Особенности ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в открытых акваториях

Н.Р. Корнилина

ГК Терра Экология

Журнал "Экология производства" май 2015.

   В современных требованиях к экологической безопасности при нефтедобыче большое внимание уделяется мерам по минимизации экологического ущерба от аварийных ситуаций. Рассмотрим методы ликвидации последствий таких аварий.

Причины разливов нефтепродуктов

   Причины разливов нефтепродуктов обусловлены в первую очередь изношенностью инфраструктуры нефтепроводов, большой их протяжённостью, в том числе в суровых условиях Севера Европейской части России и Сибири, несанкционированными врезками и несовершенством технологий переработки нефти. При этом последствия использования многих методов ликвидации аварийных разливов нефти не до конца изучены или их применение приводит к нарушениям Федерального закона от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и Федерального закона от 21.12.1994 № 68-ФЗ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (ред. от 08.03.2015).

   Нефтеразливы особенно опасны на водных территориях, так как нефтепродукты быстро распространяются по водной поверхности и занимают большие площади. Чтобы свести возможный экологический вред к минимуму, меры по реагированию на такие разливы следует принимать в кратчайший срок. Технологии ликвидации разлива должны обеспечивать безопасность персонала, качественную зачистку территории и практическую выполнимость операций.

   Для ликвидации разливов нефти и защиты побережий обычно применяют механический сбор (использование боновых заграждений и скиммеров), сжигание на месте, применение диспергентов, естественное выветривание нефтепродуктов (ограничивается мониторингом состояния разлива).

Анализ технологий ликвидации аварийных разливов

   Анализ технологий ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов и методов защиты прибрежных районов показал:

• оптимальным и наиболее безопасным способом в условиях открытой воды является использование боновых заграждений и скиммеров;
• сжигание на месте не соответствует требованиям российского законодательства, которое содержит ряд ограничений использования открытого огня;
• диспергенты, сертифицированные для использования в России на сегодняшний день, неэффективны в холодных водах. Кроме того, чёткий алгоритм вовлечения диспергентов в операции ликвидации разливов нефти законодательно не установлен;
• естественное выветривание разливов нефтепродуктов в большинстве случаев чревато экологическими проблемами (острое токсическое воздействие на живые организмы) и возможно только при разливах газового конденсата и нафты.

   Таким образом, на сегодняшний день использование боновых заграждений и скиммеров является единственно возможным способом защиты побережий, чувствительных к разливам нефти.

Средства локализации и ликвидации разлива нефти

   Для локализации разлива нефти (нефтепродуктов) используют боновые заграждения, которые концентрируют очаг разлива, предотвращают дальнейшее загрязнение близлежащих территорий и облегчают отвод загрязнений от экологически уязвимых районов.

   Механический сбор нефтепродуктов после локализации необходимо проводить в первые часы после разлива, пока слой нефти остаётся довольно толстым. Для сбора нефтеразлива применяют скиммеры-нефтесборщики, которые собирают разлившуюся нефть непосредственно с поверхности воды.

Скиммеры-нефтесборщики по принципу работы делятся на два типа: пороговые и олеофильные.

   Пороговые скиммеры собирают нефтеразливы за счёт перетекания поверхностного слоя нефтепродуктов через порог скиммера, установленный ниже уровня разлива. Собранная смесь впоследствии накапливается в ёмкостях на судах или в отдельно плавающих резервуарах и содержит более 70% воды. Это затрудняет технологические процессы ликвидации разлива, так как всегда необходимо учитывать не только потребность в большом объёме ёмкостей для обводнённого нефтепродукта, но и сложности утилизации и транспортировки таких объёмов собранной смеси. Кроме того, при разрыве пятна разлива нефтепродуктов возникают трудности с перетаскиванием порогового скиммера и невозможна его эксплуатация даже при небольших волнах.

Следовательно, в силу особенностей применения пороговые скиммеры эффективны только при малых разливах и на спокойной воде.

