CC BY
156
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И ЛИКВИДАЦИЯ ЧС
УДК 614.8
П.А. Попов, Н.В. Осипова
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ТЕХНИКЕ И ТЕХНОЛОГИИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧС, ОБУСЛОВЛЕННЫХ РАЗЛИВАМИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЛЕДОВЫХ МОРЯХ В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ
В работе отмечаются наиболее проблемные вопросы в области защиты населения и территорий арктической зоны от чрезвычайных ситуаций и предложения для их позитивного решения.
Ключевые слова: Арктика, ледовые моря, ликвидация разливов нефти, технология, техника, безопасность жизнедеятельности.
P. Popov, N. Osipova
TECHNIQUE AND TECHNOLOGY SUGGESTIONS APPLIED FOR ELIMINATION CONSEQUENCES FROM EMERGENCY SITUATIONS, CAUSED BY OIL SPILLS AT THE SEAS IN THE ARTIC REGION
The article views the topical issues in the sphere ofpopulation protection and territories of the Arctic zone in emergency situations and suggests the ideas for the decision.
Keywords: the Arctic, ice seas, elimination of oil spills, technology, technique, life safety.
Арктика является исключительно уязвимым районом, при этом в силу природно-климатических условий нефтяные разливы здесь более вероятны, а последствия разлива труднее ликвидировать, чем в других регионах. Это связано с недостатком естественного освещения, низкими температурами, дрейфом льда, сильными ветрами и рядом других факторов. Серия нефтяных разливов, произошедших недавно в ряде стран, в том числе в России и США (в Мексиканском заливе в апреле - мае 2010 г.), со всей убедительностью доказывает, что даже в более простых природно-климатических условиях службы реагирования пока не в состоянии эффективно ликвидировать последствия разливов [1, 2].
В настоящее время разрабатываются новые технологии ликвидации нефтяных разливов в условиях Арктики, однако пока научные исследования не завершены и на практике новые технологии проверены не были. Проблемам ликвидации нефтяных разливов в ледовых морях и условиях Арктики посвящена данная статья.
1. Анализ и характеристики возможных разливов нефти в Северных морях
Нефтяные разливы в море могут произойти на любом из этапов добычи, хранения или транспортировки нефти:
- фонтанирование скважины во время подводной разведки или добычи;
- выбросы или утечки из подводных трубопроводов;
- взрывы на платформах и их разрушение;
- утечки из резервуаров для хранения нефтепродуктов, располагающихся на суше, или утечки из трубопроводов в береговой зоне, а также в результате аварий с участием судов, транспортирующих нефть, или разлива топлива с судов.
Существует несколько характеристик арктических условий окружающей среды и арктических форм жизни, которые усиливают потенциальные негативные последствия нефтяных разливов
в арктических водах, что влияет и на безопасность жизнедеятельности населения в данном регионе.
В арктических условиях нефть сохраняется значительно дольше, так как её испарение идёт медленно и она может оказаться в ловушке во льду или подо льдом, в результате становится труднодоступной для бактериального разложения. Восстановление флоры и фауны после аварии замедлено, так как многие виды имеют относительно большую продолжительность жизни и более медленный цикл смены поколений.
По сравнению с водами Мирового океана арктические морские воды имеют более низкие значения температуры и солености. Типичные зимние условия в Арктике - низкие температуры, образование и движение морских льдов, наличие экстремальных и непредсказуемых погодных условий и продолжительные периоды темноты (полярная ночь). Любое из перечисленных условий является фактором повышения рисков значительных аварийных разливов нефти и одновременно может стать фактором, затрудняющим ликвидацию разлива нефти. При этом необходимо отметить, что характерной чертой арктических морей является наличие припайного льда, который в ряде случаев может предотвращать выброс разлитой нефти на берег и, соответственно, снижать ущерб окружающей среде, так как прибрежная зона является наиболее продуктивной по сравнению с районами открытого моря.
