Исследование работы пневматических барьеров при локализации аварийных разливов нефти на поверхностных водных объектах нефтяных промыслов

• Автор: Куликова, Ирина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ ВО ВНУТРЕННИХ АКВАТОРИЯХ НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛОВ
1.1. Подводные переходы нефтепроводов как основной источник разливов нефти во внутренних акваториях промыслов

1.2. Методы локализации разливов нефти и нефтепродуктов в акваториях

1.3. Анализ методов локализации разливов нефти при разрушении подводных переходов нефтепроводов

1.4. Локализация разлива до прибытия сил и средств АСФ

1.4.1. Локализация с помощью всплывающих боновых заграждений

1.4.2. Локализация с помощью пневматического барьера

1.4.3. Сравнительный анализ применимости дистанционных методов локализации
1.5. Анализ опыта применения пневматического барьера
1.5.1. Обзор литературы, посвященной опыту применения пневматического барьера
1.5.2. Обзор литературы, посвященной основным расчетным зависимостям для пневматического барьера
1.6. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО БАРЬЕРА НА ОСНОВЕ СИТУАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
2.1. Выбор объектов ситуационного моделирования и определение их основных характеристик
2.2. Локализация в условиях открытой воды
2.3. Локализация в условиях битого льда
2.4. Локализация в условиях сплошного льда
2.5. Сравнение различных сценариев затрат времени на локализацию разливов нефти на выбранных источниках
2.6. Комплексный метод локализации на основе пневматического барьера и сорбентов

2.7. Комплексный метод локализации на основе пневматического барьера и контролируемого сжигания
2.8. Выводы по главе
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО БАРЬЕРА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНО - КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
3.1. Формирование поверхностного течения водогазовой смесью
3.2. Истечение газа через отверстие
3.3. Гидравлический расчет газового трубопровода
3.4. Математическая модель работы пневматического барьера
3.5. Исследование основных закономерностей при работе пневматического барьера
3.5.1. Влияние отношения давлений и суммарной площади отверстий на величину скорости производимого течения. Универсальные характеристики
3.5.2. Влияние диаметра перфорированного трубопровода на эффективность пневматического барьера
3.5.2.1. Влияние длины перфорированного трубопровода
3.5.2.2. Влияние давления до отверстия
3.5.2.3. Влияние особенностей распространения нефтяного пятна
3.5.3. Особенности изменения параметров пневматического барьера при разноуровневом профиле дна
3.5.4. Определение коэффициента полезного действия системы
3.6. Результаты натурных испытаний
3.6.1. Проверка адекватности математической модели
3.6.2. Влияние расстояния между отверстиями на создание непрерывной линии ограждения
3.7. Схема расстановки оборудования при комплексном методе на основе ПБ и сорбентов
3.8. Выводы по главе
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПОДБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО БАРЬЕРА НА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ
4.1. Общие положения
4.2. Этапы подбора оборудования

4.3. Этап 1 - Прогнозирование разлива на выбранном объекте
4.4. Этап 2 - Обоснование необходимости применения пневматического барьера
4.5. Этап 3 - Определение рубежа реагирования
4.6. Этап 4 - Определение метода
4.7. Этап 5 — Определение геометрических и физических характеристик пневматического барьера, состава оборудования
4.8. Этап 6 - Экономическое обоснование выбранной конструкции
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Частота возникновения инцидентов и аварий по группам промысловых трубопроводов за период с 2000 по 2006 годы в ОАО «Сургутнефтегаз»
Приложение 2. Данные о наличии водных переходов нефтепроводов на разных месторождениях
Приложение 3. Анализ способов локализации разливов нефти в акваториях на основе механического ограждения
Приложение 4. Анализ способов локализации разливов с помощью сорбентов..
Приложение 5. Особенности распространения нефти и нефтепродуктов в условиях открытой воды
Приложение 6. Особенности распространения нефти и нефтепродуктов в условиях битого льда
Приложение 7. Особенности распространения нефтяного пятна в условиях сплошного льда
Приложение 8. Характер изменения параметров по длине перфорированного трубопровода
Приложение 9. Зависимость относительного изменения скорости истечения от скорости газа на начальном участке трубопровода при разных его длинах
Приложение 10. Зависимость относительного изменения скорости истечения от скорости газа на начальном участке трубопровода при разных давлениях
Приложение 11. Зависимость относительного изменения скорости истечения от скорости газа на начальном участке трубопровода при разных скоростях производимого ПБ течения

Проведенный анализ литературных источников показал, что в них приведены конкретные величины диаметров отверстий (от 1,19 мм до 6,35 мм), расстояний между ними (от 0,012 м до 0,1524 м), диаметров перфорированных трубопроводов (ПТП) без теоретического обоснования выбранных конструкций.
В работе ученых лаборатории гидромеханики Техасского университета (Hydromechanics Laboratories of Texas A&M University), [82] 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.
1.6. Выводы по главе
Вопрос разливов в результате повреждения промысловых трубопроводов чрезвычайно актуальный и вызывает большой интерес у исследователей. Постоянно предлагаются новые решения и модернизируются уже известные.
Снижению ущерба от таких разливов способствует применение дистанционных методов локализации, которые обеспечивают ее за короткий срок и не требуют присутствия АСФ.
Большой интерес вызывает метод локализации с помощью пневматического барьера, который может быть применен в любое время года.
Не смотря на большой интерес в мире к технологиям на основе пневматического барьера, в нашей стране в открытом доступе не встречается сведений о возможности применения данного метода в качестве метода локализации, как и сведений о наличии методики для его применения.
На основании сведений, встречающихся в литературе, довольно сложно разработать конструкцию Г1Б для локализации разливов нефти для конкретных природно-климатических и гидрологических условий поверхностных водных объектов нефтяных промыслов РФ, ввиду недостатка теоретических и практических знаний.