Современные средства ликвидации аварийных разливов нефти в трубопроводном транспорте


В. Н. АРТЮШКИН









СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ
В ТРУБОПРОВОДНОМ ТРАНСПОРТЕ




Учебное пособие















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2019

УДК621.643
ББК 39.77

А86

Рецензент: доцент Е.И. Заборовский





      Артюшкин, В. Н.
А86   Современные средства ликвидации аварийных разливов нефти в трубо     проводном транспорте : учебное пособие / В. Н. Артюшкин. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2О19.-128с. : ил., табл.

        ISBN 978-5-9729-О374-О




    Приведены основные сведения о разливах нефти и дана классификация их возможных источников и современных средств ликвидации на суше и водной поверхности. Даны примеры расчётов аварийных потерь нефти. Рассмотрена оснащенность объектов трубопроводного транспорта средствами ликвидации аварийных разливов нефти (ЛАРН) и освещена утилизация нефтенасыщенных отходов.
    Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Нефтегазовое дело», при изучении дисциплины «Ресурсосберегающие технологии в транспорте и хранении нефти и газа».


УДК621.643
ББК 39.77









ISBN 978-5-9729-О374-О

  ©В.Н. Артюшкин, 2О19
  © Издательство «Инфра-Инженерия», 2О19
                        © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2О19

    ВВЕДЕНИЕ


    Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов, имеющие место на объектах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли, при транспорте и хранении углеводородов наносят ощутимый вред окружающей природной среде, приводят к негативным экономическим и социальным последствиям.
    В связи с увеличением количества чрезвычайных ситуаций, которое обусловлено ростом добычи нефти, износом основных производственных фондов (в частности, трубопроводного транспорта), а также диверсионными актами на объектах нефтяной отрасли, участившимися в последнее время, негативное воздействие разливов нефти на окружающую среду становится все более существенным.
    Источниками загрязнения окружающей природной среды - суши, акватории, а также атмосферы и гидросферы, являются нефтебазы, перевалочные базы нефтепродуктов и другие объекты транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов.
    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. Если авария произошла неподалеку от города или иного населенного пункта, то отравляющий эффект усиливается, так как нефть или нефтепродукты образуют опасные смеси с иными загрязнителями человеческого происхождения.
    Несмотря на проводимую в последнее время государством политику в области предупреждения и ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, данная проблема остается актуальной и в целях снижения возможных негативных последствий требует особого внимания к изучению способов локализации, ликвидации и к разработке комплекса необходимых мероприятий.
    Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов (ЛАРН) предусматривает выполнение комплекса задач,

з

реализацию различных методов и использование специальных технических средств. Независимо от характера аварийного разлива нефти и нефтепродуктов первые меры по его ликвидации должны быть направлены на локализацию пятен во избежание распространения дальнейшего загрязнения новых участков и уменьшения площади загрязнения.
    В настоящее время международное сообщество под эгидой ООН, и особенно в промышленно развитых странах Западной Европы, Америки и Азии, проводит активные работы по борьбе с загрязнением окружающей среды углеводородами и улучшению экологической обстановки. Во многих странах разрабатываются долговременные экологические программы по различным направлениям промышленной деятельности.
    В настоящее время протяженность магистральных трубопроводов России составляет свыше около 220 тыс. км, в т.ч.:
    - газопроводных магистралей более 151 тыс. км;
    - нефтепроводов почти 50 тыс. км;
    - нефтепродуктопроводов около 20 тыс. км.
    В связи со строительством новых трубопроводных систем протяжённость трубопроводов будет расти.
    Магистральные нефтепроводы (МНП) диаметром 820-1220 мм составляют большую часть общей протяженности и обеспечивают транспортировку 97 % добываемой в России нефти. Растут объёмы и давления перекачиваемых по трубам нефти и нефтепродуктов.
    По состоянию на 2014 г. только в системе АК «Транснефть» эксплуатировалось 47,3 тыс. км магистральных нефтепроводов диаметром от 400 до 1220 мм, 395 перекачивающих станций (ПС), 867 резервуаров общей вместимостью около 12,8 млн м³.
    Отечественными и зарубежными специалистами выделяются следующие основные источники загрязнения окружающей природной среды на объектах трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов:

4

    -     испарение нефтепродуктов при приеме, выдаче и хранении нефти и нефтепродуктов;
    -    нарушение герметичности резервуаров и трубопроводных коммуникаций (в том числе из-за коррозии);
    -    выход из нормального режима эксплуатации технических средств обеспечения;
    -     нарушение правил эксплуатации технических средств и технологического оборудования нефтеперекачивающих станций;
    -    аварийные проливы и переливы при выполнении технологических операций;
    - образование и накопление нефтесодержащих отходов.
    При современном бурном развитии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов отечественные и зарубежные специалисты прогнозируют значительное увеличение доли потерь нефти за счет утечек из резервуаров и подземных трубопроводных коммуникаций. Это, безусловно, приведет к ухудшению экологического баланса в природе, так как к настоящему времени возраст большого количества объектов трубопроводного транспорта в Европе и США превышает 30 лет и требуется их существенная реконструкция. Аналогичную ситуацию можно прогнозировать для резервуарного парка нефтебаз и на территории Российской Федерации.
    Контроль над обеспечением технологической и экологической безопасности и транспортировкой нефтепродуктов ведут должностные лица Федеральной службы по экологическому технологическому и атомному надзору и его территориальных управлений. Они также требуют, чтобы владельцы трубопроводного транспорта углеводородов проводили обязательное страхование своих объектов.

