Разработка технологии обеспечения экологической безопасности при транспортировке нефти и нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне с использованием карт чувствительности (стр. 3 )

Информационно-аналитическая система развивается за счет внедрения новых позиций, документов, знаний и данных. Результатом использования информационно-аналитической системы принятия решений в зоне транспортировки нефти
в прибрежно-морской зоне является построение ряда тематических карт, выделение участков разной степени защищенности. Это позволяет вести эффективное управление объектом, определять приоритеты при планировании мероприятий по предупреждению и предотвращению загрязнения в результате аварийных разливов, в соответствии с нормативно-правовой базой и природной ситуацией.

Глава 5. Геоинформационная система обеспечения экологической безопасности при добыче и транспортировке нефти и нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне юга Дальнего Востока

5.1. Экологическая безопасность при транспортировке нефти. Понятие «экологической безопасности» в нефтегазовом комплексе, в том числе при транспортировке нефти и нефтепродуктов, имеет многогранную структуру, где одинаково важны как природоохранные, так и правовые, социальные и экономические аспекты. Вопросы обеспечения экологической безопасности тесно связаны со стратегией обеспечения устойчивого развития. Угроза загрязнения акватории имеют пространственно-временной аспект. Расположение в прибрежно-морской зоне, т. е. подверженность гидродинамическим процессам Мирового океана, обуславливает возможность перехода угрозы из локальной в региональную, что определяется масштабами разлива. Одной из главных причин возникновения угрозы экологической безопасности является неравномерность экологической и антропогенной нагрузки и нарушение экологического равновесия.

Экологическая безопасность при организации перевозки нефти на акватории зависит от надежности инженерных решений, соблюдения установленных режимов эксплуатации, надежности функционирования технологических систем, организации и соблюдения установленной последовательности выполнения работ и операций. Учитывая выполнение вех работ при непосредственном участии специалистов разных уровней, безопасность принимаемых решений в большей степени зависит от квалификации и исполнительности персонала. Таким образом, уменьшение экологического риска при соблюдении определенных требований и условий вполне выполнимая задача.

Согласно методике Хелком общая вероятность аварийных разливов нефти при транспортировке равна 0.4 на 1000 рейсов. Вероятность риска разлива принимается равной 0,05 на 1000 рейсов в открытом море и 0,25 в опасных местах. С учетом вероятной частоты аварии с посадкой на мель и столкновением средний размер нефтяного разлива может быть оценен как 1/48 от количества перевозимой за рейс нефти. Экологическая безопасность морского транспорта подразумевает не только предотвращение загрязнения моря с судов в процессе их нормальной эксплуатации, но и готовность к реагированию на чрезвычайные ситуации, связанные с угрозой разливов нефти и их ликвидацией.

5.2. Система предупреждения аварийных ситуаций. Добыча нефти на континентальном шельфе является важным элементом государственной стратегии развития российского Дальнего Востока. Несмотря на меры предосторожности, практически на всех стадиях оперирования нефтью, в том числе и при транспортировке, возможны аварийные разливы нефти, предоставляющие наибольшую опасность. Как показывает статистика, в моря России может попадать от 4 до 20 тыс. т нефти и нефтепродуктов ежегодно.

Заранее предугадать точное место, время и масштабы разливов нефти невозможно. Однако, в целях обеспечения эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, защиты населения и окружающей природной среды от их вредного воздействия правительством РФ был разработан и утвержден комплекс нормативных документов, регламентирующих деятельность всех предприятий, осуществляющих добычу, транспортировку, переработку и реализацию нефти и нефтепродуктов.

Процесс моделирования системы предупреждения аварийных разливов и обеспечения экологической безопасности при транспортировке включает в себя этап построения модели местности, содержащей различные слои цифровой картографической информации, включая карты чувствительности, а также модель поведения нефти.

Результатом моделирования движения пятна по водной поверхности является расчет наиболее важных характеристик загрязнения, таких как площадь, конфигурация нефтяного пятна и концентрация загрязнителя. Геоинформационное моделирование аварийных разливов нефти и нефтепродуктов является сложным многофакторным процессом, включающим в себя целый ряд самостоятельных моделей. Итогом является оценка и расчет вредного воздействия аварийных разливов на население, территорию, биологическую составляющую окружающей среды, а также планирования мероприятий по ликвидации последствий этого разлива: утилизации разлившейся нефти и почвы, расчета сил и средств для этих работ.

Информационная система позволяет также оптимизировать и отображать в картографической форме маршруты выдвижения сил и средств в зону разлива, места складирования и утилизации, создавать схемы оповещения и связи для локализации и ликвидации последствий аварийных разливов нефти (рис. 4).

