СПОСОБ СБОРА НЕФТИ ИЛИ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ СУДОХОДНЫХ РЕК С БЫСТРЫМ ТЕЧЕНИЕМ
METHOD OF COLLECTING OIL OR OIL PRODUCTS FROM SURFACE OF NAVIGABLE RIVERS WITH FAST STREAM

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для локализации и сбора нефтепродукта на водной поверхности крупных судоходных рек с быстрым течением (скорость течения более 1 м/с), преимущественно в местах подводных переходов через реки магистральных трубопроводов нефти или нефтепродуктов.
Известен способ сбора нефти и нефтепродуктов на проточном водоеме [Патент РФ №2349704], включающий локализацию загрязняющего пятна путем установки бонового ограждения, закрепления цепи подвижных, шарнирно соединенных посредством вертикальных крепежных элементов секций при помощи тросов, соединенных с крайними секциями и береговыми якорями, поперек водоема под углом к направлению водного потока и направления нефтяного пятна к месту отвода, при этом секции выполняют из бревен или бруса, соединяют секции посредством скрепления совмещенных выступа и паза, выполненных на торцевых сторонах секций, а установку цепи секций поперек водоема осуществляют посредством разведения и фиксации под углом к направлению водного потока рей - подвижных брусьев, каждый из которых соединен одним концом с секцией с возможностью вращения до 90°, которые осуществляют распорками, шарнирно соединенными с реей или секцией, причем в режиме ожидания реи расположены вдоль секций, а в рабочем режиме реи фиксируют под острым углом к секции.
Недостатком известного способа является то, что на крупных судоходных реках с быстрым течением (скорость течения более 1 м/с) требуется установка большого количества боновых заграждений под небольшим углом к динамической оси течения реки (с общей длиной от 4 до 10 значений ширины реки), что практически невозможно в разумное время, отводимое для локализации разлива нефти (нефтепродукта).
Известен способ сбора нефти с поверхности воды (морской акватории) [Патент РФ №2518385], в котором плавающий нефтезадерживающий бон устанавливают в воде по существу в перпендикулярном направлении по отношению к направлению движения нефти, при этом нефтезадерживающий бон закрепляют якорем на дне моря посредством ряда якорных узлов на расстоянии друг от друга, причем это расстояние явно меньше, чем длина нефтезадерживающих бонов между ними, и нефтезадерживающие боны между двумя пунктами закрепления организуют в форме буквы V, направленной от приближающегося нефтяного пятна, а станцию сбора нефти прикрепляют к углу V-образного нефтезадерживающего бона, при этом нефть, собранную в углу V-образного бона, поднимают с поверхности воды на станцию сбора нефти, причем плавающие нефтезадерживающие боны, соответствующие станции сбора нефти и оборудование для установки на якорь плотно упаковывают и соединяют друг с другом в транспортном блоке или кассете для хранения с образованием непосредственно развертываемого объединенного комплекта перед установкой плавающего нефтезадерживающего бона в воду с указанного транспортного блока или кассеты для хранения. Один из вариантов реализации способа подразумевает свободное плавание станции сбора нефти вместе с нефтезадерживающим боном, образующим V-образную конструкцию нефтезадерживающего бона под действием ветра и водных течений.
Данный способ малоприменим на крупных судоходных реках с быстрым течением (скорость течения более 1 м/с), так как не учитывает образование турбулентных потоков, приводящих к прохождению уловленной нефти (нефтепродуктов) под и/или над боновыми заграждениями.
В качестве прототипа выбран способ сбора, удаления нефти с поверхности водоема [Патент РФ №2475590], включающий установку с судна бонового заграждения, сжатие и локализацию нефтяного разлива на поверхности водоема, оснащение судна устройством для сбора и удаления нефти с поверхности водоема и закачку под разлив нефти воздуха, сбор и удаление нефти в приемную емкость, при этом воздух до закачки под нефтяной разлив охлаждают ниже 0°С, а в процессе сбора, удаления разлива с поверхности водоема поддерживают кинематическую вязкость в нефти свыше 20 сСт, создают и сохраняют диспергированный воздухом слой воды с нефтью.
