Оглавление

Водные  транспортировки  нефти 3

Типы  танкеров и их краткие  характеристики 3

Погрузка  и выгрузка танкера 6

ЧС  при транспортировке  нефти и нефтепродуктов 8

Виды  и способы ликвидации аварийных разливов нефти 11

Заключение 18 

Водные транспортировки нефти

     С ростом добычи увеличивались объемы транспортировки нефтепродуктов, совершенствовались способы доставки. Долгое время это  делалось весьма примитивно, караванным способом. Деревянные бочонки и бурдюки  наполнялись нефтью или керосином, грузились на повозки и таким  образом доставлялись до места. Или  же по воде - в дубовых, а позже  стальных бочках. Такой способ транспортировки  был очень дорог, стоимость нефтепродуктов была слишком высока.

     В 1863 году этой проблемой заинтересовался  Д.И. Менделеев. В качестве выхода он предложил перевозить нефтепродукты  не в бочках, а в специально оборудованных  трюмах судов методом налива. Этот метод перевозки получил название "русский способ". Через десять лет, когда идея была реализована  братьями Артемьевыми и полностью  себя оправдала, способ, предложенный великим русским ученым, стал применяться  повсеместно.

     Наличие большого количества морей, судоходных рек, каналов и озер на территории России обусловило широкое развитее водных перевозок нефти и нефтепродуктов. Для некоторых экономических районов страны водный транспорт является основным средством перевозки нефти и нефтепродуктов. По своим экономическим показателям во многих случаях этот вид транспорта успешно конкурирует с трубопроводным.

Типы  танкеров и их краткие  характеристики

     Основным  транспортом для перевозки нефти  и нефтепродуктов водным способом являются морские и речные танкеры, баржи  морские и речные (лихтеры). Водные нефтеперевозки, в сравнении с  железнодорожными, снижают затраты  на 10-15%, и на 40% в сравнении с  автомобильными.

     Малотоннажные танкеры с дедвейтом 30-70 тыс.тонн используются для специальных целей - в том числе для перевозок битумов; танкеры общего назначения, обладающие дедвейтом в 70-150тыс.тонн, применяются для перевозки нефтепродуктов; среднетоннажные танкеры (150-300 тыс.тонн) - для доставки как нефтепродуктов, так и нефти. Крупнотоннажными считаются танкеры дедвейтом более 300 тыс.тонн, и на них приходится основная нагрузка по транспортировке нефти морским путем.

     Нефтеналивное судно состоит из жесткого стального  каркаса, к которому крепится обшивка. Каркас судна выполнен из продольных и поперечных жестких связей. Грузовые помещения танкера разделены несколькими поперечными (уменьшают удары жидких грузов о переборки и борта при качке) и продольными переборками на резервуары и уменьшения воздействия жидкого груза на устойчивость судна – танки, которые соединяются между собой через перекрываемые клинкетами отверстия, расположенные у днища. Открываются и закрываются клинкеты посредством маховика, выведенного на палубу. Некоторые из танков них служат только для приема водного балласта. Доступ к танкам можно получить с палубы - через горловины небольшого размера с плотными крышками.

     Нефть и нефтепродукты загружают в  танкеры с берега, а разгрузку  ведут при помощи корабельных  насосов и трубопроводов, проложенных  в танках у днища и вдоль палубы. Кроме трубопроводов для загрузки танки также оснащены и другими технологическими трубопроводами и устройствами: зачестными, подогревателями, устройствами для орошения, мойки палубы, вентиляции и пропаривания танков, средствами пожаротушения и др. Однако супертанкеры дедвейтом более 250 тысяч тонн, как правило, просто не могут зайти в порт, будучи полностью загруженными. Их заполняют с морских платформ и разгружают, перекачивая жидкое содержимое на танкеры меньшего размера.

     Сегодня моря и океаны мира бороздят более 4000 танкеров. Большинство из них принадлежат  независимым судоходным компаниям. Нефтяные корпорации заключают с  ними договоры фрахтования, получая  право на использование судна.

     Каждое  нефтеналивное судно характеризуется следующими основными показателями:

1. Водоизмещение – вес воды, вытесненной груженым судном. Водоизмещение судна при полной осадке равно собственному весу судна и полного груза в нем;
2. Дедвейт – полный вес поднимаемого груза (транспортируемого и для собственных нужд);
3. Грузоподъемность – вес транспортного груза;
4. Осадка при полной загрузке;
5. Скорость хода при полной загрузке.

