Разработка инженерных методов прогнозирования распространения нефти при аварии на нефтепроводе в экстремальных условиях

• Автор: Богачев, Николай Петрович
• Шифр специальности: 05.15.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 121 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ
1.1. Основные задачи исследований
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ДВИЖЕНИЮ НЕФТЕЙ
2.1. Физическое моделирование открытого потока нефти
2.2. Экспериментальное исследование центральносимметричного движения нефти
2.3. Экспериментальное исследование осесимметричного движения нефти
2.4. Экспериментальное исследование одномерного движения нефти
2.5. Выводы
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА АВАРИЙНОЙ УТЕЧКИ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ
3.1. Об оценке утечки нефти в зимний период времени
3.2. Определение количества нефти, находящейся на поверхности земли, в случае значительной утечки /аварии/ на нефтепроводе
3.3. Определение количества нефти, находящейся на поверхности земли, в случае незначительной аварийной утечки
3.4. Методика определения количества нефти, находящейся на "заснеженной" дневной поверхности
3.5. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Список использованных источников
Приложение
Приложение
Приложение

Введение
В процессе эксплуатации магистральных нефтепроводов случаются аварийные утечки, при которых происходят безвозвратные потери нефти и загрязнение окружающей среды. В результате анализа периода работы действующих нефтепроводов России было установлено [23], что на 1994 год около 25% нефтепроводов было построено более 30 лет назад, а 29% -более 20 лет назад. К 2000 году уже 73% нефтепроводов будут находиться в эксплуатации более 20 лет, а 41% -свыше 30 лет. Опыт эксплуатации магистральных нефтепроводов показывает, что срок службы наружного изоляционного покрытия составляет около 15-20 лет [23] , поэтому, учитывая, что одной из основных причин утечек является коррозия, в ближайшие годы возможен рост аварийности на линейной части "устаревших" нефтепроводов. Особое внимание при эксплуатации нефтепроводов должно уделяться защите водоохранных объектов, поскольку последствия от их загрязнения нефтепродуктами наблюдаются в течение 20 лет.
Аварийные утечки на магистральных нефтепроводах случаются в любое время года, в том числе и тогда, когда поверхность земли покрыта снегом. Разлив более "горячей", чем окружающая среда, нефти в таких случаях приводит к растеплению части снежного покрова и образованию массы "нефть+вода". Определение количества вытекшей нефти, находящейся на поверхности земли вместе с водой и в снежном массиве, имеет важное практическое значение, прежде всего, для оценки количества нефти, закачиваемой в ходе ликвидации аварии обратно в трубопровод. Кроме того, это позволяет оценить объем аварийной утечки непосредственно по результатам обследования загрязненного
участка, что важно в тех практически имеющих место случаях, когда другими способами по различным причинам это сделать затруднительно /например, из-за отсутствия необходимой для этого достоверной исходной информации об утечке, из-за дефектов в работе запорной арматуры и невозможности использования по этой причине аналитических методов, и других/.
В открытой печати не найдено каких-либо математических моделей или эмпирических зависимостей по описанию движения нефти для случаев аварийного растекания по поверхности земли, покрытой снегом. Отсутствуют, также, какие-либо рекомендации по определению количества нефти, находящейся на поверхности земли /в том числе -в снежном массиве/ в результате утечки из нефтепровода в зимний период времени в действующей "Методике определения ущерба окружающей среде при авариях на магистральных нефтепроводах" [31] . В условиях Западной и Северо-Западной Сибири, когда снежный покров сохраняется более полугода, отсутствие нормативного документа с такой методикой осложняет работу эксплуатационных организаций при ликвидации аварийных утечек зимой.
В последние годы наблюдается тенденция ужесточения штрафных санкций со. стороны государственных органов за безвозвратные аварийные потери нефти от инфильтрации и испарения, а также за допущенное загрязнение окружающей среды. Многолетний опыт эксплуатации магистральных нефтепроводов убедительно доказывает, что ущерб от аварии в значительной степени зависит от правильно определенной стратегии и оперативности в ходе выполнения аварийновосстановительных работ [2,18,49]. Этому в значительной степени могли бы способствовать простые зависимости /экспресс-методы/ по расчету "динамики" распространения

описанию процесса растекания модельных жидкостей на гладкой наклонной поверхности использовалось уравнение регрессии следующего вида [27]:
У = ь„ + Ь1Х1 + Ь2Хг + ь}х3 + ь4х4,
где: У = 1п(/), А", = 1п(0 +1), Хгіпіі)), А'з = 1п( к), Х4 = 1п(А),
в -угол наклона поверхности растекания жидкости;
Ь0, Ь{, Ь2, Ь}, Ь4 -неизвестные /искомые/ числа.
В результате статистической обработки массива прологарифмированных данных была получена следующая зависимость:
Г = -2,371 - 0Д91Х, - 0,676Х2 + 0,239Х3 + 0,930Х4
Проверка значимости этого уравнения, проведенная с помощью критерия Фишера, показала адекватность при уровне достоверности 95% (численное значение Г-критерия оказалось равным 29,9 , а табличное равно 1,35), поэтому это выражение было преобразовано к следующему виду:
/ = 0,0934(0 + 10-в.«’“9£0'93 . (2.16)
Поскольку в ходе получения предыдущей зависимости использовалась процедура потенциирования, то была проведена проверка качества описания этой формулой исходных данных. Значение Г-критерия стало 35,6 , поэтому качество описания опытных данных является вполне приемлимым. Вычисление коэффициента множественной корреляции также подтверждает это: численное значение
этого коэффициента оказалось равным 0,985.