Разработка подводного аппарата для нанесения сорбентов при ликвидации разливов нефти в замерзающих акваториях
ART 86571
Автор:
О.
А. Городников
О.
А. Городников Библиографическое описание статьи для цитирования:
Городников
О.
А. Разработка подводного аппарата для нанесения сорбентов при ликвидации разливов нефти в замерзающих акваториях // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 11. – С.
2701–2705. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/86571.htm.
Аннотация. В настоящее время нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность достаточно развита, но даже в современном мире технологий существуют проблемы, решение которых требует создания новых устройств и способов для их решения. В статье рассматривается комплекс задач и их реализация по ликвидации и локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, различные методы использования специализированных технических средств. Проводится сравнительный анализ существующих механических нефтесборщиков, способных выполнять свои функции при толщине нефтяной пленки, достигающей 1–2 миллиметров. Рассмотрены недостатки существующих способов по ликвидации разливов нефти в замерзающих акваториях, и обоснована целесообразность применения сорбентов для решения данной проблемы. На основании проведённого анализа был разработан метод, позволяющий ликвидировать аварийные разливы нефти и нефтепродуктов в замерзающих акваториях, где аналогичные методы не могут быть использованы по ряду причин.
Ключевые слова:
сорбент, ликвидация разливов, новое техническое средство, аналоги устройств, разработка нового устройства
Текст статьи
Городников Олег Александрович,старший преподаватель кафедры безопасность в нефтегазовом комплексе, Морской государственный университет имени адм. Г.И. Невельского, город Владивостокolegzver4000@mail.ru
Разработка подводного аппарата для нанесения сорбентов в замерзающих акваториях при ликвидации аварийных разливов нефти
Аннотация.В настоящее время нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность достаточно развита, но даже в современном мире технологий существуют проблемы, решение которых требуют создания новых устройств и способов для их решения. В докладе рассматривается комплекс задач и их реализация по ликвидации и локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, различные методы использования специализированных технических средств. Проводится сравнительный анализ существующих механических нефтесборщиков способных выполнять свои функции при толщине нефтяной пленки достигающей 12 миллиметров. Рассмотрены недостатки существующих способов по ликвидации разливов нефти в замерзающих акваториях и обоснована целесообразность применения сорбентов для решения данной проблемы. На основании результата, проведённого анализа, был разработан метод, позволяющий ликвидировать аварийные разливы нефти инефтепродуктов в замерзающих акваториях, где аналогичные методы не могут быть использованы по ряду причин.Ключевые слова:сорбент, ликвидация разливов, новое техническое средство, аналоги устройств, разработка нового устройства.
Из всех глобальных экологических проблем на Земле едва ли не самой главной является проблема предупреждения и борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов на воде и суше. История борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов насчитывается не одно десятилетие. Однако, эта проблема еще далека от разрешения. В настоящее время нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность достаточно развита, но даже в современном мире технологий существуют проблемы, решение которых насчитывает не одно десятилетие. Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов происходят на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях, а так же при их транспортировке, чем наносят ощутимый вред экосистеме Земли и приводят к негативным экономическим и социальным последствиям. Загрязнение нефтепродуктами водных акваторий и грунта обусловлено, прежде всего, изношенностью технологического оборудования предприятий, танкеров и трубопроводов, транспортирующих нефть. Так как добыча нефти на шельфе достигает 1/3 мировой добычи, и рост морских перевозок постоянно растет, соответственно будет увеличиваться и число аварийных ситуаций с дальнейшим разливом нефти в Мировой океан. Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение комплекса задач, реализацию различных методов использования технических средств. При значительных разливах нефти обычно применяю механические нефтесборщики: пороговые, центробежные, шнековые и адгезионные. При толще нефтяной пленки более 12 миллиметров и в замерзающих акваториях становится не эффективным, либо вообще невозможным. В таких условиях наиболее эффективным является применение сорбентов [1]. Одним из наиболее простых и распространённых устройств, позволяющих предотвратить растекание нефти и нефтепродуктов, является сорбирующий бон. Он легче в обращении, чем рассыпные не связанные между собой частицы сорбента, однако воздействие на сорбирующий бон течений, ветра и волнения на морской поверхности вызывают ряд трудностей при его использовании. Для объединения преимуществ сорбентов и традиционных заградительных бонов некоторые производители выпускают сорбирующие боны с балластной юбкой, которая придает дополнительную устойчивость конструкции. Буксировка сорбирующего бона для удаления тонких нефтяных пленок или блеска с поверхности воды обычно рассматривается как не целесообразное использование ресурсов, кроме того сила тяги при буксировке слишком велика для сорбирующих бонов и иногда вызывает их разрыв с последующим высвобождением сорбента и потерей впитавшейся нефти [2]. Возможен вариант распыления сорбентов с вертолета, начиная с периметра нефтяного пятна, постепенно смещаясь к его центру. Такая последовательность приводит к образованию по периметру каймы нефтенасыщенного сорбента и позволяет устранить возможность дальнейшего распространения нефтяного пятна. Данный способ является эффективным только в безветренную погоду, так как при сильном ветре или при волнении морской поверхности не дает гарантии в точности нанесения [3]. В ветреную погоду сорбент наносится на поверхность нефтяного пятна отдельно или струей воды в виде пульпы на небольшие по площади участки, обработка осуществляется с фронта пятна, постепенно перемещая зону обработки против течения.