На потенциальные последствия разлива нефти (а значит, и общие риски) также оказывает влияние эффективность ответных мер по ликвидации и очистке нефтяного разлива. Если разлившаяся или просочившаяся нефть может быть эффективным образом локализована у источника или быстро удалена на акватории или с участка берега, то общие последствия будут гораздо менее тяжёлыми, чем в случае, когда весь объём разлитой нефти, ничем не ограниченный, попадёт в окружающую среду. В арктических морских условиях весьма вероятным является такой вариант, когда катастрофический объём разлившейся нефти может превысить операционные лимиты существующих технологий ликвидации нефтяных разливов.
В результате исследований обнаружено, что нефть только слегка выветривается в прибрежной полосе вдоль зоны нефтяного разлива. Остаточная нефть сохраняет свои токсичные свойства и остаётся биологически активной, и можно спрогнозировать, что такая приповерхностная нефть может оставаться в почве на протяжении десятилетий [3].
На основе анализа существующих российских и международных нормативных технических требований к средствам ликвидации разливов нефти (ЛРН) в данной статье приводятся расчёты по определению необходимого количества и состава судов, а также технологического оборудования для борьбы с разливами различных объёмов. Обсуждаются основные проблемы ЛРН: нехватка технических средств, многочисленные ограничения по проведению операций в зимний период, удалённость баз технических средств ЛРН от маршрутов перевозок и др. По результатам проведённой оценки технических требований сформулированы рекомендации к оснащению судовых систем ЛРН.
2. Определение состава судов и оборудования ЛРН
Для определения технических требований и оценки требуемых сил и средств ЛРН для западной Арктики и Дальнего Востока можно использовать стандартный порядок действий, широко применяемый при разработке планов ЛРН (табл. 1) [2].
Хотя потенциальные объёмы нефтяных разливов и уровни реагирования могут определяться на основе нормативных документов [2, 4], дальнейшие действия требуют расчётных оценок - определения протяжённости боновых заграждений, количества судов, нефтесборных систем и др., получаемых на основе детальной информации и проведения моделирования разливов. Приводимые ниже количественные оценки являются экспертными, учитывающими известные теоретические зависимости, эмпирические наблюдения и результаты реальных операций ЛРН.
Таблица 1
Порядок определения состава оборудования ЛРН
№ п/п Основные этапы Деятельность
1. о Определение (уяснение) задач операции ЛРН Определение максимального объёма разлива и уровня реагирования на основе нормативных и (или) расчётных критериев
2. 2.1. Локализация разлива Расчёт протяжённости боновых заграждений Производится моделирование разливов, выполняются расчёты площади и полупериметра пятна с учётом характеристик нефти и вероятных гидрометеорологических условий
2.2. Определение количества судов для постановки и удержания бонов Выполняется расчёт постановки бонового заграждения с учётом типов применяемых бонов, мощностей используемых судов, якорей для удержания бонов
3. 3.1. Сбор и удаление нефти Нефтесборные системы На основе моделирования определяются прогнозные изменения характеристик разлива во времени (объём, толщина пленки, образование эмульсий). Производится выбор типов нефтесборных систем, их количества и производительности, оценка эффективности в вероятных условиях применения
3.2. Системы сепарации нефти и воды, танки для хранения собранной нефти Определяются производительности систем сепарации и очистки воды, объёма танков для хранения нефти, возможности перекачки нефти на другие суда для последующей утилизации
3.3. Л Системы сжигания нефти Согласования в российских надзорных органах применяемых технологий ликвидации нефтяного загрязнения
3.4. 4. Выбор параметров специализированных судов и оборудования Диспергирование нефти Определение соответствия общих и специальных параметров судов и оборудования конкретным условиям ликвидации разлива
4.1. Общие Ледовый класс, маневренность, скорость судна, время подхода
4.2. Размещение оборудования Палубные площади, слип для спуска оборудования, места для навесного оборудования, склады хранения инициаторов горения, диспергентов
4.3. Ёмкости для приёма неф-теводяной смеси Объём, обеспечение безопасности (вентиляция танков), учёт операций с нефтью
4.4. Специальные Обеспечение взрывопожаробезопасности, вертолётная площадка, буксирные устройства и лебедки, лабораторное помещение
3. Технологии ЛРН в ледовых условиях
Для осуществления операций ЛРН в замерзающих морях необходимо оборудование для ликвидации разливов как на открытой воде, так и в ледовых условиях. Порядок действий для обеих ситуаций является одинаковым и включает три основных этапа:
1) обнаружение, прогноз и контроль поведения разлива;
2) локализацию пятна;
3) сбор нефти и ликвидацию разлива.
