авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование систем ликвидации разливов нефти в замерзающих морях

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Маричев Андрей Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ В ЗАМЕРЗАЮЩИХ МОРЯХ

Специальность: 25.00.18 - "Технология освоения морских месторождений полезных

ископаемых "

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ»

Научный руководитель: д.т.н. Самсонов Р.О.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Бухгалтер Э.Б.

к.т.н. Ефремкин И.М.

Ведущая организация: ООО «Газпром газобезопасность»

Защита состоится «11» ноября 2009 г. в 12 час. 00 мин.

на заседании диссертационного совета Д 511.001.01 при ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка, Газпром ВНИИГАЗ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Автореферат разослан «___» октября 2009г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

д.г.-м.н. Соловьев Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Согласно Энергетической стратегии России основные объемы прироста запасов, увеличение и стабилизацию добычи углеводородного сырья планируется осуществлять за счет континентального шельфа, в первую очередь, арктического. Как заявил В.В. Путин: «Особое стратегическое значение для России имеет освоение природных богатств арктической зоны и континентального шельфа. Как известно, все перспективные запасы газа находятся в море. И здесь альтернативы морским технологиям нет». Однако шельф арктических и дальневосточных морей представляется наиболее трудным с точки зрения доступности для освоения, что добавляет еще один уровень технико-технологической сложности к задачам прогнозирования возможных последствий, обоснованию принципов и методов обеспечения промышленной и экологической безопасности.

По этим причинам исследования проблем надежной и безаварийной эксплуатации арктических морских промыслов и транспортировки продукции, среди которых особенно важными являются предотвращение и ликвидация аварийных разливов жидких углеводородов в труднодоступных районах с суровыми климатическими и ледовыми условиями, а также отсутствии необходимых объектов береговой инфраструктуры являются весьма насущными. Поэтому совершенствование систем ликвидации разливов нефти (ЛРН) является актуальной задачей исследований.

Цель диссертационной работы: разработка методов и совершенствование систем обнаружения и ликвидации разливов нефти в замерзающих морях.

Для достижения указанной цели в работе рассмотрены вопросы информационного, технического и организационного обеспечения планирования и проведения операций ЛРН.

Информационное обоснование разработок основывается на средствах и способах сбора, накопления, обработки и использования данных о процессах эксплуатации существующих систем ЛРН, результатов анализа сведений по мерам предупреждения, ликвидации и защиты от последствий разливов жидких углеводородов. Количественная оценка риска, основанная на соответствующей статистике, позволяет разработать и принять обоснованные решения по совершенствованию систем и управлению работами по борьбе с разливами.

Техническое обоснование разработок определяется современным уровнем развития техники и технологии ликвидации нефтяных разливов в замерзающих морях, а также нормативными требованиями оперативного реагирования и деятельности при возникновении разлива.

Организационное обоснование включает в себя планирование и реализацию работ по созданию технического оснащения подразделений ЛРН, совершенствование самой организационной структуры, обеспечивающей высокую эффективность деятельности, и т.д.

Основные задачи исследований

  • Оценка риска возникновения и объемов разливов нефти при технологических операциях по добыче и транспортировке нефти и газа на шельфе замерзающих морей;
  • Оценка эколого-экономических последствий нефтяных разливов при реализации нефтегазовых проектов в замерзающих морях;
  • Моделирование распространения нефтяного разлива в ледовых условиях;
  • Анализ применимости физико-химических методов обнаружения, локализации и ликвидации нефтяных разливов в ледовых условиях;
  • Разработка технических требований к судовым системам проведения операций ЛРН в замерзающих морях;
  • Разработка рекомендаций по совершенствованию систем ЛРН на объектовом, региональном и национальном уровнях, включая нормативно-правовое, финансовое и информационное обеспечение.

Научная новизна заключается в комплексном междисциплинарном подходе к технической организации процессов планирования, обнаружения, локализации и ликвидации аварийных разливов жидких углеводородов с учетом реальных океанологических факторов ледовитых морей и формулируется в следующих основных положениях.

Разработана методика количественной оценки риска и возможных объемов разливов нефти на различных технологических объектах обустройства месторождений в замерзающих морях, основанная на анализе существующих статистических показателей, практике эксплуатации технических средств и требованиях нормативного реагирования при возникновении аварийных ситуаций. Обоснована теоретическая модель движения загрязненного нефтью льда, использование которой позволяет квалифицированно планировать операции ЛРН в замерзающих морях.

Разработаны технические требования к судовым системам ликвидации разливов нефти в замерзающих морях, а также метод определения необходимого количества технических средств, оборудования и персонала для оснащения региональных систем ЛРН. Проведен комплексный анализ состояния российской нормативно-правовой базы и оснащения бассейновых аварийно-спасательных подразделений Минтранса РФ, на основе которых разработаны рекомендации по совершенствованию объектовых, региональных и национальной систем ЛРН в замерзающих морях.

