На правах рукописи

Куликова Ирина Сергеевна

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ ПРИ

ЛОКАЛИЗАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА

ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ НЕФТЯНЫХ

ПРОМЫСЛОВ

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (в нефтегазовой отрасли)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2013 2

Работа выполнена на кафедре машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Мерициди Ираклий Аврамович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ясашин Виталий Анатольевич, РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина доктор технических наук, доцент Горбунов Сергей Валентинович, Центр стратегических исследований гражданской защиты МЧС России

Ведущая организация: ОАО «Российская инновационная топливно-энергетическая компания»

(«РИТЭК»)

Защита состоится «25» июня 2013 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д212.200.07 в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М.Губкина по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.65, корп.1, ауд. 612.

C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа имени И.М.Губкина.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными гербовой печатью подписью просим направлять по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д. 65, корп. 1. Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, Учный совет.

Автореферат разослан «_» мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, Э.С. Гинзбург

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При эксплуатации нефтегазовых промыслов наиболее вероятным источником аварийных разливов нефти (далее разливы нефти) в акваториях являются водные переходы нефтепроводов.

Осложняющими факторами при этом являются довольно высокая скорость распространения пятна разлива и, зачастую, значительная удаленность источников разливов от мест базирования аварийно-спасательных формирований (АСФ). Современное законодательство предъявляет жесткие требования к локализации таких разливов. Согласно Постановлению Правительства РФ от 21.08.2000 г. №613 время на локализацию не должно превышать 4 часов.

Одним из путей решения проблемы, связанной со своевременной локализацией разлива, является применение дистанционного метода локализации, т.е. локализации с помощью автоматических систем, еще до прибытия сил и средств АСФ. Это метод локализации с помощью пневматического барьера (ПБ).

Несмотря на то, что за рубежом данный метод довольно широко известен и успешно применяется, в литературе не встречается сведений об его использовании на территории РФ. Анализ литературы показывает также отсутствие в России методик расчета и подбора оборудования для создания подобных установок.

Все это обуславливает актуальность проведения исследований, направленных на решение следующей научной задачи: на основе анализа особенностей локализации разливов с помощью пневматического барьера на поверхностных водных объектах нефтяных промыслов разработать методику подбора оборудования установки пневматического барьера.

Цель и задачи диссертационной работы Цель работы состоит в уменьшении времени реагирования на чрезвычайные ситуации, обусловленные разливами нефти и нефтепродуктов (ЧС(Н)) совершенствования технологии локализации разливов нефти и нефтепродуктов на основе пневматического барьера.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

исследовать, как влияют особенности распространения нефтяного пятна на поверхностных водных объектах в условиях открытой воды, битого и сплошного льда на обустройство рубежей локализации с помощью пневматического барьера;

разработать математическую модель, учитывающую режим течения газа в трубопроводе, и проверить ее адекватность;

исследовать на основе математического моделирования влияние гидрометеорологических и гидрологических условий водного объекта на конструктивные особенности и физические параметры установки пневматического барьера;

разработать методику подбора оборудования для локализации разливов нефти и нефтепродуктов с использованием пневматического барьера на поверхностных водных объектах.

Научная новизна Разработана математическая модель работы пневматического барьера, учитывающая угол наклона и режим течения газа в перфорированном трубопроводе, с помощью которой проведено исследование влияния на скорость производимого течения геометрических и режимных параметров пневматического барьера.

Разработана методика подбора оборудования для локализации разливов нефти и нефтепродуктов с использованием пневматического барьера на поверхностных водных объектах, учитывающая их гидрологические условия, природно-климатические условия их размещения, физико-химические свойства нефти.

На основании математического моделирования выявлено влияние диаметра перфорированного трубопровода на создание непрерывной линии ограждения на водной поверхности в конкретных природно-климатических и гидрологических условиях.

Практическая значимость Разработанная математическая модель, реализованная в виде программы для ЭВМ, а также результаты проведенных исследований позволяют проводить оценку влияния геометрических и режимных параметров пневматического барьера на его эффективность, что позволяет обоснованно принимать решения о применимости данной технологии в конкретных природно-климатических и гидрологических условиях.

Разработанная методика подбора оборудования для локализации разливов нефти и нефтепродуктов с использованием пневматического барьера на поверхностных водных объектах позволяет подобрать оборудование, обеспечивающее максимальную эффективность локализации, в широком диапазоне природно-климатических и гидрологических условий.