Технико-технологические решения ЛРН на открытой воде хорошо отработаны и подробно описаны в литературе, а в ледовых условиях, напротив, возникают существенные технические проблемы на всех указанных выше этапах [3].
Дистанционное обнаружение нефти в ледовых условиях по-прежнему остается недостаточно надежным. Применение пассивных дистанционных датчиков, например, фотографирование, использование сканирующей оптической аппаратуры не обеспечивает надежное обнаружение загрязненных нефтью районов.
Существующая технология ЛРН требует отделения нефти ото льда, поэтому локализация нефти в ледовых условиях является более сложной операцией. Применяются специальные стальные понтоны с промежутками между ними, соединённые несущим канатом. Заграждение удерживает лёд и пропускает нефть. При буксировке через лёд нефть вымывается из-подо льда и появляется на поверхности. Как правило, требуется второе сплошное боновое заграждение для локализации отделенной нефти, и далее сбор может быть произведён обычными методами. Как показывает практика, при оперативной локализации пятна эффективность операций по механическому сбору и сжиганию нефти существенно возрастает.
Компания <^атог» Финляндия предлагает ряд современных и испытанных конструкций нефтесборщиков для механического сбора нефти, удовлетворяющих любым техническим требованиям. Нефтесборщики <^атог» просты в управлении и требуют минимальной подготовки оператора. Продуманная и прочная конструкция обеспечивает высокую надёжность и длительный срок службы. Все нефтесборщики прошли полные испытания в условиях эксплуатации, а также испытания на производительность Бюро Веритас [4].
Фундаментом всей серии нефтесборщиков <^атог» являются скиммеры с жёсткими щётками. В основе запатентованной технологии лежит система вращающихся щёточных дисков и щёточных ленточных конвейеров, которые собирают и сепарируют нефть широкого диапазона вязкости и нефтезагрязненный плавающий мусор. Высокая производительность и эффективность делают скиммеры <^атог» самыми действенными из всех имеющихся средств для борьбы с разливами нефти.
Технология жёстких щёток <^атог» отличается своей гибкостью, что позволяет выпускать системы самых разных типоразмеров и конфигураций с целью удовлетворения заданным параметрам и условиям эксплуатации. Нефтесборщики <^атог» обеспечивают работу в стационарном и мобильном вариантах с производительностью от 5 до 400 м3/ч.
Семейство стационарных нефтесборщиков <^атог» доказало свою эффективность в сотнях операций по ликвидации разливов нефти по всему миру и ежедневно используется в различных погодных условиях - от арктических до тропических. К стационарным нефтесборщикам относятся также пороговые скиммеры <^атог», оснащенные шнековыми насосами Lamor GTA с архимедовым винтом [4].
Анализ табл. 2 показывает, что для обеспечения нормативного срока локализации (4 часа) разлива 1 уровня требуется до 6 судов, а для разлива 2 уровня - до 15. Кроме того, при крупном разливе обычно образуется несколько нефтяных пятен или полос, что увеличивает потребность в дополнительных судах и усложняет задачу локализации. Поскольку в настоящее время требуемое количество специализированных судов ледового класса отсутствует как в Баренцевом море, так и на Дальнем Востоке, нормативные требования по локализации разливов являются практически не реализуемыми, как из-за отсутствия достаточного числа плавсредств на месте разлива, так и логистической сложности такой операций (координация действий основных и вспомогательных судов, периодические переходы судов для сдачи собранной нефти и т. п.). Поэтому, наиболее реалистичным решением является расширение методов сбора нефти с борта судов навесными системами, не
требующего постановки бонов. Это, в свою очередь, потребует более точного прогноза поведения разлива и наведения судов, учёта экологической чувствительности акваторий и побережий по возможным траекториям распространения разливов и других мер организационного характера, в том числе подготовки квалифицированных специалистов по борьбе с крупными разливами (на проводившихся ранее учениях и тренировках отрабатывались действия при разливах объёмом от нескольких до десятков тонн).
