Метод ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в районах разработки нефтегазовых месторождений на морском мелководном шельфе Российский патент 2023 года по МПК C02F3/00 E02B15/08 

На всех стадиях разработки месторождения возможны аварийные разливы нефти. Источниками нефтезагрязнения могут быть буровые скважины различного назначения (поисковые, разведочные, параметрические и т.д.), нефтепромыслы (эксплуатационные скважины, внутрипромысловые трубопроводы, пункты подготовки нефти для дальнейшей транспортировки) и т.д. Наиболее сильное загрязнение происходит при разведочном бурении, когда вскрывается нефтепродуктивный пласт. В таких случаях скважина часто начинает фонтанировать, что приводит к загрязнению окружающей среды пластовыми флюидами (нефть, газоконденсат, пластовые воды с растворенными углеводородами). [1]

(http://agz.edu.kz/public/uploads/BIBL_RMEB/likvidasya_nefterazlivov.pdf Ликвидация чрезвычайных ситуации при разливе нефти и нефтепродуктов на воде и суше. Учебное пособие).

Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Независимо от характера аварийного разлива нефти и нефтепродуктов (ННП) первые меры по его ликвидации должны быть направлены на локализацию пятен во избежание распространения дальнейшего загрязнения новых участков и уменьшения площади загрязнения.

Основными средствами локализации разливов ННП в акваториях являются боновые заграждения. Их предназначением является предотвращение растекания нефти на водной поверхности в случае аварии, уменьшение концентрации нефти для облегчения процесса уборки, а также отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов. [2]

(http://secuteck.ru/articles2/prom_sec/avariynie_razlivi

Аварийные разливы нефти: средства локализации и методы ликвидации,

Всплывающие боновые заграждения (ВБЗ)устанавливаются единожды на много лет. После установки из них дистанционно выпускается воздух, боны ложатся на грунт и не препятствуют судоходству. В случае необходимости в боновое заграждение с причала дистанционно подается воздух, боны всплывают и на поверхности приобретают заданную форму. Комплекс, находясь на дне, не изнашивается, круглосуточно готов к работе и летом и зимой. Кратность использования не ограничена. Всплывающие боновые заграждения могут быть установлены как в пресной, так и в морской воде.

Всплывающие боновые заграждения (ВБЗ) различаются по использованию на аварийные и рабочие.

Аварийные - находящиеся на дне и поднимаемые на поверхность только в случае аварии. Каждая секция такого бона снабжена впускными невозвратными клапанами и травяще-предохранительными клапанами. Чтобы, после ликвидации аварии, положить такой бон на грунт, нужно с борта плавсредства выпустить газ из каждой секции последовательно.

Рабочие - всплывающие боновые заграждения, находящиеся на дне и поднимаемые для ограждения танкера при погрузке (судна при бункеровке).[3]

(https://studopedia.ru/21_23088_avariynie-bonovie-zagrazhdeniya-naduvnie.html Аварийные боновые заграждения (надувные).

Из области техники известны различные конструкции бонов и способы заграждений для локализации разливов нефти в водоемах.

Известна полезная модель №147605, опубликовано: 10.11.2014 бюл. №31 «Всплывающее боновое заграждение».[4]

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для ограждения участка водной поверхности с целью предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов. Заграждение имеет надувную оболочку, состоящую из секций. Секции герметично соединены камлок-соединениями, имеющими отверстия для соединения полостей секций в единое внутреннее пространство. Заграждение имеет компрессор, соединенный трубопроводом с передним концом первой секции. Для сброса рабочего давления перед затоплением заграждения имеется затвор. Заграждение с помощью растяжек закреплено на берегах водоема. На переднем конце заграждения имеется лебедка для фиксации этого конца на глубине h перед подъемом заграждения. Задний конец заграждения закреплен с помощью анкера. Для затопления заграждения конец последней секции снабжен грузом для удержания этого конца вблизи поверхности водоема после всплытия заграждения.

Известно изобретение №2 221 109 Опубликовано: 10.01.2004 Бюл. №1 «Боновое заграждение переменной плавучести» [5].

Изобретение относится к охране окружающей среды при технической эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов и может быть использовано для локализации и сбора пятна нефти или нефтепродукта, в том числе мощного его потока на проточном водоеме, преимущественно реке. Возможно использование изобретения вокруг морских и речных нефтеналивных терминалов, а также водозаборных устройств.

Боновое заграждение (БЗ) состоит из шарнирно соединенных между собой цилиндрических секций, выполненных из металлических труб, имеющих заглушки. На каждой кроме конечной размещены патрубки для присоединения полостей секций к соответственно компрессору и насосу для подачи воды, а также для присоединения трубопроводов, проходящих через секции, к подогревающему устройству. В верхней части симметрично относительно ее продольной оси расположены два полых гребня, расположенных вдоль на расстоянии друг от друга. В поперечном сечении имеют треугольный профиль. На площадке по всей длине бонового заграждения закреплена надувная подушка, в верхней части которой размещены слои толстого поролона, к которому пристегнуты сорбирующие маты. Для большей устойчивости на волне и при штормовом ветре могут иметь балласты, прикрепленные к их нижним поверхностям напротив площадки или понтоны, изготовленные из труб. Полости понтонов закольцованы с полостями (БЗ).