Теоретическая значимость Разработанная математическая модель и методика могут послужить основой для развития новых научных направлений в области создания пневматических барьеров, в том числе при совместном применении с сорбентами.

Методы исследования Поставленные задачи решены с использованием методов: проектного метода, определившего целостность исследования, стадии и порядок его разработки, абстрактно-логического метода, использованного для построения ситуационных моделей с использованием операции аналогии, метода математического моделирования, эмпирического метода, связанного с постановкой экспериментальной проверки адекватности математической модели.

Положения, выносимые на защиту Математическая модель работы пневматического барьера, учитывающая угол наклона и режим течения газа в перфорированном трубопроводе.

Методика подбора оборудования для локализации разливов нефти и нефтепродуктов с использованием пневматического барьера на поверхностных водных объектах.

пневматического барьера, учитывающие особенности локализации в условиях открытой воды, битого и сплошного льда, а также тип водного объекта и физико-химические свойства разлитой нефти.

Степень достоверности результатов и выводов Достоверность научных результатов подтверждена результатами собственных экспериментов и результатами работ других авторов.

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Международной научно - практической конференции «OGE/ Техника и технологии ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, средства пожаротушения объектов», (г. Москва, 2008, 2009); VIII и IX Всероссийской научно-технической конференции. «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, РГУ нефти и газа имени И.М.

Губкина, соответственно 2010, 2012 гг.); научно – технической конференции в рамках международного салона «Комплексная безопасность» «Техника и технологии предупреждения и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов»

(г. Москва, 2011 г.); научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ОАО «РИТЭК», посвященная 20-ти летию ОАО «РИТЭК» (г.

Москва, 2012 г.); 61-ой, 62-ой, 63-ой Студенческой научной конференции «Нефть и газ» (г. Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, соответственно 2007, 2008, 2009 гг.).

Реализация результатов работы Разработанная методика вошла в состав методических рекомендаций, утвержденных учебно-научным центром повышения квалификации и переподготовки руководителей и специалистов по проблемам предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных разливами нефти и нефтепродуктов (МЧС России и РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина).

Результаты работы включены в состав справочника «Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов»: Справ./И.А. Мерициди, В.Н. Ивановский, А.Н. Прохоров, И.В. Ботвинко, Дубинова И.С. и др. Под ред. И.А. Мерициди. СПб. НПО «Профессионал». 2008. – 824 с.

Публикации По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе статьи в журналах, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (129 наименований) и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков, 20 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ работ, посвященных технологиям локализации разливов нефти и нефтепродуктов на типах водных объектах, наиболее близких нефтяным промыслам РФ, проведен анализ литературы, посвященной использованию ПБ, сформулированы задачи исследования.

На основании анализа водных переходов нефтепроводов нескольких нефтегазовых компаний РФ выделены наиболее типичные поверхностные водные объекты, через которые проходят нефтепроводы. Это равнинные реки и озера. Особенностью их является то, что они в холодное время года покрываются льдом.

Выяснено, что традиционно применяемые в России методы локализации:

механическое ограждение, применение сорбентов, сжигание, - не всегда могут обеспечить локализацию в сроки, установленные российским законодательством.

Метод, основанный на применении пневматического барьера, обеспечивает локализацию разливов нефти в кратчайшее время с начала разлива и не требует присутствия сил и средств АСФ на объекте. Этот метод позволяет локализовать разлив нефти в случае, если источник разлива метеорологические условия затрудняют их доставку к месту ЧС(Н).

Изучением особенностей применения данного метода занимались в основном зарубежные ученые: Taylor G., Bulson P.S., Grunau С., Hoult D. P., Evans J. T., Straub L. G., Herbich J. B., Bowers, C. E., Radionov S. I., Dmitriev A.

A., группа ученых лаборатории гидромеханики Техасского A., Sjoberg Университета (Hydromechanics Laboratories of Texas A&M University) и др.

Изначально было предложено использовать его в качестве волнореза (Brasher, Evans J. T.). Только во второй половине XX века были проведены первые изыскания на предмет использования ПБ в качестве метода локализации разливов нефти в акваториях.

Проведенный анализ литературных источников показал, что в них в основном представлены конкретные величины диаметров отверстий, расстояний между ними, диаметров перфорированных трубопроводов (ПТП) без теоретического обоснования выбранных конструкций.