В прототипе предусмотрен охват пятна загрязнения и его механическое сжатие (локализация). Такой способ применим только для отдельных небольших пятен загрязнения в стоячей воде или при небольших скоростях течения, когда возможно траление пятна ордером без проскока нефти под бонами.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке способа, обеспечивающего оперативное задержание нефти (нефтепродукта) и эффективную локализацию и сбор нефти (нефтепродукта) с водной поверхности на судоходных реках с быстрым течением.
Указанная задача решается способом сбора нефти или нефтепродукта с поверхности судоходных рек с быстрым течением, включающим установку бонового заграждения, сжатие и локализацию разлива на поверхности водоема, сбор и удаление нефти или нефтепродукта в приемную емкость, в котором согласно предложению для сжатия и локализации разлива нефти или нефтепродукта используют, по меньшей мере, один мобильный ордер боновых заграждений, огибающий головную часть одного пятна разлива, устанавливаемый посредством, по меньшей мере, двух плавсредств, и осуществляют дрейф мобильного ордера в направлении дрейфа пятна разлива со скоростью меньшей скорости дрейфа пятна на 0,05-0,35 м/с.
Одновременно с операцией по сжатию и локализации возможно также осуществлять сбор и удаление нефти или нефтепродукта посредством, по меньшей мере, одного судна-нефтесборщика, заходящего в мобильный ордер боновых заграждений.
Целесообразно также после сжатия и локализации пятна разлива нефти или нефтепродукта перенаправлять его дрейф в сторону предварительно установленного берегового кармана, образованного удерживающими и берегозащитными линиями боновых заграждений, и выпускать остатки нефти из ордера в береговой карман.
Если разлив нефти или нефтепродукта не позволяет сжать и локализовать его посредством одного мобильного ордера боновых заграждений (соответствующую информацию возможно получить, например, посредством визуального анализа разлива, в частности его размеров, возможного попадания в речные рукава, огибания островов и т.п.), то целесообразно предварительно разделить (например, струей воды) его на два или более пятен и для каждого использовать (сформировать) мобильный ордер боновых заграждений.
Преимущественное использование заявляемого технического решения связано с подводными переходами магистральных трубопроводов, что позволяет предварительно разработать ситуационные модели разлива нефти или нефтепродуктов на определенном участке реки, учитывающие характер истечения, гидрологические и метеорологические параметры, градиент скоростей по ширине водотока в различные сезонные периоды, включающие наиболее вероятные траектории движения пятна разлива, его размеры и скорости перемещения, состав сил и средств для локализации и ликвидации разлива нефти или нефтепродуктов и в случае аварийной ситуации (разрыва трубы или утечек) выбрать для реализации наиболее близкую к реальной ситуационную модель.
Заявленный способ поясняется чертежами.
Фиг. 1 демонстрирует реализацию способа с использованием одного мобильного ордера боновых заграждений.
На фиг. 2 показано применение двух мобильных ордеров боновых заграждений (так называемым строем «пеленг») с предварительным разделением разлива нефти или нефтепродукта на два пятна.
На фиг. 3 показаны одновременные действия по сжатию и локализации разлива и работа судна-нефтесборщика.
На фиг. 4 показана последовательность действий по выпуску остатков нефти из мобильного ордера боновых заграждений в береговой карман.
На фигурах обозначены:
- пятно загрязнения 1;
- направление 2 движения пятна загрязнения 1;
- плавсредство 3 (катер-буксир, катер-бонопостановщик);
- мобильный ордер боновых заграждений 4;
- судно-нефтесборщик 5;
- береговой карман боновых заграждений 6;
- береговые емкости 7 для сбора и хранения собранной нефти или нефтепродуктов.
Заявленный способ локализации разлива нефти осуществляют следующим образом.
Для подводного перехода магистрального трубопровода через водную преграду проводится разработка ситуационной модели разлива нефти (нефтепродуктов), учитывающей характер истечения (разрыв, утечка), гидрологические и метеорологические параметры, градиент скоростей по ширине водотока в различные сезонные периоды на переходе магистрального трубопровода через водную преграду. Моделирование разлива нефти проводится для различных сценариев, определяющих сочетание условий возникновения, распространения и локализации разлива нефти (нефтепродуктов).