     Отношение дедвейта к водоизмещению называется коэффициентом утилизации водоизмещения (для танкеров колеблется в пределах 0,65 – 0,75 и характеризует степень  совершенства судна).

     Существенное  отличие конструкции нефтеналивных  судов от других транспортных судов  обусловлено особым свойством жидкого  груза:

1. Жидкий груз, имеющий свободную поверхность, перетикает при крене на один борт, уменьшая устойчивость судна;
2. Удары жидкого груза при качке создают дополнитеьные нагрузки на переборки и борта;
3. Увеличение объема жидкого груза при повышении температуры требует свободного объема в танках при полной загрузке судна;
4. Повышенная пожарная опасность требует принятия некоторых противопожарных мер;
5. Необходимость применения специальных технологических трубопроводов и насосов для производства грузовых операций.

     Для производства нефтегрузовых операций при водных перевозках служат нефтяные гавани и причальные сооружения. При  их сооружении соблюдают следующие  требования. Минимальная глубина  воды h (в м ) в гавани у причалов где - наибольшая осадка судна; - наибольшая высота волны. Нефтеная гавань должна иметь достаточную акваторию для размещения необходимого числа причалов и для свободного маневрирования судов. Должна быть укрыта от господствующих ветров. Для защиты водоема от загрязнения нефтепродуктами в гавани должны быть  предусмотрены специальные меры на случай аварийного разлива.

     В морских гаванях нефтяные пирсы  располагаются перпендикулярно  к берегу. Расстояние между смежными пирсами должно быть более 200м и не менее длины самого крупного танкера , прибывающего в порт.

     В речной гавани нефтяные причалы размещаются  параллельно берегу на расстоянии не менее 300м от сухогрузных причалов. Речные причалы нефтебаз располагаются, как правило ниже по течению от населенных пунктов, крупных рейдов и мест постоянной стоянки флота, на расстоянии не менее 1000м. При невозможности соблюдения этого условия речные причалы нефтебаз могут быть сооружены и выше по течению, но в этом случае указанное расстояние должно быть не менее 5000м.

Погрузка  и выгрузка танкера

     Перед загрузкой танкера производится его подготовка к перевозке нефти  и нефтепродукта она включает в основном три этапа:

• Подготовка грузовых танков;
• Проверка непроницаемости грузовой и зачистной систем, клинкетов, механизмов, обслуживающих грузовые танки;
• Проверку технической исправности систем подогрева груза, газоотводной и систем пожаротушения и орошения палубы.

     Существуют  три способа зачистки грузовых танков нефтеналивных судов:

1. Ручной;
2. Механизированный;
3. Химико-механезированый.

     Ручной  способ – это низко производительный способ, требующий много времени  и средств. Порядок зачистки танка  при этом следующий. После прокачки холодной забортной водой каждый танк подвергается пропариванию паром в течении нескольких часов. Когда температура в танках снизится до 30-40 градусов Цельсия, после их вентилирования туда посылают двух мойщиков, которые скатывают горячей водой (30-40 градусов)все поверхности танков из шлангов под давлением не более 0,6 МПа. Мойщики должны быть полностью одеты в защитную одежду и использовать изолирующие дыхательные аппараты.

     Механизированный  способ – осуществляется водой, которая  в танки подается под давлением  через специальные моечные машины – гидромониторы. Мойка производится в основном забортной водой различной  температуры или растворами моющих средств.

     Химико-механизированный способ – осуществляется теми же средствами, что и при механическом,  но в место воды используются различные моющие средства.

     Химико-механизированный способ должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечению хорошего качества отмыва и сокращению его сроков, снижению времени нахождения судна под очисткой, исключению слива нефтепродуктов в море.

     Перед  постановкой танкера под погрузку опресовываются на рабочее давление зачистная магистраль и клинкеты. Прежде чем начать опресовку, все  магистрали прокачиваются забортной  водой для удаления остатков нефтепродуктов. На герметичность проверяют также  систему подогрева груза путем  продувки ее острым паром.

     Погрузка  и выгрузка танкера производится на основании согласованного и утвержденного капитаном грузового плана и под руководством одного из помощников капитана с соблюдением следующих условий:

1. Для разгрузки корпуса танкера от опасных концентраций напряжений нефтепродукт (а при порожнем рейсе балласт) следует размещать по отсекам с учетом возможного равномерного размещения веса по длине судна. Загрузка и выгрузка танков необходимо производить по строго определенной очередности. Например, кормовую и носовую группы танков необходимо загружать равномерно.
2. Для предотвращения нормального крена судна бортовые танки следует загружать равномерно.