В работе ученых лаборатории гидромеханики Техасского университета (Hydromechanics Laboratories of Texas A&M University) даны рекомендации по определению нескольких параметров ПБ. Однако рекомендации по определению диаметра ПТП основаны на сопоставлении веса его 1 п.м. и пропускной способности, а определение диаметра отверстий дано исходя из пропускной способности всех отверстий на 1 п.м., расположенных на выбранном расстоянии друг от друга, и выбор которого теоретически не обоснован.

В ходе патентного поиска определены основные направления, по которым предлагаются усовершенствования конструкций ПБ. Это использование различных материалов ПТП, различных конструкций насадок и форм отверстий (Case С. L., Daymond S. F., Grunau C., Smyrnow W.);

применение различных методов и способов закрепления ПТП и обеспечения его плавучести; разработка схем совместной работы ПБ с механическими устройствами для ликвидации разливов (Медведев С.С.), а также подача совместно с воздухом или самостоятельно специальных агентов для локализации или ликвидации разливов: хладагента (Ellingsen), адсорбента (Шахворостов Н.Г.).

На основании имеющихся сведений довольно сложно разработать конструкцию ПБ для локализации разливов нефти для конкретных природноклиматических и гидрологических условий поверхностных водных объектов нефтяных промыслов РФ, ввиду недостатка теоретических обоснований для этого.

На основе проведенного анализа сформулированы задачи настоящего исследований.

Во второй главе на основе ситуационного моделирования проведено обоснование целесообразности применения ПБ в качестве метода локализации разливов на поверхностных водных объектах нефтяных промыслов РФ, в том числе с точки зрения временных затрат, выявлены требования к расположению рубежа реагирования, оборудованного пневматическим барьером.

промысловых нефтепроводов через наиболее типичные для месторождений РФ водные объекты – 3 реки и озеро.

Построено по паре ситуационных моделей локализации с помощью пневматического барьера и традиционно используемых в настоящее время боновых заграждений для каждого из выбранных источников в условиях открытой воды, битого и сплошного льда. Пример ситуационных моделей локализации разливов нефти в условиях открытой воды на источнике приведен на рис. 1.

Характер истечения нефти из источника выбран в соответствии с постановлением Правительства РФ № 613 как порыв, подразумевающий истечение большого объема в сравнительно короткий срок. При этом принято допущение, что разлив является квазимгновенным. Объемы разливов приняты одинаковыми.

Для каждой ситуации определены следующие параметры: время с момента начала разлива нефти до окончания работ по локализации, удаление передней границы пятна от места порыва, площадь разлива, средняя толщина пленки нефти.

В результате анализа полученных данных было выявлено, что расчетное время локализации с помощью ПБ составило от 5,2 до 17,2 минут, это дало выигрыш во времени при локализации разливов нефти с помощью ПБ по сравнению с локализацией с помощью БЗ в зависимости от рассматриваемого сценария от 7 до 202 раз.

Рис. 1. Ситуационные модели локализации разливов нефти на источнике 2 в условиях открытой воды: а) локализация ПБ; б) локализация БЗ; 1 – нефтепровод; 2 – место порыва; 3 – ряды БЗ; 4 - береговые БЗ; 5 - ПБ; 6 – нефтяное пятно; 7 - участки, на которых возможно загрязнение береговой Следующая часть исследования посвящена возможности замены БЗ, используемых в комплексе с другими методами локализации, на ПБ.

ситуационные модели локализации разливов нефти комплексными методами на основе ПБ и сорбентов, а также контролируемого сжигания и ПБ.

В результате проведенного исследования выяснено, что:

ПБ особенно эффективен при локализации разливов на удаленных источниках или источниках, расположенных вблизи районов приоритетной защиты и зон особой значимости, ущерб от разлива нефти вблизи которых характеризуется огромными финансовыми затратами.

Несмотря на то, что локализация разливов с помощью ПБ эффективна в условиях битого и сплошного льда, применение его на промерзающих до дна или почти до дна водных объектах нецелесообразно, так как возможно разрушение его элементов.

Комплексный метод локализации разливов нефти на основе ПБ и сорбентов позволяет наносить сорбент еще до прибытия АСФ, обеспечивая высокую эффективность операций по локализации.

Использование ПБ предусматривает как его самостоятельную работу, так и в комплексе с контролируемым сжиганием в любых природноклиматических условиях без внесения изменений в конструкцию уже смонтированной на объекте установки, при условии согласования процедуры сжигания в надзорных и контролирующих органах.