На защиту выносятся

  • Методика оценки риска, объемов и эколого-экономических последствий разливов нефти при технологических операциях по добыче и транспортировке жидких углеводородов на шельфе замерзающих морей.
  • Теоретическая модель перемещения загрязненного нефтью льда, позволяющая прогнозировать траекторию нефтяного разлива и планировать операции ЛРН в замерзающих морях.
  • Метод определения необходимых технических средств, оборудования и персонала для оснащения региональных систем ЛРН и обоснование технических требований к судовым системам ликвидации разливов нефти в замерзающих морях.
  • Рекомендации по совершенствованию систем ЛРН, включая нормативно-правовое, финансовое и информационное обеспечение.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Результаты работы направлены на научно-обоснованный выбор стратегии борьбы с углеводородными разливами в замерзающих морях и обоснование технических и организационных требований по созданию новых и совершенствованию существующих объектовых и региональных систем ЛРН в замерзающих морях России.

Результаты работы использованы при разработке:

  • «Программы освоения ресурсов углеводородов на шельфе Российской Федерации до 2030 года» (2005) и Корректировке «Программы освоения ресурсов углеводородов на шельфе Российской Федерации до 2030 года» (2009);
  • «Плана мероприятий по охране окружающей среды при освоении Приразломного нефтяного месторождения»;
  • «Плана ликвидации аварийных разливов нефти Варандейского нефтяного терминала».

Апробация работы

Положения диссертационной работы обсуждались на международных конференциях «Освоение шельфа арктических морей России» RAO-2005 и RAO-2007 (Санкт-Петербург, 2005 и 2007 гг.), «Безопасность морских сооружений» SOF-2007 (Москва, 2007), «Управление рисками и устойчивое развитие ЕСГ России» RIMS-2006 (Москва, 2006), «Освоение ресурсов нефти и газа российского шельфа: Арктика и Дальний Восток» ROOGD-2006 (Москва, 2006), семинаре МЧС «Современные требования в области предупреждения чрезвычайных ситуаций» (Москва, 2005), а также на заседаниях секции Ученого Совета ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 1 в издании, включенном в «Перечень…» ВАК Минобрнауки РФ.

Объем и структура диссертационной работы

Диссертационная работа содержит введение, четыре главы, основные результаты с выводами, список использованной литературы из 99 наименований. Содержание изложено на 117 страницах машинописного текста и включает 17 рисунков и 33 таблицы.

Содержание работы

Во введении приводится общая характеристика диссертационной работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и основные защищаемые положения.

В первой главе рассмотрена современная и планируемая хозяйственная деятельность на шельфе замерзающих морей России, обуславливающая риск разливов жидких углеводородов. Показано, что при освоении нефтегазовых месторождений континентального шельфа особое внимание необходимо уделять мероприятиям по предупреждению и ликвидации разливов нефти, поскольку эколого-экономические последствия этих аварийных ситуаций могут быть катастрофическими.

Исходя из климатических особенностей шельфовой зоны арктических и дальневосточных морей определены последствия аварийных разливов при технологических операциях по добыче и транспортировке жидких углеводородов.

Проведен анализ отечественных и зарубежных публикаций, посвященных различным аспектам планирования и проведения операций ЛРН, среди которых следует выделить работы А.И. Альхименко, И.М. Ефремкина, В.И. Журавеля, В.В. Измайлова, М.Н. Мансурова, С.А. Патина, А. Нельсон-Смит (A. Nelson-Smith), М. Фингаса (M. Fingas), Дж. Фейя (J. Fay), С. Росса (S. Ross), И. Бвиста (I. Buist) и др.

На основе анализа современного состояния региональных (бассейновых) систем аварийного реагирования и актуализации задач по совершенствованию объектовых, региональных и национальной систем ЛРН обоснованы основные задачи исследований диссертационной работы.

Во второй главе исследованы оценки риска и объемы углеводородного загрязнения морской среды, а также определены их эколого-экономические последствия.

Как показывает мировой опыт эксплуатации морских месторождений, неуправляемые поступления пластовых флюидов по скважинам (открытые фонтаны и выбросы) представляют наибольшую опасность для стационарных платформ и ПБУ, являются основной причиной нефтяного загрязнения морской среды.

При фонтанировании скважин объем разлива зависит от дебита и времени фонтанирования. Для нефтегазовых месторождений расчет дебита производится по математической модели фонтанирующей скважины в форме нелинейного интегрального уравнения типа Вольтерра:

(1)

где: P0 и P - соответственно, пластовое и атмосферное давления; Q() - произвольный дебит скважины; и n - соответственно, коэффициент гидравлического сопротивления и показатель режима течения в скважине (n=1 для ламинарного режима, n=1,75 для турбулентного течения и n=2 для полностью шероховатого режима); b - мощность пласта; r0 и r - соответственно радиусы скважины и области питания; K=k/m, k и m - коэффициенты проницаемости и вязкости; - функция Бесселя; t - текущее время.