5

    1. АВАРИИ И ИНЦИДЕНТЫ НА ОБЪЕКТАХ ТРАНСПОРТА И ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

    Протяженность нефтепроводных магистральных трубопроводов в Российской Федерации составляет около 50 тыс. километров, а средняя протяженность транспортировки нефти по территории России достигает 2200 километров. Магистральные нефтепроводы диаметром 820-1220 мм составляют большую часть общей протяженности и обеспечивают транспортировку около 97 % добываемой в России нефти.
    Все действующие в настоящее время нефтепроводы имеют значительный «возраст»:
    - до 20 лет эксплуатации - около 25 %;
    - от 20 до 30 лет - около 38%;
    - свыше 30 лет - около 37 %.
    В связи со старением и износом трубопроводов увеличились отказы по разным причинам, и на объектах трубопроводного транспорта нефти нередко возникают нештатные ситуации, вызванные авариями и инцидентами (РД 153-39.4-114-01 «Правила ликвидации аварийных повреждений на магистральных нефтепроводах», п. 3.1). [74].
    Аварией на магистральном нефтепроводе считается внезапный вылив или истечение нефти (утечка) в результате полного разрушения или повреждения нефтепровода, его элементов, резервуаров, оборудования и устройств, сопровождаемые одним или несколькими из следующих событий:
    - смертельным травматизмом людей;
    - травмированием людей с потерей трудоспособности;
    - воспламенением нефти или взрывом её паров;
    -     загрязнением рек, водоемов и водотоков сверх пределов, установленных стандартом на качество воды;
    - утечками нефти объемом 10 м³ и более.
    Инцидент на объекте магистрального трубопроводного транспорта - это отказ или повреждение технических устройств, сопровождаемый утечкой нефти на трубопроводе менее 10 м³ без воспламенения нефти или взрыва её паров, без загрязнения водотоков.
    Причины аварий на объектах трубопроводного транспорта нефти представленынарис. 1 [74].

6

Рис. 1. Причины аварий на объектах трубопроводного транспорта нефти

    Аварии возникают при разгерметизации трубопроводов и резервуаров по различным причинам и могут быть классифицированы как систематические и случайные.
    Систематические аварийные потери возникают вследствие естественного повреждения резервуаров, трубопроводов и оборудования от коррозионного воздействия или механического износа.
    Случайные аварийные потери происходят вследствие каких-либо непредвиденных ситуаций и нарушения правил эксплуатации технологического оборудования (аварии от постороннего вмешательства - наезды тяжелой техники на трубопроводы, криминальные врезки, теракты; стихийные бедствия - землетрясения, оползни, удары молнии и т.д.).
    Статистика свидетельствует, что в последние годы в России происходит в среднем около 60 тыс. разрывов трубопроводов, приводящие к огромным потерям нефти и замазученности территорий [3,8,11,14] и среднегодовой показатель аварийности пока не имеет устойчивой тенденции к снижению.
    Ущерб, наносимый аварийными потерями нефти и нефтепродуктов, состоит не только в уменьшении топливно-энергетических ресурсов, но и в отрицательных экологических последствиях: загрязнении окружающей среды углеводородами и гибели животных (рис. 2).
    Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов дает не только экономический эффект, но и жизненно важна для обеспечения охраны природы. Поэтому сокращение потерь нефти и нефтепродуктов, избежание аварий на магистральных трубопроводах - важнейшая задача работников трубопроводного транспорта.
    Причины аварий в трубопроводном транспорте нефти могут быть разными. Основные причины аварий на объектах магистрального трубопроводного транспортанефти представлены нарис. 3 [3, 4, 6, 14].
     Причины аварий на внутрипромысловых трубопроводах показаны на рис. 4 [3, 4, 6, 14].

8

Рис. 2. Загрязнение окружающей природной среды от аварийного разлива нефти

9

□ 1 П2 П3 П4 П5

Рис. 3. Причины аварий на объектах магистральных трубопроводов:
1 - внешние механические воздействия; 2 - брак при строительно-монтажных работах;
3 - коррозия; 4 - заводской брак; 5 - ошибочные действия персонала


Рис. 4. Причины аварий на промысловых трубопроводах:
1 - коррозия; 2 - брак при строительно-монтажных работах; 3 - механические повреждения

    Для обнаружения места аварий и аварийных утечек нефти на магистральном нефтепроводе могут применяться разные методы: визуальный, графоаналитический, балансовый учет нефти, анализ изменения нагрузки электродвигателей, приборная диагностика (ультразвуковая и акустическая), параметрический контроль расхода и давления.
    Основными признаками аварии или аварийной утечки при их визуальном обнаружении являются:


10