Боновое заграждение переменной плавучести на нефтяных морских платформах
VARIABLE BUOYANCY BOOM AT OIL MARINE PLATFORMS

Изобретение относится к области экологии, в частности к гидротехническим сооружениям, предназначенным для ограждения участка водной поверхности с целью предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов.
Утечка нефти или нефтепродукта при нарушении герметичности трубопроводов, емкостей и механизмов на нефтяных морских платформах представляет огромную экологическую опасность, наносит большой материальный ущерб компании в виде затрат на локализацию разливов, ликвидацию их последствий, штрафов и т.п. В связи с этим необходима разработка и внедрение превентивных мер по локализации разливов, а также мер, позволяющих максимально оперативно реагировать на факт такой утечки. Особенно актуально эта задача стоит в зимнее время, в период ледостава, когда наличие льда и снега на поверхности водоема зачастую делает невозможным своевременное визуальное обнаружение утечки, а также использование любых серийно выпускаемых боновых конструкций для локализации разливов.
Из уровня техники известно всплывающее боновое заграждение (www.northsea.ru, изготовленное по ТУ-4834-011-20504853-1998), состоящее из 10-метровых секций, выполненных из износостойкого полиэфира, покрытого нефтехимстойким ПВХ. Каждая секция снабжена впускными невозвратными клапанами и травяще-предохранительными клапанами.
Недостатком такого бонового заграждения является неспособность удерживать заданную форму под воздействием ветра или течения, низкая прочность мягкой тканевой оболочки, длительное время приведения в рабочее положение из режима ожидания и наоборот.
Известно всплывающее боновое заграждение (патент РФ №147605, МПК Е02В 15/06, опубликовано 10.11.2014 г.), включающее эластичную надувную оболочку, выполненную из отдельных секций, герметично связанных между собой соединительными устройствами в виде камлока, а также источник сжатого газа и затвор для сброса рабочего давления, причем внутреннее пространство секций выполнено единым, для чего соединительные устройства снабжены переходным отверстием, а источник сжатого газа соединен с передним концом первой секции, имеющей фиксирующее устройство в виде лебедки.
Недостатком данного технического решения является сложность изготовления боновых заграждений, выполненных в виде отдельных секций, а также недостаточная надежность в эксплуатации, обусловленная соединениями секций между собой.
Известно боновое заграждение переменной плавучести (патент РФ №2221109, МПК Е02В 15/04-06-08, опубликовано 10.01.2004 г.), содержащее последовательно соединенные между собой и прикрепленные к якорям герметичные цилиндрические секции, выполненные из металлических труб, сообщающиеся полости которых подключены к источнику сжатого воздуха или газа посредством рукавов, имеют на концах патрубки с заглушками, а полости секций дополнительно подключены к насосу для подачи в них воды, при этом каждая секция в верхней части снабжена двумя металлическими гребнями, в которых расположены трубопроводы, соединенные с подогревающим устройством, соединенном также с полостями секций. Между гребнями размещена площадка, на которой установлена надувная подушка. К нижней поверхности каждой секции напротив площадки прикреплен балласт, к нижней части каждой секции прикреплена металлическая полоса, а по бокам каждой секции установлены понтоны.
Недостатком данного бонового заграждения является сложность технологического выполнения отдельных секций, недостаточная эксплуатационная надежность вследствие наличия межсекционных соединений и наличия двух линий - гидравлической и пневматической.
Наиболее близким техническим решением является боновое заграждение переменной плавучести (патент РФ №2599560, МПК Е02В 15/00, опубликовано 10.10.2016 г.), включающее гибкую трубу, прикрепленную вдоль стального троса, закрепленного на противоположных берегах реки. Один конец трубы негерметичен и сообщается с водной массой реки. Другой конец заглушен и снабжен штуцером, к которому присоединен посредством шланга воздушно-вакуумный насос.
Недостатком такого бонового заграждения является возможность использования только в водотоках (реках).
Задачей настоящего изобретения является обеспечение простой, надежной, круглогодичной защиты водного пространства от разлива нефти и нефтепродуктов.
Технический результат настоящего изобретения заключается в предотвращении растекания нефтепродуктов вокруг нефтяных морских платформ.
Технический результат достигается боновым заграждением переменной плавучести, включающим гибкую трубу, смонтированную на несущем элементе, снабженную снаружи по всей длине в своей верхней части двумя рядами гребнеобразных эластичных элементов, а в нижней части - одним рядом таких элементов.
В отличие от прототипа гибкая труба закольцована и разделена на отдельные секции, в каждой из которых находится герметизирующий поршень из эластичного материала, полностью перекрывающий внутреннее сечение секции, причем один конец каждой секции имеет сообщение с водной массой, другой конец снабжен штуцером, к которому присоединен посредством шланга воздушно-вакуумный насос.
Согласно изобретению несущий элемент выполнен в виде жесткого каркаса, к которому гибкая труба прикреплена посредством тросов, причем жесткий каркас прикреплен к буровой платформе.