Таблица 2
Оценка состава основного оборудования для разливов различных уровней
№ п/п Показатели 1 Уровни разливо 2 в 3
1. 2. 3. Объём разлива, т Протяжённость боновых заграждений, км Специализированные суда 50 - 500 2,9 - 5,8 1 - 2 500 - 5000 5,8 - 13,0 4 - 8 более 5000 более 13,0 10 - 15
4. 5. Катера Скиммеры и нефтесборные системы производительность 20 м3/ч производительность 100 м3/ч производительность 250 м3/ч 3 - 6 4 - 10 1 - 4 10 - 15 10 - 15 5 - 10 1 - 2 15 - 20 15 - 20 10 - 15 3 - 4
6. 7. Объём танков для собранной нефти, м3 Оборудование для сжигания нефти, компл. 40 - 200 200 - 1500 1 - 2 1500 - 3000 3 - 4
Приведённые в табл. 2 оценки количества и производительности нефтесборных систем показывают, что для крупных разливов целесообразно использование оборудования большей производительности. Суммарная ёмкость танков для хранения собранной нефти может быть в 2 - 3 раза меньше расчётного объёма разлива, поскольку: а) при крупных разливах практически невозможно собрать всю разлитую нефть; б) возможно использование других нефтеналивных судов (барж) для перегрузки собранной нефти с нефтесборщиков.
Применение оборудования для сжигания нефти действующими нормами в российских морях не предусматривается, а для возможного использования этого метода требуется получение согласований в соответствующих надзорных органах. С другой стороны, сжигание нефти при определённых условиях является более эффективным и менее затратным способом по сравнению с механическим сбором, а в отдельных ситуациях при ледовых условиях - единственно возможным методом.
Использование диспергентов для рассеивания нефтяной плёнки в толще воды по-прежнему оценивается неоднозначно [3], поскольку токсичные реагенты создают дополнительное загрязнение водной среды. Применение этого метода в России также не предусмотрено действующими нормами.
4. Требования к техническому оснащению судов ЛРН
Из анализа разработанных планов ЛРН в ледовых морях и ликвидации аварийных разливов имеется потребность в следующем оборудовании специализированных судов для работ в Арктике: средства для экстренной перегрузки нефти и нефтепродуктов с аварийных судов (насосы, рукава и соединения для приёма-передачи в исполнении, приспособленном для работы с высоковязкой
нефтью); средства наблюдения за нефтяным разливом (локатор бокового обзора с регулируемой по частоте апертурой на судне, лазерный сканирующий флуорометр на вертолёте и др.); средства спуска на воду, буксировки, управления и подъёма нефтесборного оборудования (слипы, кран-балки, краны, манипуляторы, буксировочные устройства и т. п.); трубопроводы и насосы для приёма и перекачки нефтеводяной смеси от других нефтесборных устройств за бортом; сепараторы для разделения нефти и воды; парогенераторы и паропроводы для обработки и очистки оборудования, загрязнённого нефтью; наличие возможности размещения запасов материалов и оборудования для приготовления и распыления диспергентов; наличие возможности размещения запаса инициаторов горения и устройств для поджигания разлива; катера-бонопостановщики с необходимой мощностью двигателя и автономностью плавания для проведения разведки, участия в неф-тесборных ордерах и самостоятельных операциях ЛРН; размещение и использование оборудования с учётом арктических условий (укрытие, подогрев, защита от обледенения, обслуживание и т. п.); контрольно-измерительная аппаратура для обеспечения учёта операций с нефтью и др. [6, 7, 8].
5. Технические требования к специализированным судам
Анализ технологий и средств ликвидации разливов нефти в ледовых условиях позволяют сформулировать технические требования к судовым системам (табл. 3).
Таблица 3
Рекомендуемые технические требования для судов ЛРН при операциях в замерзающих морях
№ п/п Характеристика Требования и тактико-технические характеристики судов
1 Классификация судна Не ниже LU5 по Правилам Российского морского регистра судоходства
2 Палубные площади для размещения, обслуживания и развертывания оборудования Не менее 2-х стандартных 20-футовых контейнеров Не менее 5 м свободной площади перед слипом
3 Слипы для спуска нефтесборного оборудования Ширина не менее 4 м
4 Двигательная установка и подруливающие устройства Обеспечение маневренности на малом ходу
5 Вертолётная площадка Вертолёт типа К-226 (длина с вращающимися винтами 13,0 м, высота 4,15 м, ширина 3,25 м, максимальная взлётная масса 3400 кг, вес груза 1400 кг, на внешней подвеске - 1500 кг, практическая дальность 750 км, вместимость
с. 8 чел.)
