Диссертация (1173000), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Это равнинные рекии озера. Особенностью их является то, что они в холодное время годапокрываются льдом.Выяснено, что традиционно применяемые в России методы локализации:механическое ограждение, применение сорбентов, сжигание, - не всегда могутобеспечитьлокализациювсроки,установленныероссийскимзаконодательством.Метод,основанныйнаприменениипневматическогобарьера,обеспечивает локализацию разливов нефти в кратчайшее время с начала8разлива и не требует присутствия сил и средств АСФ на объекте. Этот методпозволяет локализовать разлив нефти в случае, если источник разливазначительноудаленотместабазированияАСФ,атакжееслиметеорологические условия затрудняют их доставку к месту ЧС(Н).Изучением особенностей применения данного метода занимались восновном зарубежные ученые: Taylor G., Bulson P.S., Grunau С., Hoult D.

P.,Evans J. T., Straub L. G., Herbich J. B., Bowers, C. E., Radionov S. I., Dmitriev A.A., группа ученых лаборатории гидромеханики ТехасскогоA., SjobergУниверситета (Hydromechanics Laboratories of Texas A&M University) и др.Изначально было предложено использовать его в качестве волнореза (Brasher,Evans J. T.). Только во второй половине XX века были проведены первыеизыскания на предмет использования ПБ в качестве метода локализацииразливов нефти в акваториях.Проведенный анализ литературных источников показал, что в них восновномпредставленыконкретныевеличиныдиаметровотверстий,расстояний между ними, диаметров перфорированных трубопроводов (ПТП)без теоретического обоснования выбранных конструкций.В работе ученых лаборатории гидромеханики Техасского университета(Hydromechanics Laboratories of Texas A&M University) даны рекомендации поопределениюнесколькихпараметровПБ.Однакорекомендациипоопределению диаметра ПТП основаны на сопоставлении веса его 1 п.м.

ипропускной способности, а определение диаметра отверстий дано исходя изпропускной способности всех отверстий на 1 п.м., расположенных навыбранном расстоянии друг от друга, и выбор которого теоретически необоснован.В ходе патентного поиска определены основные направления, покоторымпредлагаютсяусовершенствованияконструкцийПБ.Этоиспользование различных материалов ПТП, различных конструкций насадок иформ отверстий (Case С. L., Daymond S.

F., Grunau C., Smyrnow W.);применение различных методов и способов закрепления ПТП и обеспеченияего плавучести; разработка схем совместной работы ПБ с механическими9устройствами для ликвидации разливов (Медведев С.С.), а также подачасовместно с воздухом или самостоятельно специальных агентов длялокализации или ликвидации разливов: хладагента (Ellingsen), адсорбента(Шахворостов Н.Г.).На основании имеющихся сведений довольно сложно разработатьконструкцию ПБ для локализации разливов нефти для конкретных природноклиматических и гидрологических условий поверхностных водных объектовнефтяных промыслов РФ, ввиду недостатка теоретических обоснований дляэтого.На основе проведенного анализа сформулированы задачи настоящегоисследований.Во второй главе на основе ситуационного моделирования проведенообоснование целесообразности применения ПБ в качестве метода локализацииразливов на поверхностных водных объектах нефтяных промыслов РФ, в томчисле с точки зрения временных затрат, выявлены требования к расположениюрубежа реагирования, оборудованного пневматическим барьером.Вкачествеобъектовисследованиябыливыбраны4переходапромысловых нефтепроводов через наиболее типичные для месторождений РФводные объекты – 3 реки и озеро.Построено по паре ситуационных моделей локализации с помощьюпневматического барьера и традиционно используемых в настоящее времябоновых заграждений для каждого из выбранных источников в условияхоткрытой воды, битого и сплошного льда.

Пример ситуационных моделейлокализации разливов нефти в условиях открытой воды на источнике 2приведен на рис. 1.Характер истечения нефти из источника выбран в соответствии спостановлением Правительства РФ № 613 как порыв, подразумевающийистечение большого объема в сравнительно короткий срок. При этом принятодопущение, что разлив является квазимгновенным. Объемы разливов принятыодинаковыми.Для каждой ситуации определены следующие параметры: время с10момента начала разлива нефти до окончания работ по локализации, удалениепередней границы пятна от места порыва, площадь разлива, средняя толщинапленки нефти.В результате анализа полученных данных было выявлено, что расчетноевремя локализации с помощью ПБ составило от 5,2 до 17,2 минут, это даловыигрыш во времени при локализации разливов нефти с помощью ПБ посравнению с локализацией с помощью БЗ в зависимости от рассматриваемогосценария от 7 до 202 раз.4376211 км5211 км6а)б)Рис.