При нормальной загрузке танкера необходимо предусматривать:

1. Максимальное использование грузоподъемности и грузовместимости судна при условии обеспечения сохранности груза во время погрузки, перевозки и выгрузки;
2. Наилучшую технологическую схему погрузки, позволяющую достичь сокращения продолжительности грузовых операций до минимума при условии обеспечения пожарной безопасности;
3. Обеспечение нормальной остойчивости, дифферента и осадки судна на всех этапах рейса, т.е. во время грузовых операций и на переходе.

     Для выполнения расчетов, связанных с  распределением груза по танкам, необходимы следующие исходные данные:

• Высота каждого танка;
• Коэффициент незаполненного объема в танках;
• Удельный вес жидкого груза.

     Далее эти данные способствуют нахождению необходимых данных по справочным таблицам.

     Для того чтобы нефтепродукты были доставлены к месту назначения в соответствующем  качестве, необходимо строго соблюдать  все правила и технологию перевозки  нефтепродуктов морем.

ЧС  при транспортировке  нефти и нефтепродуктов

     В Мексиканском заливе 20 апреля 2010г. случилась  трагедия, произошла крупнейшая техногенная катастрофа – авария, а затем и взрыв на морской буровой платформе Deepwater  Horizon  компании ВР. Пожар после взрыва не смогли потушить, до тех пор пока платформа не затонула сама по себе. Когда платформа затонула произошло резкое осложнение технического состояния этого аварийного объекта. В результате в океан вылились десятки тысяч тонн, которые поступали на поверхность, создавая реальную угрозу крупнейшей экологической катастрофы за всю историю мировой нефтедобычи. В момент взрыва на платформе работало 126 человек, из них 11 погибло. Хотя все это возможно было избежать применяя эффективные технологии пожаротушения.

     Как утверждают специалисты в скважину попала нефть или газ, возник пожар, и когда пламя взметнулось  на высоту 150-200 метров, стало ясно что стихия победила. К тому же с 1,5-километровой глубины начался не контролируемый выброс нефти, образовавший пятно площадью 250 километров квадратных.

     Авария  в Мексиканском заливе  стала  самой масштабной, далеко не единственной и к сожалению наверное не последней  в современной истории экологических  катастроф, связанная с освоением  углеводородов на шельфе морей и  океанов. Отсюда вывод: изучение и освоение шельфов углеводородных запасов  является одним из наиболее опасных  видов человеческой деятельности. В  среднем за год в мире происходит около 420 предаварийных ситуации. Анализ статистики аварий и катастроф позволяет  сделать вывод, что основными  причинами их возникновения  являются:

• Проектные ошибки и отказ технических систем – 50%;
• Экстремальные природные явления – 30%;
• Навигационные происшествия – 15%;
• Прочие – 5%.(в том числе: терроризм, последствия вызванные военно-морской деятельность)

     Ошибочный или не полный учет  рисков возникновения  аварий приводит к значительным экономическим  потерям. Например, отсутствие анализа  рисков пригибания морского дна вызываемое интенсивной откачкой флюидов, привело к возникновению в 1987г предаварийной ситуации в Северном море на месторождении Ekofish. Потребовалось участия 72 организаций из 10 стран для проведения операции по  подъему домкратами эксплуатационных платформ и закачки в них сухого газа. Стоимость работ обошлась 350 млн. долларов, не считая потерь вызванных нарушением режима добычи. Как отмечено в статье «Комплексная система безопасности на шельфе, природное и технологическое взаимоопасное влияние». В целом возможное возникновение аварии на конкретной платформе не велико, но по мере увеличения их количества возникновение крупной аварийной ситуации на одной из множества платформ каждые 5-10 лет стремится к 100%, что подтвердилось событием в Мексиканском заливе.

     В марте 1967г танкер Tory Canyon наскочил на риф у островов Силли на Юго-западе Англии. Тогда 120 тыс. тонн нефти загрязнили 270 км побережья Франции и Великобритании.

     В марте 1987г у побережья Бретани  сел на мель Американский танкер Amoco Cadiz. В воду вылилось 220 тыс. тонн нефти. Загрязнило 300 км берега.

     В июле 1979г в результате столкновения танкеров Atlantik Empress и Aegean Captain в Карибском  море произошла утечка 290 тыс. тонн нефти.