Согласно изобретению герметизирующий поршень выполнен в виде одного или двух шаров, изготовленных из полиуретана.
Согласно изобретению между верхними гребнеобразными эластичными элементами проложен подогревающий электрокабель.
Согласно изобретению в одном конце секции размещен фильтрующий элемент.
Согласно изобретению гибкая труба выполнена из полиэтилена, а гребнеобразные эластичные элементы - из эластичного материала.
Согласно изобретению гибкая труба снабжена балластными элементами.
Технический результат достигается за счет закольцованной гибкой трубы, состоящей из отдельных секций прикрепленных системой тросов к жесткому металлическому каркасу, смонтированному концентрично на опорах платформы. Каркас изготовлен из уголков или труб и служит для общего центрирования заграждения вокруг платформы. Тросы обеспечивают гибкую связь секций бонового заграждения с жестким каркасом, необходимую для возможности повторения заграждениями контура крупных волн. Более мелкие волнения компенсируются гребнеобразными элементами заграждений.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1. представлена принципиальная схема бонового заграждения переменной плавучести, на фиг. 2. - увеличенный фрагмент секции гибкой трубы.
Боновое заграждение переменной плавучести (фиг. 1, 2) содержит гибкую трубу 1, замкнутую в кольцо вокруг объекта, представляющего источник разлива нефти или нефтепродуктов, например буровой платформы 2. Гибкая труба 1 разделена на секции и прикреплена тросами 3 к жесткому металлическому каркасу 4, который, в свою очередь, закреплен к буровой платформе 2, причем в конце каждой секции в нижней части гибкой трубы 1 имеется сообщение с водной массой моря через отверстие 5, в противоположном конце в верхней части гибкой трубы - штуцер 6, к которому присоединен посредством шланга 7 воздушно-вакуумный насос (на чертеже не показан), в полости каждой секции гибкой трубы 1 находится герметизирующий поршень 8, выполненный в виде одного или двух шаров из эластичного материала, полностью перекрывающих внутреннее сечение секции гибкой трубы 1. Гибкая труба 1 по всей длине снабжена в своей верхней части двумя рядами гребнеобразных эластичных элементов 9, а в нижней части - одним рядом таких элементов 10. В конце каждой секции гибкой трубы 1 размещен фильтрующий элемент 11. Между верхними гребнеобразными эластичными элементами 9 проложен подогревающий кабель 12. Гибкая труба 1 снабжена балластными элементами 13.
Принцип работы бонового заграждения переменной плавучести заключается в регулировании ее плавучести в зависимости от режима работы. В режиме ожидания гибкая труба 1 бонового заграждения находится в затопленном состоянии. Для всплытия бонового заграждения, т.е. приведения в рабочее положение, необходимо вытеснить воду из полости трубы, для чего в трубу воздушно-вакуумным насосом закачивается воздух, который с помощью герметизирующих шаров 8 выдавливает воду в море через сливные отверстия 5 в секциях трубы. Гибкая труба бонового заграждения начинает всплывать и локализует на поверхности воды разливающийся продукт. Для перевода бонового заграждения в режим ожидания воздух из полости секций трубы откачивается воздушно-вакуумным насосом, из-за создающегося при этом разрежения вода начинает заполнять секции гибкой трубы через фильтрующие элементы 11, и гибкая труба плавно опускается вниз. Герметизирующие шары 8 при том перемещаются в сторону воздушно-вакуумного насоса.
Осенью, до наступления ледостава, гибкая труба бонового заграждения заблаговременно затапливается. После наступления ледостава гибкая труба может быть поднята или продолжать находиться в затопленном состоянии. При всплытии гибкая труба плотно прилегает ко льду. Возможные перепады в толщине льда компенсируются способностью полиэтиленовой трубы изгибаться, а мелкие неровности нижней поверхности льда компенсируются верхними эластичными гребнеобразными элементами. Таким образом, боновое заграждение надежно устраняет возможность растекания нефти подо льдом.
Весной, для предотвращения разрушения во время ледолома устройство необходимо затопить, т.е. перевести в режим ожидания. На случай примерзания гребнеобразных элементов ко льду предусмотрен их обогрев с помощью подогревающего электрокабеля, проложенного между верхними гребнеобразными элементами.
Приведение бонового заграждения в рабочее положение возможно оператором с платформы дистанционно или автоматически по сигналу об утечке.
Боновое заграждение переменной плавучести обеспечивает:
- оперативное развертывание или приведение в рабочее положение, которое определяется только производительностью воздушного насоса, а при затоплении не требуются плавсредства для стравливания воздуха из каждой отдельной секции через клапана;
- прочность и простоту конструкции;
- надежность и долговечность эксплуатации;
- возможность всесезонного использования бонового заграждения даже при наличии ледового покрова;
- устойчивость системы за счет жесткости несущей конструкции.
Таким образом, простота конструкции, оперативность ее приведения в рабочее положение обеспечивают высокую надежность бонового заграждения и эффективность работы в условиях нефтяных морских платформ при любых погодных условиях.