1. Ситуационные модели локализации разливов нефти на источнике 2 вусловиях открытой воды: а) локализация ПБ; б) локализация БЗ; 1 –нефтепровод; 2 – место порыва; 3 – ряды БЗ; 4 - береговые БЗ; 5 - ПБ; 6 –нефтяное пятно; 7 - участки, на которых возможно загрязнение береговойполосыСледующая часть исследования посвящена возможности замены БЗ,используемых в комплексе с другими методами локализации, на ПБ.Длявыбранныхисточниковвграфическомвидеразработаныситуационные модели локализации разливов нефти комплексными методами наоснове ПБ и сорбентов, а также контролируемого сжигания и ПБ.11В результате проведенного исследования выяснено, что:1.ПБ особенно эффективен при локализации разливов на удаленныхисточниках или источниках, расположенных вблизи районов приоритетнойзащиты и зон особой значимости, ущерб от разлива нефти вблизи которыххарактеризуется огромными финансовыми затратами.2.Несмотря на то, что локализация разливов с помощью ПБэффективна в условиях битого и сплошного льда, применение его напромерзающих до дна или почти до дна водных объектах нецелесообразно, таккак возможно разрушение его элементов.3.Комплексный метод локализации разливов нефти на основе ПБ исорбентов позволяет наносить сорбент еще до прибытия АСФ, обеспечиваявысокую эффективность операций по локализации.4.Использование ПБ предусматривает как его самостоятельнуюработу, так и в комплексе с контролируемым сжиганием в любых природноклиматических условиях без внесения изменений в конструкцию ужесмонтированной на объекте установки, при условии согласования процедурысжигания в надзорных и контролирующих органах.Для условий открытой воды, битого и сплошного льда разработанытиповые схемы локализации разливов нефти с помощью ПБ на следующихводных объектах:на крупных реках,на прямых участках средних и малых рек,на участках с поворотом средних и малых рек,на малых озерах.Они представлены в четвертой главе диссертации в тексте разработаннойметодики.Полученные схемы учитывают выявленные в ходе проведенногоисследования следующие требования к обустройству рубежа локализации спомощью ПБ.1.При определении рубежа локализации с помощью ПБ следуетруководствоваться расстоянием от источника до рубежа максимального12удаления передней границы пятна для условий открытой воды.

При расчетномзначении толщины пленки на этом рубеже более 1 мм следует дополнительноучитыватьтехническиевозможностикомпрессора,обеспечивающегоудержание пятна нефти расчетной толщины, и при необходимости перенестирубеж локализации ниже по течению.Для2.предотвращениязагрязнениябереговойлинииследуетпредусмотреть карманы, огороженные участком ПБ, для накопления разлитойнефти.В третьей главе приведено описание разработанной математическоймодели работы ПБ, учитывающей режим течения газа в трубопроводе. Наоснованиирезультатовмоделированияпроведенанализвлияниягидрометеорологических и гидрологических условий водного объекта наконструктивные особенности и режимные параметры ПБ.Основные допущения модели: газ является идеальным; процессыистечения газа и течения газа по трубопроводу являются адиабатическими;утечки газа отсутствуют; процесс сжатия в компрессоре изотермический;волнение на поверхности водного объекта отсутствует.Основные уравнения математической модели.Условие формирования граничной линии:vПБvH,(1)vПБгде- производимая пневматическим барьером скорость;vH-скорость распространения нефти.Зависимость между скоростью производимого ПБ течения и расходомгаза, предложенная Тейлором (Taylor):vПБ kгдеПТП;kQн.

уgQн. уL,- объемный расход газа (при н.у.) на весь ПТП;(2)L- длина всего- коэффициент, в настоящей работе на основе рекомендаций,приведенных в работе ученых лаборатории гидромеханики Техасскогоуниверситета (Hydromechanics Laboratories of Texas A&M University), принят13k,.Массовый расход при истечении газа через отверстие в ПТП:2k1 kpp k kqm  m  S  2  p1  r1  2    2   , p1   p1  k 1(3)где k - показатель адиабаты (для воздуха1, 41 ), p1 - давление доотверстия в ПТП; r1 - плотность газа до отверстия в ПТП; p2 - давление в среде,в которую происходит истечение газа; S- площадь отверстия;-коэффициент расхода.Скорость адиабатического истечения газа:k1 k p1   p2  k 1    w2  2k 1 r1   p1  .(4)Формула Дарси - Вейсбаха для определения падения давления на каждомиз участков трубопровода:p1 jгдеv j21x(5)2 Dp1 j- падение давления на участке между j 1 и j ячейками ПТП;vj- скорость течения газа в трубопроводе в j -той ячейке; x - расстояние междуячейками j и j 1 ; D - диаметр ПТП;- коэффициент гидравлическогосопротивления.На основе этих уравнений построена математическая модель работы ПБ,учитывающая режим газа в ПТП, в системе Mathcad 14.Для проверки адекватности построенной математической модели спомощьюкритерияФишера(F-критерия)проведенэкспериментс4конструкциями ПБ.

Характеристики

Список файлов диссертации