Уравнение (1) решается численным методом при известном начальном пластовом давлении. Со временем из-за уменьшения давления на забое скважины происходит снижение дебита. Оценки показывают, что через 1-10 суток фонтанирования (t 105-106 с) первоначальный дебит в зависимости от вязкости нефти и проницаемости пласта может снизиться на 15-40%. Поэтому при дальнейших расчетах необходимо учитывать изменение дебита фонтанирующей скважины.

Предельное значение дебита фонтанирующей газоконденсатной скважины по газу вычисляется по формуле:

(2)

где: a и b - коэффициенты, определяемые экспериментально.

Поскольку в газоконденсатной системе содержатся и жидкие углеводороды (С5+высш), количество которых выражается через конденсатный фактор , фонтанирование газоконденсатной скважины приводит, кроме загрязнения атмосферы, к загрязнению морской среды нефтяными углеводородами в объеме:

(3)

Сроки ликвидации открытых фонтанов варьируются от нескольких суток до нескольких лет. Исходя из современного мирового уровня технических средств ликвидации фонтанов, а также времени их использования (наличие ледового покрова в море и безледный период), ориентировочное время открытого фонтанирования можно оценить в летний период как t1 = 3-7 суток и в зимний период t2 = 20-30 суток. Тогда объем единичного разлива составит:

(4)

Зная вероятности выбросов при технологических операциях (Рi), объемы загрязнения в результате одного выброса, продолжительность летнего () и зимнего - штормового и ледового - (1 - ) периодов, количество заканчиваемых бурением скважин в году n, а также долю скважин от общего количества N, подлежащих ремонту - , можно оценить вероятные аварийные объемы нефтяных углеводородов, попадающих в течение года в морскую среду на стадиях бурения и ремонта скважин:

(5)

На основе результатов проведенного анализа применимости 12 зарубежных статистических баз данных для целей количественного анализа риска, предложена методика оценки риска возникновения разливов при транспортировке нефти на основе статистических данных, включающая три основных этапа: 1) сбор исходных данных; 2) расчет показателей аварийности; 3) анализ результатов и разработку рекомендаций.

Методика оценки риска приведена на рисунке 1.

В качестве исходных данных используются следующие сведения:

- Существующие и планируемые объемы перевозок, информация о водоизмещении танкеров, используемых на различных маршрутах.

- Статистическая информация из следующих баз данных по разливам нефти:

а. База данных Службы управления минеральными ресурсами США (US Mineral Management Service)

 Методика оценки риска возникновения разливов при транспортировке нефти б.-9

Рисунок 1 - Методика оценки риска возникновения разливов при транспортировке нефти

б. База данных международного фонда по предотвращению загрязнения от танкеров (International Tanker Owners Pollution Fund ITOPF)

в. База данных Хельсинской Комиссии HELCOM

г. База данных о морских авариях береговой охраны Канады - Canadian Maritime Casualty Information System

Представленные источники статистической информации существенно различаются между собой по объему данных, временному интервалу, охватываемым регионам. Сведения о разливах нефти в замерзающих морях ограничены двумя районами: северным шельфом Аляски и северо-восточным побережьем Канады, а основной массив данных относится к операциям в незамерзающих морях. Указанные различия в подходах к сбору и использованию статистической информации наряду с фактическим отсутствием отечественных источников в настоящий момент не позволяют говорить о предпочтительности какого-либо подхода к оценке частот и объемов разливов нефти. Поэтому в расчетах использовались данные из всех четырех независимых статистических баз.

Сводные результаты оценки риска возникновения разливов в 2005 и 2010 годах при транспортировке нефти по акваториям Баренцева и Белого морей приведены ниже в таблице 1:

Таблица 1 - Результаты оценки риска возникновения разливов

Объем разливов, т Частота разливов, случаев / год
2005 г. 2010 г.
По грузообороту (ITOPF)
> 7 9,53 х 10-3 2,40 х 10-2
> 700 1,97 х 10-3 4,95 х 10-3
По грузообороту (Canadian Maritime Casualty Information System)
< 136 2,32 х 10-1 4,60 х 10-1
> 136 5,09 х 10-2 1,01 х 10-1
По объему перевозок (Worldwide Tanker Spill Database)
> 136 1,38 х 10-1 4,01 х 10-1
> 1360 6,70 х 10-2 1,94 х 10-1
По числу заходов в порты (HELCOM)
1 – 10 2,10 х 10-1 4,37 х 10-1
10 – 100 4,51 х 10-2 9,41 х 10-2
> 100 1,06 х 10-2 2,21 х 10-2


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.