     В марте 1989г танкер Exxon Valdez сел на мель у берегов Аляски, было розлито 40тыс.т  нефти и загрязнено 2тыс.км берега.

     В январе 1991г оккупировавшие Кувейт Иракцы слили в воды Персидского залива около 1,5 миллионов тон нефти и  подожгли около 700 скважин.

     В ноябре 2002г у побережья Испании  разломился и затонул танкер Prestige. В море попало 64 тыс. тонн мазута. После  этого Евросоюз запретил однокорпусным  танкерам доступ в свои воды.

     11.11.2007 г. в результате штормового  ветра (до 32 м/с) и волнения моря  6-7 баллов (высота волны 5 метров) в Керченском проливе и акватории Черного моря 13 судов класса река-море потерпели крушение. В результате затонуло 4 судна, были сорваны с якорей и сели на мель 6 судов, получили повреждения 2 танкера, одно судно находится на якоре. Произошел, вылив около 2000 т. мазута и попадание в воду около 6800 т технической серы. Для ликвидации потребовалось всего 993 человека, 172 ед. техники, 17 плавсредств, 7 воздушных судов.

Виды  и способы ликвидации аварийных разливов нефти

       Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов, имеющие место на объектах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, при транспорте этих продуктов наносят ощутимый вред экосистемам, приводят к негативным экономическим и социальным последствиям.

     Экологические последствия при этом носят трудно учитываемый характер, поскольку  нефтяное загрязнение нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и  накапливается в биомассе.

     Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает  выполнение многофункционального комплекса  задач, реализацию различных методов  и использование технических  средств.

     Существует  несколько методов ликвидации разлива  ННП: механический, термический, физико-химический и биологический. 
Одним из главных методов ликвидации разлива ННП является механический сбор нефти. Наибольшая эффективность его достигается в первые часы после разлива. Это связано с тем, что толщина слоя нефти остается достаточно большой. При малой толщине нефтяного слоя, большой площади его распространения и постоянном движении поверхностного слоя под воздействием ветра и течения механический сбор достаточно затруднен. Помимо этого осложнения могут возникать при очистке от ННП акваторий портов и верфей, которые зачастую загрязнены всевозможным мусором, щепой, досками и другими предметами, плавающими на поверхности воды.

Боновые заграждения

     Основными средствами локализации разливов ННП  в акваториях являются боновые заграждения. Их предназначением является предотвращение растекания нефти на водной поверхности, уменьшение концентрации нефти для  облегчения процесса уборки, а также  отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов.

     В зависимости от применения боны подразделяются на три класса:

I класс  - для защищенных акваторий (реки  и водоемы);

II класс  - для прибрежной зоны (для перекрытия  входов и выходов в гавани, порты, акватории судоремонтных  заводов);

III класс  - для открытых акваторий.

     Боновые заграждения бывают следующих типов:

• самонадувные - для быстрого разворачивания в акваториях;
• тяжелые надувные - для ограждения танкера у терминала;
• отклоняющие - для защиты берега, ограждений ННП;
• несгораемые - для сжигания ННП на воде;
• сорбционные - для одновременного сорбирования ННП.

     Все типы боновых заграждений состоят  из следующих основных элементов:

• поплавка, обеспечивающего плавучесть бона;
• надводной части, препятствующей перехлестыванию нефтяной пленки через боны (поплавок и надводная часть иногда совмещены);
• подводной части (юбки), препятствующей уносу нефти под боны;
• груза (балласта), обеспечивающего вертикальное положение бонов относительно поверхности воды;
• элемента продольного натяжения (тягового троса), позволяющего бонам при наличии ветра, волн и течения сохранять конфигурацию и осуществлять буксировку бонов на воде;
• соединительных узлов, обеспечивающих сборку бонов из отдельных секций;
• устройств для буксировки бонов и крепления их к якорям и буям.

Устройства  для сбора нефти  и нефтепродуктов

     Для очистки акваторий и ликвидации разливов нефти используются нефтесборщики, мусоросборщики и нефтемусоросборщики  с различными комбинациями устройств  для сбора нефти и мусора.

     Нефтесборные  устройства, или скиммеры, предназначены  для сбора нефти непосредственно  с поверхности воды. В зависимости  от типа и количества разлившихся  нефтепродуктов, погодных условий применяются  различные типы скиммеров как  по конструктивному исполнению, так  и по принципу действия.

     По  способу передвижения или крепления  нефтесборные устройства подразделяются на самоходные; устанавливаемые стационарно; буксируемые и переносные на различных  плавательных средствах.