По результатам моделирования разлива нефти (нефтепродуктов) определяются наиболее вероятные траектории движения пятна 1, его размеры и скорости перемещения, состав сил и средств для локализации и ликвидации разлива нефти (нефтепродукта). Рассчитываются различные варианты развития аварийной ситуации и назначаются рубежи локализации разлива нефти (нефтепродукта). Определяется необходимое количество катеров-бонопостановщиков 3, включая возможность разделения пятна 1 на мысах островов до момента его обнаружения и постановки мобильного ордера 4 боновых заграждений, необходимое количество судов-нефтесборщиков 5, вспомогательных судов, емкостей для временного хранения собранной нефти 7.
При получении информации о разливе нефти (нефтепродукта) плавсредства (катера-бонопостановщики) 3 с комплектами мобильных ордеров 4 боновых заграждений, а также суда-нефтесборщики 5 выдвигаются в сторону подводного перехода магистрального трубопровода, двигаясь по различным протокам для обнаружения головы пятна 1 нефти (нефтепродукта). При обнаружении разлива нефти экипаж судна-нефтесборщика 5 приступает к сбору нефти и, возможно, координации действий других нефтесборщиков и катеров-бонопостановщиков 3 по началу производства работ по сжатию и локализации пятна (пятен) разлива 1.
Катера-бонопостановщики 3 выполняют маневр по подходу к "голове" пятна и формированию ордера 4 боновых заграждений. При проходе пятна 1 по двум рукавам формируются два одиночных ордера 4 (фиг. 2). Размеры ордеров 4 определяются по видимым размерам пятна (размеры ордера 4 ограничены тяговыми усилиями катеров-бонопостановщиков 3 и прочностными характеристиками бонов на разрыв). При больших размерах возможно формирование ордеров 4 для работы строем "пеленг" (фиг. 2).
После захвата мобильным ордером 4 "головы" (головной части) пятна 1, катера-бонопостановщики 3 осуществляют дрейф по направлению 2 со скоростью на 0,05-0,35 м/с меньше, чем скорость движения пятна. Таким образом, сжатие и локализация разлива в мобильном ордере 4 происходит за счет разности скоростей дрейфа пятна 1 и ордера 4. При разности скоростей более 0,35 м/с происходит проскок нефти (нефтепродукта) за боновые заграждения, а при разности скоростей менее 0,05 м/с время сжатия и локализации разлива нефти или нефтепродукта необоснованно увеличивается, что в условиях работы на реках с быстрым течением является непреодолимым препятствием (в соответствии с нормативной документацией время ликвидации разлива нефти не должно превышать четырех часов).
После формирования мобильного ордера 4 (или нескольких ордеров 4) боновых заграждений, для увеличения производительности сбора нефти (нефтепродукта), судно-нефтесборщик 5 заходит в мобильный ордер 4 и осуществляет маневр по сбору нефти (нефтепродукта). После полной загрузки внутренней емкости судно-нефтесборщик 5 движется на разгрузку, например, к нефтеналивному судну, осуществляет разгрузку собранной нефти и возвращается к пятну 1. Остальные судна-нефтесборщики 5 совершают аналогичный маневр.
Более высокая скорость пятна 1 по сравнению с мобильным ордером 4 боновых заграждений приводит к тому, что весь объем пятна 1 (с учетом собранной нефти (нефтепродукта) судами-нефтесборщиками 5 сосредотачивается внутри мобильного ордера 4 боновых заграждений. После полной локализации пятна 1 внутри мобильного ордера 4 боновых заграждений катера-бонопостановщики 3 перенаправляют дрейф в сторону берегового кармана 6 боновых заграждений и осуществляют маневр по выпуску остатка нефти из мобильного ордера 4 в береговой карман 6 боновых заграждений (фиг. 4) с последующей откачкой в береговые емкости 7.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет в разумные сроки осуществить сбор разлитой нефти или нефтепродукта с высокой (до 90-100%) эффективностью.