Введение
В результате производственной деятельности нефтяных компаний на территории Республики Коми значительно возрос риск загрязнения окружающей природной среды. Наибольший ущерб природе был нанесен в результате аварии, происшедшей в 1994 году на нефтепроводе Возей-Головные сооружения, когда значительные площади были залиты нефтью. Возникла угроза попадания нефти в реку Колва и далее – в реку Печора, которая является главной водной артерией северо-востока европейской части России и играет важнейшую роль в жизни населения этого региона.
Основные задачи двухуровневой системы
С целью предотвращения нефтяного загрязнения реки Печора и ее притоков – рек Уса и Колва для нефтяной компании «Коминефть» специалистами предприятия «Природа» была спроектирована и создана двухуровневая система защиты. Главные элементы системы (рисунок 1):
Первый уровень – комплекс локализационных сооружений на ручьях
Второй уровень – комплекс локализационных сооружений и технических средств на реке Колва.
Основными задачами двухуровневой системы являются:
Локализация нефтяного загрязнения, попавшего в водотоки в результате аварий на нефтепроводах.
Сбор уловленной локализационными сооружениями нефти.
Транспортировка собранной нефтесодержащей жидкости до места ее утилизации.
Очистка собранной нефтесодержащей жидкости и закачка нефти в нефтепровод.
Рисунок 1.
Первый уровень системы защиты
К первому уровню относятся гидрозатворы, гидроловушки, боновые заграждения в устьях ручьев.
Гидрозатворы – это специальные гидротехнические сооружения на небольших водотоках (ручьях), протекающих через территорию нефтяных промыслов, в местах возможного попадания нефти в результате аварии на нефтепроводе (рисунок 2) . Такие сооружения, как в капитальном, так и во временном исполнении эксплуатируются в ОАО «Коминефть» практически с начала работ по добыче нефти в этом регионе.
Рисунок 2
Основными их недостатками являются:
большие затрат на строительство;
высокие текущие расходы по содержанию;
существенное техногенное воздействие на берега и русло водотока в местах строительства этих гидротехнических сооружений.
Гидроловушки – более простое, но не менее эффективное сооружение, разработанное специалистами предприятия «Природа» с целью снижения затрат на строительство и для уменьшения негативного воздействия на окружающую среду (рисунок 3) .
Двухрядные боновые заграждения установлены на устьях потенциально опасных с точки зрения нефтяного загрязнения ручьев. Здесь же на берегу на специально подготовленных площадках развернуты переносные быстросборные емкости объемом 7 м3 и предусмотрено место для размещения мобильных скиммерных установок (перистальтических и вакуумных).
Рисунок 3
Второй уровень системы защиты
Второй уровень системы защиты располагается на реке Колва и включает в себя 8 единиц специализированных судов и несколько рядов боновых заграждений различной модификации общей длиной 1700 м, установленных на реке (рисунок 4). Технические средства второго уровня расположены в том месте реки, ниже которого уже отсутствуют объекты нефтедобычи, и обеспечивают улавливание нефти в случае аварий на нефтепроводах, пересекающих реку во многих местах выше по течению. Кроме того, второй уровень защиты страхует первый уровень в случаях крупной аварии, когда локализующие сооружения первого уровня не могут в полном объеме сдержать разлитую нефть. Боновые заграждения второго уровня устанавливаются на реке Колва в местах впадения ручьев, протекающих через территорию нефтяных промыслов. Расстановка боновых заграждений второго уровня такова, что в случае аварии река Колва перекрывается ими полностью по всей ширине.
Основным элементом технических средств второго уровня системы является судно-нефтесборщик, которое устанавливается на реке специальным буксирным катером. Судно-нефтесборщик спроектировано и построено на Астраханском судостроительном заводе.
Рисунок 4
Судно-нефтесборщик оснащено дизельной электростанцией мощностью 50 киловатт, пароустановкой для разогрева собранной нефтесодержащей жидкости, емкостями для размещения нефтесодержащей жидкости объемом 60 м3, насосом для перекачки нефти производительностью до 270 м3 в час. Приемная емкость судна-нефтесборщика в нерабочем состоянии закрыта поплавковым клапаном. В этом случае уровень воды в приемной емкости совпадает с уровнем воды в реке. Когда необходимо начать прием загрязненной нефтью воды из емкости откачивается часть воды, поплавковый клапан приоткрывается, и загрязненная вода начинает поступать в приемную емкость.
Следующими элементами технических средств системы являются:
- две транспортные баржи для размещения уловленной нефтесборщиком нефтесодержащей жидкости;
- вспомогательная баржа, на которой установлены дополнительная аварийная дизельная электростанция, емкости для топлива и помещение для отдыха персонала;
- баржа с оборудованием для немедленного реагирования на аварийный разлив (аварийная баржа). Баржа укомплектована 4 переносными быстросборными емкостями, скиммером «Дезми-терминатор», мобильными скиммерными установками, а также вспомогательным оборудованием. На барже размещаются до 500 метров боновых заграждений различной модификации, установлено бытовое помещение для персонала;
- баржа, оснащенная насосом производительностью 32 м3 в час для перекачки нефтесодержащей жидкости из транспортной баржи на комплекс по очистке и переработке жидких нефтяных шламов.
В случае необходимости перемещение указанных выше несамоходных судов осуществляется буксирным катером. Кроме того, имеются еще три катера, один из которых предназначен для установки якорей и боновых заграждений, два других обеспечивают доставку персонала и, при необходимости, дополнительного оборудования к месту работ по ликвидации аварии.