     По  принципу действия – на пороговые, олеофильные, вакуумные и гидродинамические.

     Пороговые скиммеры отличаются простотой и  эксплуатационной надежностью, основаны на явлении протекания поверхностного слоя жидкости через преграду (порог) в емкость с более низким уровнем. Более низкий уровень до порога достигается  откачкой различными способами жидкости из емкости.

     Олеофильные скиммеры отличаются незначительным количеством  собираемой совместно с нефтью воды, малой чувствительностью к сорту  нефти и возможностью сбора нефти на мелководье, в затонах, прудах при наличии густых водорослей и т.п. Принцип действия данных скиммеров основан на способности некоторых материалов подвергать нефть и нефтепродукты налипанию.

     Вакуумные скиммеры отличаются малой массой и  сравнительно небольшими габаритами, благодаря чему легко транспортируются в удаленные районы, но они не имеют в своем составе откачивающих насосов и требуют для работы береговых или судовых вакуумирующих  средств. Большинство этих скиммеров  по принципу действия являются также  пороговыми.

     Гидродинамические скиммеры основаны на использовании  центробежных сил для разделения жидкости различной плотности –  воды и нефти. К этой группе скиммеров  также условно можно отнести  устройство, использующее в качестве привода отдельных узлов рабочую  воду, подаваемую под давлением гидротурбинам, вращающим нефтеоткачивающие насосы и насосы понижения уровня за порогом, либо гидроэжекторам, осуществляющим вакуумирование отдельных полостей. В этих нефтесборных устройствах  также используются узлы порогового типа.

     Нефтесборные  системы предназначены для сбора  нефти с поверхности моря во время  движения нефтесборных судов, т.е. на ходу. Эти системы представляют собой  комбинацию различных боновых заграждений  и нефтесборных устройств, которые  применяются также и в стационарных условиях (на якорях) при ликвидации локальных аварийных разливов с  морских буровых или потерпевших  бедствие танкеров. 
По конструктивному исполнению нефтесборные системы делятся на буксируемые и навесные.

     Буксируемые нефтесборные системы для работы в составе ордера требуют привлечения  таких судов, как: буксиры с хорошей  управляемостью при малых скоростях; вспомогательные суда для обеспечения  работы нефтесборных устройств (доставка, развертывание, подача необходимых  видов энергии); суда для приема и накопления собранной нефти и ее доставки.

     Навесные  нефтесборные системы навешиваются на один или два борта судна. При  этом к судну предъявляются следующие  требования, необходимые для работы с буксируемыми системами: хорошее  маневрирование и управляемость  на скорости 0,3-1,0 м/с; развертывание  и энергообеспечение элементов  нефтесборной навесной системы в  цикле работы; накопление собираемой нефти в значительных количествах. 
К специализированным судам для ликвидации аварийных разливов ННП относятся суда, предназначенные для проведения отдельных этапов или всего комплекса мероприятий по ликвидации разлива нефти на водоемах.

     По  функциональному назначению их можно  разделить на следующие типы: нефтесборщики – самоходные суда, осуществляющие самостоятельный сбор нефти в акватории; бонопостановщики – скоростные самоходные суда, обеспечивающие доставку в район разлива нефти боновых заграждений и их установку; универсальные – самоходные суда, способные обеспечить большую часть этапов ликвидации аварийных разливов ННП самостоятельно, без дополнительных плавтехсредств.

     Все собранные при ликвидации аварии нефтепродукты и нефтеводяная смесь собираются либо в танки, либо в специальную емкость, которая в последующем отправляется на переработку.

     Термический метод, основанный на выжигании слоя нефти, применяется при достаточной  толщине слоя и непосредственно  после загрязнения, до образования  эмульсий с водой. Этот метод применяется  в сочетании с другими методами ликвидации разлива.

     Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов эффективен в тех  случаях, когда механический сбор ННП  невозможен, например, при малой  толщине пленки или когда разлившиеся  ННП представляют реальную угрозу наиболее экологически уязвимым районам. Сорбенты при взаимодействии с водной поверхностью начинают немедленно впитывать ННП, максимальное насыщение достигается в период первых десяти секунд (если нефтепродукты имеют среднюю плотность), после чего образуются комья материала, насыщенного нефтью. Современные адсорбенты впитывают на 1 кг своего веса от 5 до 20 кг нефтепродукта, но они требуют сложной технологии применения, состоящей из трех основных этапов: