СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОКРЫТОГО ЛЬДОМ ВОДОЕМА ОТ РАЗЛИВОВ НЕФТИ
METHOD OF PROTECTION OF RESERVOIR COVERED WITH ICE FROM OIL OVERFLOW

Изобретение относится к природоохранным технологиям, применяемым при загрязнении поверхности воды, покрытой льдом, жидкими углеводородами нефти и нефтепродуктов, которые возникают при прорывах подводных нефтепроводов, нарушениях целостности нефтесодержащих емкостей, находящихся в непосредственной близости от водоемов, и других подобных ситуациях.
Известен способ защиты покрытого льдом водоема с помощью устройства по а.с. РФ №1765292, кл. E02B 15/04 путем локализации нефтяного пятна при помощи подледного бонового заграждения, которое устанавливают под лед через проруби.
Известен способ локализации загрязняющего пятна нефти по патенту РФ №2107127, E02B 15/04 путем выполнения проруби во льду, размещения под ледяным покровом плавучего бонового заграждения с образованием замкнутого контура, в котором производят закачку горячего воздуха.
Недостатки указанных способов следующие: эффективность их относительно невысока из-за уноса части нефти течением за пределы отмеченных для защиты участков, границы которых лимитируются фиксированным местоположением наиболее важных рабочих органов устройств и прорубей, а перенос этих границ сложен из-за низкой мобильности используемых устройств. Эти способы небезопасны из-за необходимости постоянно работать на поверхности льдак вдали от берега, в том числе в условиях низких температур, ветра, снегопада. Кроме того, для второго способа требуется наличие горячего воздуха, что в условиях удаленности от обжитых мест и бездорожья на территории Сибири практически нереально.
Известен способ защиты покрытого льдом водоема, описанный в статье «Метод локализации и ликвидации аварийных разливов нефти на подводных переходах нефтепроводов», опубликованной в журнале «Трубопроводный транспорт нефти» №11 за 1999 год. Способ заключается в том, что прорезают ледяной покров поперек водного потока под углом к его динамической оси и устанавливают в ней заграждение, которое выполняют из отдельных щитов жесткой конструкции размером 6×1,5 м и устанавливают их в прорези ледяного покрова с некоторым наклоном, чтобы перекрыть прорезь. При правильной постановке заграждения исключается контакт нефти с холодным воздухом и она подо льдом перемещается к нефтеприемнику.
Однако секции заграждения имеют большие размеры, что обуславливает некоторую сложность и длительность транспортировки их к месту аварии. Кроме того, 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 в рабочую прорезь.
Все эти способы позволяют локализовать разлив нефти в условиях ледостава и имеют условия для дальнейшего сбора разлитой нефти.
Прототипом предлагаемого решения является способ защиты покрытого льдом водоема от разливов нефти по патенту №2224842. В указанном патенте описан способ защиты покрытого льдом водоема от разливов нефти с помощью заграждения, устанавливаемого в прорези ледяного покрова, причем заграждение включает гибкую эластичную оболочку с утяжелением по нижнему краю. Этот известный способ позволяет оперативно и эффективно локализовать разлив нефти в водоеме в условиях ледостава и в дальнейшем собрать разлитую нефть.
Для установки заграждения в прорези ледяного покрова необходимо подвесить эластичную оболочку на поперечных штангах с тросиками на определенной высоте, для чего необходимо предварительно определить толщину льда и, соответственно, длину тросика, что усложняет процесс установки заграждения. Кроме того, вода, закачанная в эластичную оболочку, в дальнейшем замерзает, что приводит к вмерзанию эластичной оболочки в ледяной покров и к невозможности снять заграждение после окончания работ по удалению разлива нефти.
Задачей настоящего изобретения является создание способа защиты покрытого льдом водоема, в т.ч. проточного, от разливов нефти, который позволял бы с меньшими затратами труда и времени установить и снять заграждение.