Известно изобретение №2 646 896, опубликовано: 12.03.2018, бюл. №8 «Боновое заграждение переменной плавучести на нефтяных морских платформах» [6], выбранное нами в качестве прототипа.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для ограждения участка водной поверхности с целью предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов. Боновое заграждение переменной плавучести включает 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. Гибкая труба закольцована и разделена на отдельные секции. В каждой секции находится герметизирующий поршень из эластичного материала, полностью перекрывающий внутреннее сечение секции. Один конец каждой секции имеет сообщение с водной массой, другой конец снабжен штуцером, к которому присоединен посредством шланга воздушно-вакуумный насос

Недостатком описанных изобретений является ограниченный функционал, обеспечивающий локализацию аварийного выброса нефти и нефтепродуктов в акваторию и в некоторых случаях частичную ликвидацию, так как полностью ликвидировать нефтяное загрязнение невозможно.

Согласно п. 8 «Правил организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации» (утв. постановлением Правительства РФ от 15 апреля 2002 г. N 240) должны быть выполнены мероприятия по ликвидации последствий разливов, при этом указанные работы могут считаться завершенными при достижении допустимого уровня остаточного содержания нефти и нефтепродуктов (или продуктов их трансформации) в почвах и грунтах, донных отложениях водных объектов [7].

(РД 52.24.609-2013 Руководящий документ. Организация и проведение наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях водных объектов. Дата введения 2013-09-02).

Очевидно, что стабильное функционирование природной экосистемы возможно лишь при сохранении условий воспроизводства биоресурсов. Это условие может выполняться конструированием искусственных систем, обеспечивающих максимальную скорость реабилитации нарушенного участка. Экологический баланс экосистемы определяется соотношением его приходной и расходной частей и базируется на принципах сохранения вещества и энергии.

Вероятность возникновения разливов нефти велика, и это подразумевает комплексное реагирование и борьбу с разливами нефти различными средствами. Своевременная и качественная борьба с разливами нефти может существенно снизить размеры экологического и экономического ущерба. Серьезные разливы нефти невозможно предугадать заранее, однако, в случае возникновения разливов, борьба с ними должна производиться всеми возможными и целесообразными методами локализации и ликвидации.[8]

(https://ecoportal.su/public/zagryazn/view/601.html Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти.)

В случае аварийной утечки нефтепродуктов с буровой платформы попавшая в воду нефть вызывает грубое нарушение характеристик водной среды, пагубно влияет на водную флору и фауну. Экологические последствия при этом носят трудно учитываемый характер, поскольку нефтяное загрязнение нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе.

Задачей нашего изобретения является создание метода, обеспечивающего экологическую безопасность и реабилитацию экосистемы в районах морской нефтедобычи, а также возможность экстренного реагирования и локализации загрязненного участка при аварийном разливе нефти и нефтепродуктов с буровой платформы, установленной на морском мелководном шельфе, обеспечение компенсационных мероприятий, обуславливающих максимальную скорость восстановления нарушенного биоценоза.

Решение поставленной задачи реализуется в создании комплекса, состоящего из цепи всплывающих бонов и искусственных биотопов,

обеспечивающего локализацию и ликвидацию загрязнения, очищение и восстановление нарушенного биоценоза.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к методам комплексного решения ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в районах разработки нефтегазовых месторождений на морском мелководном шельфе.

Сущность метода иллюстрируется на фиг. 1. Всплывающие боны (можно использовать конструкции, известные из уровня техники) состоят из надувных секций. Секции герметично соединены, образуя цепь (1), и имеют отверстия из одной секции в другую, через которые нагнетается воздух поочередно во все секции компрессором в аварийной ситуации, что обеспечивает всплытие бонового заграждения для локализации разлива. Компрессор находится на буровой платформе и соединен трубопроводом (2) с передним концом первой секции. Длина его зависит от глубины, на которой установлена нефтяная платформа. После ликвидации загрязнения для затопления секции бонов заполняются водой, вытесняющей воздух. Боны уложены в железобетонный желоб (3), установленный на дне моря кольцом вокруг буровой платформы (4) на расстоянии со всех сторон не менее 50 м от края платформы, обустроенной на морском мелководном шельфе.

К вмонтированным в желоб ушкам (5) через каждые 10 м привязаны одним концом канаты (6) и рифовые конструкции - искусственные биотопы (7). Другой конец каната перпендикулярно прикреплен за секцию бона для фиксации цепи вокруг платформы, длина его зависит от глубины, на которой установлена нефтяная платформа. Биотопы состоят из коллекторов из пропиленового каната, верхняя часть которого крепится к пластиковому бую для поддержания биотопа в вертикальном положении. В коллектор вплетены пучки полипропиленовых волокон и мононитей из витого полипропиленового каната, выполняющие роль искусственного субстрата, подходящего для заселения и жизнедеятельности морских организмов, которые закреплены узлом. В данном случае мы используем искусственный биотоп, запатентованный нами. (Полезная модель №190503, опубликовано: 02.07.2019 Бюл. №19) [9].