В непосредственной близости от места установки судна-нефтесборщика расположен технологический причал, обеспечивающий разгрузку нефтесодержащей жидкости из емкостей транспортных барж. Подходящий к причалу нефтепровод и паропровод позволяет предварительно подогреть собранную нефтесодержащую жидкость в емкостях транспортной баржи, а затем откачать ее на комплекс по очистке и переработке жидких нефтяных шламов, который находится на расстоянии 500 метров от технологического причала.
Обслуживание первого уровня системы защиты осуществляется 6 специалистами, которым приданы 3 автомобиля вакуум-бочки, в случае необходимости грузовым автомобилем может быть доставлено дополнительное оборудование и боновые заграждения. На втором уровне осуществляется круглосуточное поддержание в готовности технических средств к реагированию на возможную аварию. Персонал, обслуживающий второй уровень, составляет 20 человек, из них 10 человек – экипажи катеров и персонал судна-нефтесборщика и 10 человек – бригада реагирования на нефтяные разливы.
Принцип работы двухуровневой системы
При аварии на нефтепроводе, связанной с попаданием нефти в ручей, реагирование на аварию осуществляется по следующему сценарию.
Если на ручье имеется гидрозатвор, бригада реагирования разворачивает оборудование на специально предусмотренной площадке и выполняет работы по сбору разлившейся нефти, локализованной гидрозатвором.
В случае отсутствия гидрозатвора на ручье и невозможности из-за бездорожья локализации нефти бонами в непосредственной близости от места ее попадания в ручей, бригада реагирования следует на катере вместе с аварийной баржей к устью ручья, где уже установлены боновые заграждения первого уровня системы защиты. В зависимости от объема разлитой нефти, она собирается или перистальтическими насосами или скиммером «Дезми-терминатор» в переносные емкости. При большом количестве нефти, локализованной боновыми заграждениями у устья ручья, катером дополнительно доставляется транспортная баржа, в которую также закачивается собранная нефть. После завершения работ по очистке ручья от нефтяного загрязнения вся собранная нефть, находящаяся в переносных емкостях и емкостях транспортной баржи доставляется к технологическому причалу, где происходит ее откачка на комплекс по переработке жидких нефтяных шламов.
При аварии в месте пересечения нефтепровода с рекой Колва или в случае, когда в результате крупной аварии первый уровень защиты на ручьях не может обеспечить полную локализацию поступившей нефти начинает действовать второй уровень защиты. С помощью ловушек из боновых заграждений, заранее оборудованных на реке в наиболее потенциально опасных местах, улавливается часть попавшей в реку нефти, которая затем собирается скиммерами. Оставшаяся нефть локализуется боновыми заграждениями у судна-нефтесборщика и направляется в его приемное устройство, откуда нефтесодержащая жидкость откачивается в емкости судна-нефтесборщика. На период работ по ликвидации аварии бригада реагирования для полной локализации нефтяного загрязнения развертывает в районе судна-нефтесборщика дополнительные боновые заграждения, полностью перекрывающие русло реки, а также обеспечивает перекачку уловленной судном-нефтесборщиком нефти в транспортную баржу.
Усовершенствование элементов системы
Двухуровневая система защиты была задействована в ОАО «Коминефть» в 1995 году и в течение двух лет происходило усовершенствование различных ее элементов, в результате чего значительно повысилась эффективность работы системы.
Главной была проблема повышения надежности работы боновых заграждений у судна-нефтесборщика. В связи с большой скоростью течения реки Колва некоторая часть нефти проникала за боновые заграждения и не удавалось добиться полной ее локализации у судна-нефтесборщика. Экспериментальным путем была определена оптимальная конструкция боновых заграждений, которая позволила исключить пробрасывание нефти за боновые заграждения. Между первым и вторым рядами боновых заграждений, расположенных на расстоянии 0,5 метров друг от друга, находится зона так называемой «тени», в которой скорость течения существенно снижается. Поэтому часть нефти, которая быстрым течением все-таки пробрасывается за первый ряд боновых заграждений, концентрируется в зоне «тени» и с небольшой скоростью течением направляется к судну-нефтесборщику. Для того чтобы исключить загибание течением юбки второго ряда боновых заграждений вплотную к нему устанавливаются деревянные боны из стволов деревьев диаметром 20-25 сантиметров. Стволы связаны между собой цепью и имеют зазор друг между другом в 5-10 сантиметров. Юбка второго ряда боновых заграждений течением прижимается к деревянным бонам, которые погружены в воду на ? своей высоты и, этим самым, исключается ее загибание (рисунок 5).
Рисунок 5
Вторая существенная проблема, которую пришлось решать в процессе эксплуатации системы защиты – это пробрасывание течением нефти, сконцентрированной боновыми заграждениями перед приемной емкостью судна-нефтесборщика под его дном. Для преодоления этого явления было сконструировано приспособление, названное гидродинамическим крылом. Оно крепится на судне-нефтесборщике перед его приемной емкостью и позволяет устранить турбулентность водного потока и снизить скорость течения (рисунок 5). В результате этого исключается пробрасывание нефти под дном судна.
Заключение
Четырехлетняя практика эксплуатации двухуровневой системы защиты бассейна реки Печора показала ее высокую эффективность и позволила в значительной мере предотвратить негативные последствия аварий на нефтепроводах для природной среды региона.
Автор: Курченко Александр Борисович