Для условий открытой воды, битого и сплошного льда разработаны типовые схемы локализации разливов нефти с помощью ПБ на следующих водных объектах:

на прямых участках средних и малых рек, на участках с поворотом средних и малых рек, Они представлены в четвертой главе диссертации в тексте разработанной методики.

Полученные схемы учитывают выявленные в ходе проведенного исследования следующие требования к обустройству рубежа локализации с помощью ПБ.

При определении рубежа локализации с помощью ПБ следует руководствоваться расстоянием от источника до рубежа максимального удаления передней границы пятна для условий открытой воды. При расчетном значении толщины пленки на этом рубеже более 1 мм следует дополнительно учитывать технические возможности компрессора, обеспечивающего удержание пятна нефти расчетной толщины, и при необходимости перенести рубеж локализации ниже по течению.

предусмотреть карманы, огороженные участком ПБ, для накопления разлитой нефти.

В третьей главе приведено описание разработанной математической модели работы ПБ, учитывающей режим течения газа в трубопроводе. На гидрометеорологических и гидрологических условий водного объекта на конструктивные особенности и режимные параметры ПБ.

Основные допущения модели: газ является идеальным; процессы истечения газа и течения газа по трубопроводу являются адиабатическими;

утечки газа отсутствуют; процесс сжатия в компрессоре изотермический;

волнение на поверхности водного объекта отсутствует.

Основные уравнения математической модели.

Условие формирования граничной линии:

Зависимость между скоростью производимого ПБ течения и расходом газа, предложенная Тейлором (Taylor):

ПТП; - коэффициент, в настоящей работе на основе рекомендаций, приведенных в работе ученых лаборатории гидромеханики Техасского университета (Hydromechanics Laboratories of Texas A&M University), принят Массовый расход при истечении газа через отверстие в ПТП:

отверстия в ПТП; r1 - плотность газа до отверстия в ПТП; p2 - давление в среде, Скорость адиабатического истечения газа:

Формула Дарси - Вейсбаха для определения падения давления на каждом из участков трубопровода:

- скорость течения газа в трубопроводе в j -той ячейке; x - расстояние между сопротивления.

На основе этих уравнений построена математическая модель работы ПБ, учитывающая режим газа в ПТП, в системе Mathcad 14.

Для проверки адекватности построенной математической модели с конструкциями ПБ. Перфорированные трубопроводы каждой из конструкций изготовлены из металлопластиковой трубки с внутренним диаметром 16 мм, в которые запрессованы насадки с диаметрами отверстий 0,96 мм и 1,2 мм.

Расстояния между отверстиями составили 180 и 360 мм.

В результате сравнения расчетного значения критерия Фишера с создание непрерывной линии ограждения на водной поверхности.

истечения, массовый расхода из каждого отверстия, давление показал, что наибольшее относительное изменение претерпевает скорость истечения.

Введен параметр относительное изменение скорости истечения газа из отверстий, который представляет собой отношение разности скорости истечения из первого и последнего отверстия в ПТП к скорости истечения из первого отверстия.

следует выбирать с учетом того, что относительное изменение скорости истечения газа из отверстий не превышало 10% от этой максимальной скорости истечения.

первым отверстием в нем не превышала 10 - 15 м/с.

рельеф дна.

Эквивалентная суммарная площадь Рис. 2. Зависимость эквивалентной суммарной площади сечения отверстий по разноуровневом профиле дна на скорость истечения из отверстий и на суммарную эквивалентную площадь отверстий (т.е. сумму всех площадей отверстий, расположенных на 1 п.м. ПТП) оказывают значительное влияние угол наклона боковых откосов и давление в компрессоре, а длина ПТП на эти величины практически не влияет.

3. Мощность компрессора зависит от требуемой скорости производимого производимого течения и/или значительной протяженности ПТП может сделать технически невозможным или экономически невыгодным применение данной технологии. Для построения зависимости удельной мощности компрессора от скорости производимого ПБ течения, представленной на рис. 3, КПД компрессора принят равным 60%.

Удельная мощность компрессора, кВт/м Рис. 3. Зависимость удельной мощности компрессора от скорости 4. Коэффициент полезного действия ПБ как насосной системы монотонно растет с увеличением глубины и увеличением отношения давлений. Для глубин от 2 до 12 м и выбранных отношений давлений КПД составляет от 3,6% до 18,87%.