Существуют способы нанесения сорбентов на загрязненные участки механическими способами с помощью центробежных устройств, пневматических и гидравлических распылителей. В данном способе нанесения сорбента производится горизонтально, пульсирующим потоком воздуха. Недостатками данного способа являются: неравномерное нанесение сорбента на поверхностьзагрязнения, малая дальность распыления, трудность применения при сильных порывах ветра. Другим способом является использование специальных установок для нанесения сорбентов в струе воды на акваториях. Основными недостатками данной конструкции являются: малая мобильность, сложность монтажа на судне и невозможность использования при отрицательных температурах[4].После изучения существующих методов, были выявлены их недостатки и преимущества. Все существующие методы направленны на предотвращение распространения очагов загрязнения и ликвидации разливов нефти, но их использование не позволяет ликвидировать нефтяные капли, находящиеся в толще воды, а так же их применение в сложных погодных условиях либо вызывает ряд затруднений, либо попросту является невозможным. Решение данной проблемы предлагается созданием подводного аппарата для нанесения сорбента. Настоящим изобретением решалась задача создания способа нанесения сорбирующего вещества, который позволит работать в тяжелых погодных условиях, а так же повысит качество проводимых работ. Для решения поставленной задачи разработан аппарат для нанесения сорбента в толще воды, которым можно управлять и регулировать подачу сорбента с борта судна (рисунок 1).
Рис. 1. Модель подводного аппараты для распыления сорбента
Данный способ позволит ликвидировать нефтяные загрязнения в тех местах, где остальные аналогичные существующие способы не могут быть использованы по ряду причин. Использование данного способа позволит бороться с нефтяным загрязнением в битомльду, тем самым давая возможность полного удаления нефти, как с поверхности, так и в толще воды.Технической задачей является создание устройства, способного работать в битом льду, а так же устранение указанных недостатков существующих способов. Способ введения сорбента осуществляется следующим образом: к аппарату находящемуся в месте проведения работ от насоса, находящегося на борту судна или стационарном объекте, по гибкому трубопроводу, подключенному к соединительному устройству, под давлением подается вода. Далее по соединенному с ним трубопроводу вода поступает к управляющей аппаратуре, которая направляет воду к правому, левому или обоим сопловым аппаратам сразу. В результате реакции от струи воды на устройство будет действовать реактивная тяга и аппаратраспылитель начнет перемещаться. При подаче одновременно к правому и левому соплам аппарата, распылитель получает поступательное движение и удаляется от места спуска под лед на необходимое расстояние, вытягивая шланг на заданную длину. При подаче воды в правый сопловой аппарат, реактивная тяга водяной струи будет смещать распылитель влево. При подаче воды в левый сопловой аппарат, реактивная тяга водяной струи будет смещать распылитель в противоположную сторону. Глубина погружения устройства регулируется изменением вектора тяги в вертикальной плоскости, соответствующим поворотом соплового аппарата. Все элементы аппарата находятся в защитном корпусе. При подходе распылителя в нужное место по гибкому трубопроводу производится подача сорбента в виде пульпы, которая создается путем включения в поток воды твердого сорбента (например терморасщепленный графитовый сорбент). После подхода к нефтяному пятну аппарата происходит его перемещение под действием реактивной тяги от движения пульпы и одновременная подачав загрязненную воду сорбента. Впрыснутый в воду на необходимой глубине сорбент всплывает и по пути своего движения сорбирует капли нефтепродукта, находящиеся в толще воды. Достигнув верхнего уровня воды, сорбент собирает нефтепродукты, находящиеся на ее поверхности. Применение для распыливания водометного движителя будет способствовать качественному, равномерному перемешиванию сорбента в толще воды[5].При обработке нефтяного пятна распылитель совершает движение по радиусу, определяемому длинной рукава. По мере перемещения распылителя производится вытравливание рукава на заданную длину. Необходимое для обработки нефтяного пятна количество сорбента регулируется содержанием сорбента в пульпе и скоростью перемещения аппарата, а также кратностью прохода аппарата. Аппарат сможет отдаляться от судна на расстояние 100 –150 метров. Траектория движения аппарата в отношении судна аналогична движению маятника, что позволит распылять сорбент на площади до 30 000 квадратных метров. Данный способ дает возможность использования при любых погодных условиях, что не могут обеспечить остальные известные аналогичные способы.