Для решения поставленной задачи защиту от разливов нефти покрытого льдом водоема осуществляют с помощью заграждения, установленного в прорези ледяного покрова, причем в качестве заграждения используют гибкую эластичную оболочку с утяжелителем по нижнему краю, заполненную водой под избыточным давлением.
Отличие от прототипа состоит в том, что заграждение дополнительно содержит вторую гибкую эластичную оболочку, расположенную выше первой, а при установке заграждения после его размещения в прорези ледяного покрова заполняют верхнюю оболочку воздухом под избыточным давлением, а затем заполняют нижнюю оболочку водой.
На чертеже представлен поперечный разрез расположения заграждения в прорези ледяного покрова: 1 - ледяной покров, 2 - вода, 3 - нефть. В качестве заграждения использована первая (нижняя) гибкая эластичная оболочка 4, например надувной бон с клапанами 5 для накачивания воды и стравливания ее излишков, юбкой 6 с утяжелителями 7 по нижнему краю. Заграждение содержит вторую (верхнюю) гибкую эластичную оболочку 8, например надувной бон с клапанами, расположенную выше первой и предназначенную для заполнения воздухом. Заграждение содержит также приспособления 9 для крепления оболочки к ледяному покрову, например тросик с поперечной штангой, длина которой больше ширины прорези в ледяном покрове 1. Утяжелителем 7 может быть, например, металлическая цепь, которая одновременно увеличивает прочность оболочки на разрыв. Можно использовать и дискретную нагрузку. Материал оболочки - синтетический бензомаслостойкий материал.
Способ осуществляется следующим образом. При прорыве нефтепровода или другой подобной ситуации подо льдом распространяется нефтяное пятно. Если авария произошла в проточном водоеме, то ниже по течению от места распространения загрязнения производят прорезание ледяного покрова поперек водного потока под углом к его динамической оси. При аварии на водоеме с малым течением или с неподвижной водой определяют район, который необходимо защитить от разлива нефти. Для более эффективной работы место заграждения желательно определить заранее при проектировании нефтепровода с учетом гидрологических исследований береговой линии и подъездных путей. Прорезание ледяного покрова можно осуществить любым возможным способом, например с помощью баровой установки БГМ-1 на тракторе МТЗ-82.1. При небольшой ширине реки и малой толщине льда можно использовать мотопилу. Ширина прорези 0,1-0,15 м.
Вдоль подготовленной прорези на льду разворачивают заграждение, состоящее из двух эластичных оболочек, заполняют верхнюю оболочку 8 воздухом и опускают нижнюю эластичную оболочку 4 с юбкой и утяжелителем 7 в прорезь. Верхняя оболочка 8, расклиниваясь, не дает утонуть заграждению. При необходимости подкачивают воздух под избыточным давлением 0,3 атм в оболочку 8, которая принимает форму прорези, располагаясь по всей толщине льда 1, обеспечивая практически герметичное закрытие рабочей прорези на границе раздела «лед-вода» и, следовательно, исключая выход воды и нефти в рабочую прорезь. Нижняя эластичная оболочка 4 свободно располагается в воде подо льдом. После закачивания воды под избыточным давлением в нижнюю оболочку 4 она принимает форму плотного цилиндра, который создает непреодолимое препятствие для перемещения нефти.
Для извлечения заграждения из нижней оболочки 4 с помощью мотопомпы откачивают воду, а из верхней оболочки 8 выпускают воздух, после чего заграждение извлекают из-подо льда с помощью, например, приспособления 9.
При большой ширине водоема можно использовать несколько секций указанной оболочки, соединяя их между собой так же, как соединяются секции надувного бонового заграждения.
Поставленное указанным способом заграждение можно использовать для направления потока нефти вдоль полученного экрана к нефтесборнику - открытой майне, где нефть всплывает, и ее можно собрать любым имеющимся в наличии нефтесборщиком.
Как показали испытания, время установки одной секции заграждения бригадой из 2 человек составляет 4-5 минут. Извлечь заграждение может 1 рабочий. Время свертывания одной секции - 4-5 минут. В собранном виде заграждение компактно и может легко транспортироваться любым видом техники.