СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА НЕФТИ ИЗ-ПОД ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ВОДОЕМА
METHOD AND DEVICE OF OIL COLLECTION FROM UNDER ICE COVER OF WATER RESERVOIR

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для сбора разливов нефти (нефтепродуктов) из-под ледяного покрова проточных и непроточных водоемов.
В настоящее время наряду с многочисленными решениями локализации, сбора разливов нефти (нефтепродуктов) с поверхности водоемов суши и морских акваторий, например, заявка на изобретение №2011120552, приор. от 20.05.11, имеется ограниченное количество технологий ликвидации разливов нефти из-под ледяного покрова. Из них следует отметить способ сбора нефти из-подо льда проточного водоема /Патент RU №2279508, опубликован 10.07.2006 - аналог/. Способ включает выполнение по периметру нефтеразлива проруби в ледяном покрове, оснащение проруби лебедками, установку с использованием ее и тросов под лед бонового заграждения и нефтесборного узла. Нефтесборный узел соединяют с тросами, прижимают нефтесборный узел к поверхности льда путем закачивания в его надувные оболочки воздуха и перемещают нефтесборный узел от первой проруби ко второй. К недостаткам способа относятся следующие. Данное решение можно использовать только для сбора нефти из-подо льда в проточных водоемах (на ручьях и реках), оно при наличии на нижней поверхности загрязненного льда выраженной шероховатости имеет низкую эффективность выполнения противоаварийных работ.
Известна технология сбора разливов нефти из танкеров, нефтепроводов, нефтехранилищ под ледяной покров проточных водоемов /Патент RU №. 2224842, опубликован 27.02.2004 - аналог/. Решение включает: выполнение в ледяном покрове, выше по течению от пятна разлива, прорезей, установку в них перпендикулярно водному потоку заграждений; сбор и удаление из прилегающих к заграждениям зон нефти. В качестве заграждений используют вертикально установленные эластичные с утяжелением по нижним краям оболочки (экраны). Данное решение при значительных затратах на ликвидацию аварий на танкерах, нефтепроводах, нефтехранилищах имеет ограниченную эффективность и применимость только на проточных водоемах.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ сбора нефти (нефтепродуктов) из-под ледяного покрова проточного водоема и устройство для его осуществления /Патент RU, №.2107127, опубликован 20.03.1998 - прототип/. Способ и устройство для его выполнения необходимы для сбора нефти из-под ледяного покрова ручьев и рек. По данному решению во льду перпендикулярно течению реки выполняют прорубь, опускают и фиксируют под льдяным покровом надувное заграждение в виде вертикально установленного контура. Под пятно нефтеразлива, оконтуренного надувным заграждением, закачивают горячий воздух (рабочий агент), а затем насосом удаляют загрязнитель. После удаления нефти из оконтуренного пятна разлива прекращают подачу рабочего агента в локально оконтуренную зону, частично удаляют воздух из надувного заграждения, перемещают надувное заграждение ниже по течению реки, а затем вновь закачивают в заграждение воздух, подают под оконтуренное пятно нефтеразлива рабочий агент и производят удаление нефти из оконтуренной зоны. Способ предусматривает применение устройства (механизированного комплекса) для создания проруби, установки в нее надувного заграждения под лед, закачки и откачки компрессором из надувного заграждения воздуха. Для подачи рабочего агента под пятно разлива, удаления нефти (загрязняющих веществ) в составе механизированного комплекса используется вакуумный насос, оснащенный шлангами. Способ при значительных затратах характеризуется низкой производительностью, не позволяет осуществлять противоаварийные мероприятия в сложных погодных условиях как на проточных водоемах, так и на участках морских акваторий.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности, расширение возможностей сбора, удаления из-под ледяного покрова нефти (нефтепродуктов) на проточных и непроточных водоемах.
Реализация способа включает бурение во льду скважины, размещение с использованием механизированного комплекса под ледяным покровом полой оболочки, оснащенной по контуру надувным ограждением. В их полости закачивают горячий воздух, а в зону контакта оболочки с загрязненным льдом рабочий агент. После этого из-под ледяного покрова удаляют загрязняющие вещества, свободную от воздуха оболочку и производят бурение во льду другой скважины, повторяют операции, включая удаление из-под ледяного покрова загрязняющих веществ. При этом бурение во льду скважин, установку в них оболочки осуществляют непосредственно в зоне разлива нефти, а в качестве рабочего агента, закачиваемого в зону контакта оболочки с загрязненным льдом, используют «легкую» нефть или нефтепродукты, нагретые на 15°C ниже температуры вспышки.
Необходимое для реализации способа устройство (механизированный комплекс) включает в себя транспортное, грузоподъемное оборудование, вакуумный и нагнетающий насосы, компрессор, шланги для подачи и откачки из оболочки, из-под ледяного покрова соответственно воздуха и загрязняющих веществ, а также емкости для нагрева нефти (нефтепродукта), приема откачиваемых из водоема загрязненных веществ.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен вертикальный разрез водоема с загрязненным снизу ледяным покровом, а на фиг.2 - план загрязненного участка водоема с оболочкой, оснащенной по контуру надувным ограждением, и устройство (механизированный комплекс) для сбора нефти из-под ледяного покрова.
Устройство (механизированный комплекс) для сбора нефти из-под ледяного покрова включает следующее оборудование: грузоподъемный механизм 4; компрессор 5; вакуум-насос 6; шланги 7 и 8 для подачи и откачки из оболочки, надувного ограждения горячего воздуха, откачки из-под ледяного покрова загрязняющих веществ; накопительную емкость 9 для нефти (нефтепродукта); транспортное оборудование 10, нагнетательный насос 11 и шланги 12 для закачки под загрязненный участок ледяного покрова нагретой «легкой» нефти или нефтепродуктов, а также дополнительную емкость и устройство для нагрева рабочего агента.
Предлагаемый способ сбора нефти из-под ледяного покрова реализуется следующим образом.
На участке водоема (см. фиг.1) в ледяном покрове бурят скважину 1 непосредственно в зону разлива нефти с использованием механизированного комплекса под ледяной покров устанавливают полую эластичную оболочку 2, оснащенную по контуру надувным ограждением. Затем в полость оболочки 2 закачивают горячий воздух, а в зону контакта оболочки 2 с загрязняющими веществами 3 закачивают рабочий агент. В качестве агента применяют «легкую» нефть или нефтепродукты, нагретые на 15°C ниже температуры вспышки. Повышение плотности контакта ледяного покрова с нагретым рабочим агентом за счет подъемной силы обогреваемой оболочки 2 с ограждением, растворяющей способности горячей нефти (нефтепродукта), положительно отражается на эффективности сбора загрязняющих веществ 3 из-под ледяного покрова. После завершения на первом участке сбора из-под ледяного покрова нефти (нефтепродуктов) на прилегающем к нему участке в ледяном покрове также бурят скважину 1 и проводят аналогичные выше приведенным операции по удалению из-под ледяного покрова загрязняющих веществ 3.
Внедрение технологии позволит снизить затраты, повысить эффективность сбора нефти, нефтепродуктов из-под ледяного покрова проточных и непроточных водоемов.