Олеофильные скиммеры - принцип работы

Более эффективными считаются олеофильные скиммеры. Они зарекомендовали себя благодаря высокой производительности сбора, качественной очистке воды от нефтепродуктов, а также низкому содержанию воды в собранном нефтепродукте. Работа олеофильных скиммеров основана на адгезии нефтепродуктов к движущемуся элементу. Плавающие на поверхности воды нефтепродукты притягиваются к движущемуся элементу (щётке, диску, барабану и т.д.), с которого удаляются с помощью специальных маслосъёмников (рис. 1). Затем собранный нефтепродукт откачивается в приёмную ёмкость.

   В данном случае рабочим элементом является олеофильная щётка, к которой избирательно прилипает только нефтепродукт, вода же просто с неё стекает.

Особенности олеофильных скиммеров

   Олеофильные скиммеры предназначены для ликвидации средних и крупных разливов и обладают рядом следующих особенностей:

1. Благодаря высокой производительности скиммеров осуществляется оперативный сбор разливов нефти и не допускается распространение загрязнений на большие расстояния.

   В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению объёмов добычи нефти на платформах в морях и океанах, соответственно возрастает потребность в мощном оборудовании для ликвидации крупных разливов. Высокопроизводительные скиммеры, как правило, монтируются на краю больших суден или пирсов и дополняются специальным краном для развертывания рукавов отвода нефтепродукта от головы скиммера в промежуточную ёмкость (рис. 2). Подобные модели комплектуются самыми производительными и надёжными насосами из существующих.

2. Высокое качество собранного нефтепродукта (до 98%) облегчает дальнейшие операции с ним: хранение, транспортировку, утилизацию.

3. Специальные габариты корпуса скиммера позволяют эффективно выполнять операции по ликвидации разлива при резких порывах ветра и волнах. Устойчивость нефтесборщика при его эксплуатации в открытом водном пространстве зависит от размеров корпуса скиммера и соответственно от его парусности.

4. Наличие специальной защиты корпуса от мусора, плавающего льда и ледяной шуги обеспечивает работу скиммера без ущерба оборудованию, что даёт возможность использовать его в сложных погодных условиях и при низких температурах.

5. Широкий диапазон производительности – от 15 до 600 м³ нефтепродуктов в час позволяет подобрать оптимальную модель в зависимости от масштабов производства и размеров вероятных нефтеразливов.

6. Возможность применения различных насадок (щёток, дисков, барабанов) в зависимости от характеристик собираемых нефтепродуктов и условий эксплуатации. Щётки предназначены для нефтепродуктов средней и сильной вязкости, при этом объём воды в собираемой эмульсии не превышает 4%. Диски и барабаны используются для сбора нефтепродуктов малой и средней вязкости, собирая при этом не более 2% воды.

7. Система дистанционного управления скиммером сокращает численность персонала и гарантирует его безопасность. С помощью беспроводного пульта один оператор может полностью, качественно и быстро убрать весь разлив, находясь на берегу или судне и не подвергаться никаким рискам для жизни.

8. Корпус скиммеров выполнен из высококачественного алюминия морского класса, который обладает устойчивостью к нефти и её производным, различным химическим веществам и морской воде. Речная и морская вода имеют ярко выраженные корродирующие свойства, поэтому материал корпуса нефтесборщиков должен отличаться сопротивлением к среде.

9. Широкая комплектная вариативность нефтесборщиков позволяет использовать различные системы для сбора нефти – с оптимальной комплектацией для определённых условий. Например, для ликвидации разливов высоковязких нефтепродуктов в шланги скиммера могут быть встроены специальные кольца с впрыском воды, чтобы уменьшить трение и увеличить ресурс шланга.

   Таким образом, особенности олеофильных скиммеров позволяют не только эффективно собирать нефтепродукты в акваториях, но и сокращать общие затраты на ликвидацию аварийных нефтеразливов. Например, затраты на транспортировку и утилизацию больших объёмов собранного нефтепродукта, оплату труда многочисленного персонала, закупку дополнительных судов, резервуаров, инструментов и др.

   Следует отметить, что результаты ликвидации чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефтепродуктов на водоёмах, напрямую зависят от рационального выбора оборудования.