Ссылки на источники1.Лейкин Ю.А., Физикохимические особенности сорбентов/ учебное пособие, 2001. C. 413.2.Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты/ учебник, 2005, С. 280.3.Другов Е.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов, 2007 г. С. 270.4.Воробьев Ю.Л. Ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, 2008 г. –С. 386. 5.Патент № 144489, МПК Е02В 15/10 Устройство для подводного введения сорбента, опубликован 20.08.2014 г.
Разработка подводного аппарата для нанесения сорбентов в замерзающих акваториях при ликвидации аварийных разливов нефти
Аннотация.В настоящее время нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность достаточно развита, но даже в современном мире технологий существуют проблемы, решение которых требуют создания новых устройств и способов для их решения. В докладе рассматривается комплекс задач и их реализация по ликвидации и локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, различные методы использования специализированных технических средств. Проводится сравнительный анализ существующих механических нефтесборщиков способных выполнять свои функции при толщине нефтяной пленки достигающей 12 миллиметров. Рассмотрены недостатки существующих способов по ликвидации разливов нефти в замерзающих акваториях и обоснована целесообразность применения сорбентов для решения данной проблемы. На основании результата, проведённого анализа, был разработан метод, позволяющий ликвидировать аварийные разливы нефти инефтепродуктов в замерзающих акваториях, где аналогичные методы не могут быть использованы по ряду причин.Ключевые слова:сорбент, ликвидация разливов, новое техническое средство, аналоги устройств, разработка нового устройства.
Из всех глобальных экологических проблем на Земле едва ли не самой главной является проблема предупреждения и борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов на воде и суше. История борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов насчитывается не одно десятилетие. Однако, эта проблема еще далека от разрешения. В настоящее время нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность достаточно развита, но даже в современном мире технологий существуют проблемы, решение которых насчитывает не одно десятилетие. Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов происходят на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях, а так же при их транспортировке, чем наносят ощутимый вред экосистеме Земли и приводят к негативным экономическим и социальным последствиям. Загрязнение нефтепродуктами водных акваторий и грунта обусловлено, прежде всего, изношенностью технологического оборудования предприятий, танкеров и трубопроводов, транспортирующих нефть. Так как добыча нефти на шельфе достигает 1/3 мировой добычи, и рост морских перевозок постоянно растет, соответственно будет увеличиваться и число аварийных ситуаций с дальнейшим разливом нефти в Мировой океан. Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение комплекса задач, реализацию различных методов использования технических средств. При значительных разливах нефти обычно применяю механические нефтесборщики: пороговые, центробежные, шнековые и адгезионные. При толще нефтяной пленки более 12 миллиметров и в замерзающих акваториях становится не эффективным, либо вообще невозможным. В таких условиях наиболее эффективным является применение сорбентов [1]. Одним из наиболее простых и распространённых устройств, позволяющих предотвратить растекание нефти и нефтепродуктов, является сорбирующий бон. Он легче в обращении, чем рассыпные не связанные между собой частицы сорбента, однако воздействие на сорбирующий бон течений, ветра и волнения на морской поверхности вызывают ряд трудностей при его использовании. Для объединения преимуществ сорбентов и традиционных заградительных бонов некоторые производители выпускают сорбирующие боны с балластной юбкой, которая придает дополнительную устойчивость конструкции. Буксировка сорбирующего бона для удаления тонких нефтяных пленок или блеска с поверхности воды обычно рассматривается как не целесообразное использование ресурсов, кроме того сила тяги при буксировке слишком велика для сорбирующих бонов и иногда вызывает их разрыв с последующим высвобождением сорбента и потерей впитавшейся нефти [2]. Возможен вариант распыления сорбентов с вертолета, начиная с периметра нефтяного пятна, постепенно смещаясь к его центру. Такая последовательность приводит к образованию по периметру каймы нефтенасыщенного сорбента и позволяет устранить возможность дальнейшего распространения нефтяного пятна. Данный способ является эффективным только в безветренную погоду, так как при сильном ветре или при волнении морской поверхности не дает гарантии в точности нанесения [3]. В ветреную погоду сорбент наносится на поверхность нефтяного пятна отдельно или струей воды в виде пульпы на небольшие по площади участки, обработка осуществляется с фронта пятна, постепенно перемещая зону обработки против течения.Существуют способы нанесения сорбентов на загрязненные участки механическими способами с помощью центробежных устройств, пневматических и гидравлических распылителей. В данном способе нанесения сорбента производится горизонтально, пульсирующим потоком воздуха. Недостатками данного способа являются: неравномерное нанесение сорбента на поверхностьзагрязнения, малая дальность распыления, трудность применения при сильных порывах ветра. Другим способом является использование специальных установок для нанесения сорбентов в струе воды на акваториях. Основными недостатками данной конструкции являются: малая мобильность, сложность монтажа на судне и невозможность использования при отрицательных температурах[4].После изучения существующих методов, были выявлены их недостатки и преимущества. Все существующие методы направленны на предотвращение распространения очагов загрязнения и ликвидации разливов нефти, но их использование не позволяет ликвидировать нефтяные капли, находящиеся в толще воды, а так же их применение в сложных погодных условиях либо вызывает ряд затруднений, либо попросту является невозможным. Решение данной проблемы предлагается созданием подводного аппарата для нанесения сорбента. Настоящим изобретением решалась задача создания способа нанесения сорбирующего вещества, который позволит работать в тяжелых погодных условиях, а так же повысит качество проводимых работ. Для решения поставленной задачи разработан аппарат для нанесения сорбента в толще воды, которым можно управлять и регулировать подачу сорбента с борта судна (рисунок 1).