6 7 Катер-бонопостановщик Буксирные устройства и лебедки Мощность двигателей 350 400 л. с. Кран, буксир мощностью до 400 л. с.
8 Посадочные места для навес- Специальное оборудование, используемое в процессе сбо-
ного оборудования ра нефти
9 Специальные посты и помещения Склады хранения инициаторов горения, диспергаторов, посты (мостики) управления забортным оборудованием, пост обработки данных и управления операциями, лабораторное помещение
Исходя из указанных в табл. 3 требований, наиболее приемлемыми для работы в Арктике являются буксиры ледового класса входящие в систему сопровождения танкеров SERVS в
заливе принца Уильяма на Аляске. Российские суда оборудованы недостаточно и во многом не отвечают предъявляемым требованиям. Эти требования должны быть учтены и реализованы на новых строящихся и заказываемых судах.
В частности, имеются сведения о постройке двух многоцелевых ледоколов обслуживания для проекта «Приразломное», ледокола и буксира ледового класса для проекта «Варандейский терминал». С их вводом в строй возможности адекватного реагирования на разливы существенно возрастут, а при разумной организации взаимодействия возрастёт и экологическая защищённость района в целом.
Заключение
Обеспечение безопасности перевозок нефти в российских замерзающих морях требует решения многих технико-технологических, а также организационных проблем. Существующее состояние сил и средств бассейновых аварийно-спасательных управлений не отвечает быстро увеличивающемуся уровню угроз. Безусловно, необходимым является последовательное и обоснованное увеличение числа специализированных судов, обеспечивающих выполнение операций ЛРН, закупка оборудования в том числе импортного оборудования ЛРН, например фирмы <^атог», материалов, обустройство баз и обучение персонала. Уже сейчас подобные подразделения требуются для Печорского моря и района Мурманска.
Учитывая интенсивность освоения арктических районов, можно с достаточной уверенностью предполагать, что существующая сегодня государственная система предупреждения ЧС в будущем будет нуждаться в реформировании и совершенствовании. Поэтому первые шаги в этом направлении необходимо продумывать уже сейчас [9].
Литература
1. Журавель В.И. Риск возникновения и организация ликвидации разливов нефти при танкерных перевозках в Баренцевом море. Труды 7-й международной конференции по освоению ресурсов нефти и газа российской Арктики и континентального шельфа СНГ. - СПб., 2005. - С. 449 - 454.
2. Журавель В.И. Средства морского и берегового обеспечения предупреждения и ликвидации аварийных разливов углеводородов в условиях замерзающих морей. Труды конференции «Управление рисками и устойчивое развитие единой системы газоснабжения России. - М., 2006.
3. Мансуров М.Н. Ликвидация аварийных разливов нефти в ледовых морях. - М.: ИРЦ «Газпром», 2004. - 422 с.
4. Презентационные материалы компании «^атог» 2009, 2010 гг. www.Lamor.com.
5. Временные методические указания по техническому оснащению дочерних обществ ОАО "Лукойл" силами и средствами 1-го уровня реагирования для ликвидации аварийных разливов нефти: Приказ ОАО "Лукойл" от 11.02.2002 г. № 23.
6. Основные требования к разработке планов по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов: Постановление Правительства РФ от 21.08.2000 г. № 613.
7. Правила организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации: Постановление Правительства РФ от 15.04.2002 г. № 240.
8. Приказ МЧС России от 18 мая 2002 года № 242 «О дальнейшем совершенствовании работы в области предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов».
9. Демчишин И.В. Проблемы совершенствования системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций в арктической зоне Дальневосточного федерального округа в современных условиях //Научный журнал: «Научные и образовательные проблемы гражданской защиты»,. 2010. № 4.
