СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ И РАЗМЕРОВ НЕФТЯНОГО ПЯТНА ПРИ АВАРИЙНОЙ УТЕЧКЕ НЕФТИ
METHOD FOR DEFINITION OF LOCATION AND DIMENSIONS OF EMERGENCY OIL LEAKAGE

Заявляемое изобретение относится к области диагностики площади и объемов распространения нефтяного пятна подо льдом при утечке нефти с подводной скважины или подводного нефтепровода при добыче нефти с месторождений арктического шельфа. Применение технологии при аварийном скапливании нефти подо льдом способствует быстрой оценке площади и объемов нефтяного пятна и своевременному принятию оперативных мероприятий по сбору излившейся нефти.
Возникновение утечки нефти из зоны негерметичности подводного объекта нефтедобычи в районах арктического Севера ведет к неконтролируемому накапливанию нефтяного пятна подо льдом. Визуальное обнаружение таких скоплений нефти при облете шельфа с самолета или вертолета невозможно из-за наличия ледового покрытия толщиной до одного метра и более.
Известны методы контроля движения пластовой воды путем закачки в пласт воды с радиоактивным или химическим индикатором и слежения за появлением индикатора в добывающих скважинах (Никаноров A.M. Методы нефтепромысловых гидрогеологических исследований. М.: Недра, 1977. - С. 131-141). Эти методы маркировки добываемой из залежи нефти неэффективны для условий шельфовой добычи нефти с ледовым покрытием воды, так как для отбора проб необходимо бурение лунок в ледовом покрытии. Необходимо заметить, что при наличии значительного количества лунок диагностика размеров и границ нефтяного пятна производится непосредственно по составу отобранных проб, то есть по количественному содержанию в пробе нефти и воды, и необходимость в подаче в нефть индикатора становится излишней.
Известны способы очистки поверхности воды от нефтяного пятна, согласно которым над нефтяным пятном распыляют дисперсный магнитный материал или магнитный материал в ином виде с последующим сбором смеси магнитного материала и нефти с помощью магнитного поля постоянного магнита или электромагнита (Патент Японии №51-19495, кл. 91 С, опубл. 1976 г.; А.с. СССР №866043, опубл. 23.09.81, бюл. №35). Магнитные свойства полученной смеси нефти и магнитного материала в этих изобретениях используются только для сбора разлившейся над водой нефти. Для определения масштабов утечки нефти в виде нефтяного пятна подо льдом данные технические решения непригодны по двум причинам. Наличие льда не позволяет провести обработку формирующегося нефтяного пятна. Во-вторых, в этих изобретениях отсутствует не визуальная диагностика размеров нефтяного пятна по причине отсутствия такой необходимости.
В условиях добычи нефти из арктического шельфа (наличие ледового покрытия и подводных течений воды) не исключены утечки нефти из подводного оборудования, и раннее обнаружение местоположения и размеров нефтяного пятна становится важной технической и экологической задачей.
Технической задачей изобретения является определение местоположения нефтяного пятна и его размеров подо льдом при шельфовой добыче нефти, образующегося из-за утечки нефти из подводного объекта нефтедобычи: скважины или нефтепровода.
Указанная техническая задача решается тем, что по известному способу определения местоположения и размеров нефтяного пятна при аварийной утечке нефти, заключающемуся в выделении в нефти устойчивого индикатора и его прослеживании во времени и пространстве, для диагностики размеров и границ нефтяного пятна подо льдом в зону утечки нефти из подводного объекта нефтедобычи подают в постоянном режиме магнитный материал в мелкодисперсном состоянии, а о границах распространения нефтяного пятна подо льдом судят по повышению напряженности магнитного поля над нефтяным пятном, которое замеряют магнитомерами с поверхности ледового покрова, в частности, с вертолета. Аэромагнитная съемка водной акватории под ледовым покровом позволяет судить и о толщине слоя нефтяного пятна по величине напряженности магнитного поля. Рост толщины слоя нефти подо льдом, содержащей во взвешенном состоянии магнитный материал, ведет к росту напряжения магнитного поля, поэтому предложенный способ дает возможность оценки и объема нефтяного пятна.
При невозможности определения точного местоположения зоны утечки нефти из подводного оборудования мелкодисперсный магнитный материал подают непосредственно в скважину или подводный нефтепровод до зоны утечки с тем, чтобы произошла хотя бы частичная маркировка изливающейся из негерметичного оборудования нефти магнитным материалом с последующей диагностикой такой нефти в скоплении нефти под арктическим льдом.
Схема реализации способа изображена на чертеже, в которой обозначены под цифрами: 1 - скважина на шельфе, 2 - подводный нефтепровод, 3 - зона негерметичности подводного оборудования и одновременно точка подачи магнитного материала в истекающую нефть, 4 - точка ввода магнитного материала в нефтедобывающую скважину, 5 - поднимающаяся на поверхность воды аварийно истекающая нефть, 6 - скопление нефти подо льдом, 7 - ледовое покрытие, 8 - вертолет с магнитомером на борту.
Предложенный способ реализуется выполнением следующих работ:
1. При точном обнаружении зоны утечки нефти из подводного оборудования и невозможности ее быстрой ликвидации в истекающую под давлением нефть подают мелкодисперсный магнитный материал в той концентрации, при которой будет обеспечиваться его равномерное распределение в объеме изливающейся нефти и будет исключено выпадение магнитного материала из нефти.
2. В случае невозможности подачи магнитного материала непосредственно в зону ее утечки из подводного оборудования из-за технической причины: высокое давление изливающейся нефти или мгновенное распыление нефти в водной среде, организуют работы по подаче магнитного материала в добываемую нефть непосредственно на устьевой арматуре скважины или на запорной арматуре подводного нефтепровода, находящихся в системе нефтесбора, до зоны утечки нефти.
3. Находясь во взвешенном состоянии в нефтяной среде, магнитный материал распространится вместе со свежими порциями нефти по площади и объему всего нефтяного пятна подо льдом.
4. После начала подачи магнитного материала в истекающий поток нефти начинают периодический облет на вертолете или ином средстве перемещения ледового пространства в зоне скважины или аварийного трубопровода по траектории расширяющейся окружности (по спирали). Во время всего облета производят в постоянном режиме времени измерение магнитной напряженности пространства ниже средства передвижения, то есть в зоне ледового покрытия воды.
При обнаружении в определенном ледовом секторе зоны с повышенным значением магнитной напряженности производят дополнительные облеты этой зоны с измерением искомого параметра.
5. Зону с повышенным значением магнитной напряженности оценивают как область водной поверхности, на которой и сформировалось нефтяное пятно. По границе пятна и примерному объему излившейся нефти разрабатывают план сбора излившейся нефти путем вскрытия ледового покрытия в необходимых местах.
По изобретению поставленная техническая задача успешно решается дистанционно без бурения лунок во льду и отбора проб воды на содержание нефти. Предложенный способ является, на наш взгляд, рациональным и существенным, отвечает критерию новизны. Использование способа на просторах арктического Севера значительно снизит тот потенциальный вред, который существует при добыче нефти в шельфовой зоне материка.