практически не зависит от производимой ПБ скорости (разница в результатах КПД для скорости 0,5 м/с и 0,1 м/с для глубины 2 м составляет 7%, для глубины 12 м – 6%), зависит только от глубины и отношения давлений при истечении из отверстий.

6. Кратность изменения скорости производимого пневматическим барьером течения кратно зависит от давления до отверстия в перфорированном трубопроводе (при заданных значениях площади сечения отверстий, глубины его заложения) и имеет вид характеристики, представленной на рис. 4.

Например, при снижении давления до отверстия в 1,2 раза скорость течения снизится в 1,066 раз при той же площади отверстия. Эта зависимость справедлива для ряда диаметров отверстий. Данный график может быть использован для настройки пневматического барьера при меняющихся природно-климатических условиях (например, при изменении уровня воды) путем регулирования давления компрессора.

изменения скорости производимого Рис. 4. Зависимость кратности изменения скорости производимого течения от 7. При заданных значениях давления, глубины заложения трубопровода, получена характеристика (рис. 5), которая показывает, как влияет изменение отверстий в трубопроводе на производимую пневматическим барьером скорость течения. Эта характеристика может быть использована для Кратность изменения производимого Рис. 5. Зависимость кратности изменения скорости производимого течения от регулирования параметров пневматического барьера изменением диаметров насадок при меняющихся природно-климатических условиях.

8. В результате исследований предложена схема комплексного метода локализации разливов с помощью ПБ и сорбентов (рис. 6). Численный эксперимент выявил зависимость между длиной трубопровода для подачи сорбента и его удаленности от вершины клинообразной конструкции ПТП от растекаемости сорбента. Определено, что для реализации предложенной схемы наиболее эффективным является диапазон раскрытия соседних ветвей ПТП от 65 до 130. С увеличением угла раскрытия соседних ветвей увеличивается длина трубопровода для подачи сорбента, что ведет к увеличению мощности компрессора, которая затрачивается на перемещение сорбента по этому трубопроводу. С уменьшением угла раскрытия соседних ветвей увеличивается расстояние от трубопровода для подачи сорбента до вершины клинообразной конструкции ПТП, это может привести к тому, что всплывшим сорбентом будет сорбирована только хвостовая часть нефтяного разлива.

Рис. 6. а) Схема расстановки оборудования при комплексном методе на основе ПБ и сорбентов; б) зависимости длины трубопровода для подачи сорбента Lc и расстояния hc от угла раскрытия : 1 – компрессор, 2- ПТП длиной L, 3 – система для подачи сорбента, 4 – трубопровод для подачи сорбента, 5 – соединительный сорбентный трубопровод, 6 – площадь акватории с В результате проведенных натурных испытаний четырех конструкций ПБ определено, что при близком расположении отверстий часть энергии водогазовой смеси идет на создание интенсивной турбулизации на границах пересекающихся окружностей соседних восходящих потоков водогазовой смеси, тогда как увеличенное расстояние между соседними отверстиями ведет к снижению скорости производимого ПБ течения. В результате обработки полученных результатов натурных испытаний выявлено, что для обеспечения максимально возможной скорости производимого пневматическим барьером течения расстояния между отверстиями в перфорированном трубопроводе для глубин до 1 м следует выбирать из диапазона от 0,54 H до 0,66 H (где H глубина расположения перфорированного трубопровода).

Четвертая глава посвящена разработке методики подбора оборудования для локализации разливов нефти и нефтепродуктов с использованием ПБ на поверхностных водных объектах.

Структура методики представляет собой пошаговую стратегию, схема которой представлена на рис. 7.

На первом этапе проводится прогнозирование разлива на выбранном объекте, как для наиболее вероятной ситуации, так и ситуации, обусловленной разливом максимально возможного количества нефти или нефтепродуктов.

На втором этапе проводится обоснование целесообразности его применения. Здесь учитывается, что пневматический барьер относится к капитальным сооружениям, монтируется на объекте заблаговременно и после окончания работ по ликвидации разлива не демонтируется. На данном этапе учитывается взаимное положение рассматриваемого объекта и зон особой значимости и районов приоритетной защиты, а также мест базирования сил и средств АСФ.

На третьем этапе определяется положение рубежа реагирования, т.е.

