его на барабан 4. По завершении намотки монтажный трос 8 отсоединяют от троса-утяжелителя 15 и наматывают на барабан 2, т.е. он занимает исходное положение.
Таким образом, задача установки бонового заграждения подо льдом решена эффективным способом, т.е. не требуется полное разрезание ледяного покрова водоема для установки в этом разрезе бонового заграждения.
Использовать предлагаемый способ можно и в летних условиях, при этом осуществляется быстрая установка и демонтаж, т.к. не требуются лунки. Это позволяет оперативно реагировать на ликвидацию разливов нефтепродуктов на проточных водоемах.
Боновое заграждение и приспособления для его установки компактны и имеют относительно небольшой вес, их можно перевозить любым видом транспорта. Способ установки позволяет избежать образования прогиба ("кармана") в ограждении, что обеспечивает полную доставку нефти до нефтеприемника. Кроме этого сбор нефти осуществляется сразу по всей ширине водоема (большой реки, реки с высокими скоростями течения). Все это расширяет область использования предложенного способа.
Кроме этого предлагаемый способ менее трудоемкий, т.к. позволяет проводить большую часть операций не на льду, а на берегу водоема, обеспечивая безопасность рабочим, а также позволяет не производить вскрытие ледяного покрова по всей ширине проточного водоема, с последующим извлечением из воды фрагментов льда, что делает способ.
Таким образом, предлагаемый способ является более простым, эффективным и безопасным.