При аварийном разливе нефтепродуктов с буровой платформы включается компрессор, который нагнетает воздух в боновые секции, что обеспечивает всплытие бонового заграждения вокруг нефтедобывающей платформы, предотвращающего распространение и растекание нефтяного пятна, способствующее облегчению ликвидации разлива, осуществляемую любым известным способом.

Методы ликвидации аварийных разливов нефти:

-химические методы:

-физико-химические методы (промывка, дренирование, сорбция);

-биологические методы (биоремедиации и фиторемедиации);

-термический метод.

После ликвидации разлива и удаления пятен нефти компрессор нагнетает воду в боновые секции, тем самым вытесняет воздух, что способствует погружению бонов на дно, где посредством водолазов происходит укладка секций в железобетонное ложе.

Но даже с указанными методами достигнуть хороших результатов очистки на местах нефтяных аварий довольно затруднительно. И как бы тщательно не происходила ликвидация разлива нефтепродуктов и удаление пятен, некоторое количество загрязнений остается на поверхности и со временем продукты их трансформации рассеиваются в толще воды и оседают на дно.

Искусственные биотопы, закрепленные по всему периметру железобетонного ложа, продолжат процесс очищения экосистемы. Морская мелиорация, осуществляемая искусственными биотопами, способствует снижению уровня загрязненности в этих районах за счет обрастателей-биофильтраторов, поселяющихся на биотопах, обеспечивает сохранение биоразнообразия, повышение самоочищающей способности и устойчивости экосистемы к стрессам, вызванным антропогенным воздействием.

Таким образом, предлагаемое изобретение «Метод ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в районах разработки нефтегазовых месторождений на морском мелководном шельфе» реализуется в создании комплекса, осуществляющего экстренное реагирование и локализацию боновыми заграждениями загрязненного участка, удаление загрязнения, морскую мелиорацию, направленного на защиту от деформации структуры биоценоза и реабилитацию экосистемы в районах разработки нефтегазовых месторождений на морском мелководном шельфе. Это позволит ликвидировать последствия аварийного нефтяного разлива и создать условия воспроизводства биоресурсов.

Использованные источники.

1. http://agz.edu.kz/public/uploads/BIBL_RMEB/likvidasya_nefterazlivov.pdf Ликвидация чрезвычайных ситуации при разливе нефти и нефтепродуктов на воде и суше Учебное пособие

2. http://secuteck.ru/articles2/prom_sec/avariynie_razlivi

Аварийные разливы нефти: средства локализации и методы ликвидации

3. https://studopedia.ru/21_23088_avariynie-bonovie-zagrazhdeniya-naduvnie.html

Аварийные боновые заграждения (надувные)

4. Полезная модель №147605, опубликовано: 10.11.2014 бюл. №31 «Всплывающее боновое заграждение».

5. Изобретение №2 221 109 Опубликовано: 10.01.2004 Бюл. №1 «Боновое заграждение переменной плавучести»

6. Изобретение №2 646896, опубликовано: 12.03.2018, бюл. №8 «Боновое заграждение переменной плавучести на нефтяных морских платформах».

7. РД 52.24.609-2013 Руководящий документ. Организация и проведение наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях водных объектов. Дата введения 2013-09-02.

8. https://ecoportal.su/public/zagryazn/view/601.html

Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти.

9. Полезная модель №190503, опубликовано: 02.07.2019 Бюл. №19

«Искусственный биотоп».

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к методам комплексного решения ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в районах разработки нефтегазовых месторождений на морском мелководном шельфе. Способ включает экстренное реагирование и локализацию боновыми заграждениями загрязненного участка, удаление загрязнения, морскую мелиорацию. Боны уложены в железобетонный желоб, установленный на дне моря кольцом вокруг буровой платформы на расстоянии со всех сторон не менее 50 м от края платформы. К вмонтированным в желоб ушкам через каждые 10 м прикреплены рифовые конструкции - искусственные биотопы и канаты, другой конец которых закреплен перпендикулярно с секцией бона. Технический результат: ликвидация последствий аварийного нефтяного разлива, повышение эффективности очистки на местах нефтяных аварий, увеличение скорости восстановления нарушенного биоценоза. 1 ил.

Метод ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в районах разработки нефтегазовых месторождений на морском мелководном шельфе, включающий экстренное реагирование и локализацию боновыми заграждениями загрязненного участка, удаление загрязнения, морскую мелиорацию, отличающийся тем, что боны уложены в железобетонный желоб, установленный на дне моря кольцом вокруг буровой платформы на расстоянии со всех сторон не менее 50 м от края платформы, при этом к вмонтированным в желоб ушкам через каждые 10 м прикреплены рифовые конструкции - искусственные биотопы и канаты, другой конец которых закреплен перпендикулярно с секцией бона.