участка акватории, на дне которой (или в водной толще) планируется смонтировать ПТП, а также прилегающего к участку акватории участка суши, где может быть установлена компрессорная станция, и где могут быть развернуты силы и средства АСФ для ликвидации разлива. К выбранному рубежу должны быть проложены дороги и линий электропередач. В данном блоке приведены разработанные на основе исследований, проведенных во второй главе диссертации, типовые схемы локализации разливов нефти на поверхностных водных объектах.

ОПИСАНИЕ

НАИМЕНОВАНИЕ

геометрических и Геометрические размеры ПТП: его диаметр, форма, характеристик ПБ, Параметры компрессора: производительность, оборудования Состав и параметры др. компонентов ПБ (клапаны, Рис. 7. Этапы подбора оборудования для локализации разливов нефти и нефтепродуктов с использованием ПБ на поверхностных водных объектах На четвертом этапе определяется метод локализации: только с помощью ПБ, с помощью ПБ и сорбентов или с помощью ПБ и контролируемого сжигания. При выборе двух последних обосновывается их целесообразность и уточняется место расположения выбранного рубежа.

На пятом этапе осуществляется определение основных геометрических и физических характеристик компонентов установки в зависимости от природноклиматических, гидрологических особенностей участка, на котором планируется смонтировать ПБ, физико-химических свойств разлитой нефти. В основу данного блока легли результаты исследования, проведенного в третьей главы диссертации.

На шестом этапе обосновывается с экономической точки зрения выбранная конструкция. Здесь представлены рекомендации о выборе более выгодного с экономической, технической и технологической точек зрения конструкции на основе сравнения нескольких предварительно отобранных конструкций ПБ.

Для этапов 1 – 5 в диссертации приведены блок–схемы принятия решений в графическом виде.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований были сделаны следующие основные выводы.

Выявлено уменьшение времени реагирования на чрезвычайные ситуации, обусловленные разливами нефти и нефтепродуктов во внутренних акваториях нефтяных промыслов для ситуационных моделей и сценариев, рассмотренных в рамках настоящей работы. Расчетное время локализации с помощью пневматического барьера составило от 5,2 до 17,2 минут, это дало выигрыш во времени при локализации разливов нефти с помощью пневматического барьера по сравнению с локализацией с помощью боновых заграждений в зависимости от рассматриваемого сценария от 7 до 202 раз.

Разработанные типовые схемы локализации разливов нефти с помощью пневматического барьера, учитывающие особенности локализации в условиях открытой воды, битого и сплошного льда, а также тип водного объекта и физико-химические свойства разлитой нефти, позволяют определять вариант расстановки оборудования на конкретном объекте.

Разработанная математическая модель работы пневматического барьера, учитывающая режим течения газа в перфорированном трубопроводе, позволяет рассчитывать и исследовать геометрические и режимные параметры пневматического барьера в конкретных условиях. В результате проведенных экспериментов было установлено, что разработанная математическая модель адекватна эксперименту при уровне значимости 5% по критерию Фишера.

Выявлено, что изменение скорости производимого пневматическим барьером течения кратно зависит от давления до отверстия в перфорированном трубопроводе (при заданных значениях площади сечения отверстий, глубины его заложения) и имеет вид универсальной характеристики, которая может быть использована для регулирования параметров установки (давления компрессора) при меняющихся природно-климатических условиях.

Определено, что диаметр перфорированного трубопровода оказывает существенное влияние на создание непрерывной линии ограждения на водной поверхности, и его диаметр следует выбирать с таким расчетом, чтобы скорость течения газа перед первым отверстием в нем не превышала 10 м/с.

При разноуровневом профиле дна на скорость истечения из отверстий и на эффективную суммарную эквивалентную площадь отверстий оказывают значительное влияние угол наклона боковых откосов и давление в компрессоре, а длина перфорированного трубопровода на эти величины практически не влияет.

Предложенная схема локализации разливов нефти комплексным методом на основе пневматического барьера и сорбентов обеспечивает подачу сорбента до прибытия сил и средств аварийно – спасательных формирований, а проведенные расчеты показали взаимосвязь геометрии конструкции и расположения трубопровода для подачи сорбента с растекаемостью сорбента.

При этом определено, что наиболее эффективным является диапазон раскрытия соседних ветвей перфорированного трубопровода от 65 до 130.

Показано, что для обеспечения максимально возможной скорости производимого пневматическим барьером течения расстояния между отверстиями в перфорированном трубопроводе для глубин до 1 м следует выбирать из диапазона от 0,54 H до 0,66 H (где H - глубина расположения перфорированного трубопровода).