Рис. 1. Модель подводного аппараты для распыления сорбента
Данный способ позволит ликвидировать нефтяные загрязнения в тех местах, где остальные аналогичные существующие способы не могут быть использованы по ряду причин. Использование данного способа позволит бороться с нефтяным загрязнением в битомльду, тем самым давая возможность полного удаления нефти, как с поверхности, так и в толще воды.Технической задачей является создание устройства, способного работать в битом льду, а так же устранение указанных недостатков существующих способов. Способ введения сорбента осуществляется следующим образом: к аппарату находящемуся в месте проведения работ от насоса, находящегося на борту судна или стационарном объекте, по гибкому трубопроводу, подключенному к соединительному устройству, под давлением подается вода. Далее по соединенному с ним трубопроводу вода поступает к управляющей аппаратуре, которая направляет воду к правому, левому или обоим сопловым аппаратам сразу. В результате реакции от струи воды на устройство будет действовать реактивная тяга и аппаратраспылитель начнет перемещаться. При подаче одновременно к правому и левому соплам аппарата, распылитель получает поступательное движение и удаляется от места спуска под лед на необходимое расстояние, вытягивая шланг на заданную длину. При подаче воды в правый сопловой аппарат, реактивная тяга водяной струи будет смещать распылитель влево. При подаче воды в левый сопловой аппарат, реактивная тяга водяной струи будет смещать распылитель в противоположную сторону. Глубина погружения устройства регулируется изменением вектора тяги в вертикальной плоскости, соответствующим поворотом соплового аппарата. Все элементы аппарата находятся в защитном корпусе. При подходе распылителя в нужное место по гибкому трубопроводу производится подача сорбента в виде пульпы, которая создается путем включения в поток воды твердого сорбента (например терморасщепленный графитовый сорбент). После подхода к нефтяному пятну аппарата происходит его перемещение под действием реактивной тяги от движения пульпы и одновременная подачав загрязненную воду сорбента. Впрыснутый в воду на необходимой глубине сорбент всплывает и по пути своего движения сорбирует капли нефтепродукта, находящиеся в толще воды. Достигнув верхнего уровня воды, сорбент собирает нефтепродукты, находящиеся на ее поверхности. Применение для распыливания водометного движителя будет способствовать качественному, равномерному перемешиванию сорбента в толще воды[5].При обработке нефтяного пятна распылитель совершает движение по радиусу, определяемому длинной рукава. По мере перемещения распылителя производится вытравливание рукава на заданную длину. Необходимое для обработки нефтяного пятна количество сорбента регулируется содержанием сорбента в пульпе и скоростью перемещения аппарата, а также кратностью прохода аппарата. Аппарат сможет отдаляться от судна на расстояние 100 –150 метров. Траектория движения аппарата в отношении судна аналогична движению маятника, что позволит распылять сорбент на площади до 30 000 квадратных метров. Данный способ дает возможность использования при любых погодных условиях, что не могут обеспечить остальные известные аналогичные способы.
Ссылки на источники1.Лейкин Ю.А., Физикохимические особенности сорбентов/ учебное пособие, 2001. C. 413.2.Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты/ учебник, 2005, С. 280.3.Другов Е.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов, 2007 г. С. 270.4.Воробьев Ю.Л. Ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, 2008 г. –С. 386. 5.Патент № 144489, МПК Е02В 15/10 Устройство для подводного введения сорбента, опубликован 20.08.2014 г.