Методика подбора оборудования для локализации разливов нефти и нефтепродуктов с использованием пневматического барьера на поверхностных водных объектах, разработанная на основе результатов проведенных исследований, позволяет спроектировать систему, обеспечивающую максимальную эффективность локализации в широком диапазоне природноклиматических и гидрологических условий.

Основные положения и результаты исследований диссертации изложены в следующих публикациях:

Куликова И.С. Разработка метода локализации разливов нефти на водных объектах нефтяных промыслов с помощью пневматического барьера // Труды РГУ нефти и газа, 2013 г. - №1, с. 133-145.

Куликова И.С., Мерициди И.А. Особенности локализации разливов нефти из подводных переходов трубопроводов в условиях сплошного льда // Управление качеством в нефтегазовом комплексе – 2012 г. - №3, с. 40 – 45.

Куликова И.С., Мерициди И.А. Особенности локализации разливов нефти из подводных переходов трубопроводов в условиях открытой воды// Территория нефтегаз – 2012 г. - №5, с. 48- Куликова И. С. Пневматический барьер как метод локализации разливов нефти в акваториях нефтяных промыслов РФ // Молодежь и инновационное развитие РИТЭКа – М., 2012 – с. 54 - Куликова И.С. Анализ применимости технологий локализации разливов нефти в акваториях в условиях открытой воды, битого и сплошного льда // Тезисы докладов IX Всероссийской научно – технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России». Часть II.

Секции 5 – 10. 30 января – 1 февраля 2012 г. – М., 2012 – с. 59 – Дубинова И.С. Разработка конструкции установки, основанной на пневмогидравлическом методе с одновременной подачей сорбента (ПГМ с ОПД) для локализации разливов нефти/нефтепродуктов в акваториях // Тезисы докладов научно–технической конференции в рамках международного салона «Комплексная безопасность» «Техника и технологии предупреждения и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов», 19 мая 2011 г. – М., 2011 – с.15.

Дубинова И.С., Мерициди И.А. Перспективы использования технологии на основе пневмогидравлического эффекта для локализации разливов нефти в акватории вблизи нефтепромыслов// Территория нефтегаз г - №3 – с. 56 – 59.

Дубинова И.С., Мерициди И.А. Исследование режимов работы установки пневматического барьера с одновременной подачей сорбента в программной среде MATHCAD // Тезисы докладов VIII Всероссийской научнотехнической конференции. «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России». Часть II. Секции 5 – 10. 1-3 февраля 2010г. – М., 2010 – с.36.

барьера с одновременной подачей сорбента для локализации разливов нефти/нефтепродуктов в акватории. Тезисы докладов Международной научнопрактической конференции «OGE/ Техника и технологии ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, средства пожаротушения объектов» 13 – 16 октября 2009 г. - М., 2009 – с. 32.

Дубинова И. С. Ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в ледовых условиях. Установка пневматического барьера // Тезисы докладов 63-ой Студенческой научной конференции «Нефть и газ – 2009». 13 – 16 апреля 2009 г. Секция «Инженерная и прикладная механика нефтегазового комплекса». - М., 2009 – с. 41.

Дубинова И.С., Мерициди И. А. Ликвидация разливов нефти в ледовых условиях шельфовых месторождений с использованием пневматического барьера // Тезисы докладов Международной научнопрактической конференции «OGE/ Техника и технологии ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, средства пожаротушения объектов» 10 – 11 ноября 2008 г. - М., 2008 – с. 12-13.

Дубинова И. С. Ликвидация разлива углеводородов в ледовых условиях. Пневматический барьер// Тезисы докладов 62-ой Студенческой научной конференции «Нефть и газ – 2008». 8 – 11 апреля 2008 г. Секция «Инженерная и прикладная механика нефтегазового комплекса» - М., 2008 – с.

32.

Дубинова И. С. Пневматические барьеры для локализации разливов нефти при авариях на затапливаемых скважинах // Тезисы докладов 61-ой Студенческой научной конференции «Нефть и газ – 2007». 10 – 13 апреля г. Секция «Инженерная и прикладная механика нефтегазового комплекса» - М., 2007 – с. 36.

Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов: Справ./И.А. Мерициди, В.Н. Ивановский, А.Н. Прохоров, И.В. Ботвинко, И.С. Дубинова и др. Под ред. И.А. Мерициди. СПб., НПО «Профессионал», 2008. – 824 с.