Применение ГИС для решения задач прогнозирования возможных разливов нефти и оценки воздействия этих разливов на население и прилегающие территории позволяет заблаговременно принять меры по снижению рисков и обеспечению безопасности населения и территорий. В целях организации эффективного предупреждения и оперативной ликвидации последствий таких разливов принято выполнять прогнозирование, которое позволяет с высокой эффективностью спланировать мероприятия, направленные на предупреждение аварийных разливов и определить оптимальное количество сил и средств, необходимых для оперативной ликвидации их последствий. Так, внедрение нами информационно-аналитической системы в работу управления магистральными нефтегазопроводами Роснефть – Сахалинморнефтегаз» позволило своевременно выявить факторы, ведущие к аварийным ситуациям. Например, статистический материал, содержащийся в базах данных системы, служит источником информации для модуля моделирования и прогнозирования ситуации, а также помогает организовать адекватные меры по предупреждению аварийных разливов.

По установленным нормам время готовности к выдвижению аварийной бригады составляет 1 час. Принимая во внимание особенности трассы, погодных условий и расстояние до объекта, время доставки сил и средств ликвидации разлива до места назначения составляет в среднем 3 – 5 часов. Зная количество пересекаемых нефтепроводом рек в районе аварии и скорость распространения загрязнения, рассчитывается средняя скорость доставки необходимых средств реагирования. Линейный размер разлива зависит от объема вытекшей жидкости и условий растекания. Однако в настоящее время в различных точках трассы условия растекания установить невозможно, по причине отсутствия картографического материала должного масштаба. В этом отношении продолжает вестись работа. Данный сценарий апробирован для Корпоративного плана по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти для объектов Роснефть – Сахалинморгефтегаз». Апробирование информационной системы, включающей в себя карты чувствительности, было проведено во время командно-штабных учений в Приморском крае в июне 2003 года. Прогноз движения нефтяного пятна способствовал определению приоритетов в организации защитных мероприятий. Получение и анализ данных с помощью информационного модуля позволили руководству компании оперативно оценить ситуацию.

Так, согласно данным о текущем изменении погодных условий, нефтяное пятно в течение двух часов должно было достичь высокочувствительного побережья, где отмечается не только высокая концентрация биоты, но и марикультурные хозяйства, специализирующиеся на выращивании товарного бентоса. Для предотвращения значительного ущерба бурсировщиками были выставлены боновые заграждения каскадным способом для отклонения нефтяного пятна от берега. Локализованное нефтяное пятно было собрано скиммерами с борта специализированных судов.

5.3. Система принятия решений при ликвидации последствий нефтяного загрязнения на побережье. В обеспечении экологической безопасности при аварийных ситуациях в прибрежно-морской зоне важной задачей является выбор приоритетов защиты тех или иных участков при организации ликвидационных мероприятий. Решение ее возможно при использовании карт чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению – основного блока информационно-аналитической системы. Стратегия принятия решений при ликвидации аварийных разливов нефти различается на водной поверхности и непосредственно в береговой зоне. В соответствии с этим информационно-аналитическая система предлагает алгоритмы действий, позволяющие выбрать адекватные ситуации технологии ликвидации разлива. Существующие в настоящее время способы очистки прибрежно-морской зоны можно сгруппировать в три блока: естественное восстановление; физическая очистка, включающая смывание, удаление нефти и обработку на месте и химическая /биологическая очистка.

При освоении нефтяных месторождений
, транспортировке, хранении весьма остро встают проблемы загрязнения окружающей среды. Наибольшее воздействие при этом испытывает береговая черта, являющаяся областью напряженного взаимодействия всех основных оболочек Земли. Чувствительность прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению определяет наиболее оптимальные способы ликвидации нефти. Для некоторых побережий наиболее приемлемым способом удаления основной массы нефти может явиться применение техники. В то же время для других ее применение может принести больше вреда для биоты, чем непринятие мер вообще. В данном случае карты чувствительности являются эффективным инструментов для оценки адекватности очистных мероприятий. Выявив на карте участки береговой зоны различной чувствительности, предлагается комбинация способов, оптимальных для данных условий. Так, на берегах, характеризующихся невысокой чувствительностью (индексы 1 и 2), в случае загрязнения сырой нефтью или мазутом, наиболее оптимальны технологии смывания. Для берегов, представленных индексами 3 и 4 (песчаные побережья), подходит механическая уборка, просеивание, а при локальных разливах выемка. Берега, оцененные индексом 6, следует обрабатывать органическим сорбентом. В таблице 2 представлена матрица рекомендаций по выбору технологий ликвидации загрязнения для различных типов нефтей.

Решение задачи выбора наилучшей технологии очистки побережья представлено последовательностью операций, позволяющих алгоритмизировать данную процедуру. Очень важно, чтобы каждый участок береговой черты, представленный на карте, был отнесен к определенному индексу, чтобы пользователь имел возможность выбрать адекватную технологию. Заполнив предлагаемую модулем форму, включающую данные об объеме и типе пролитой нефти, пользователь в результате получает обоснование выбора технологии, наиболее приемлемой в данных условиях. Такая работа была выполнена для прибрежно-морской зоны акваторий юга Дальнего Востока.

Карты чувствительности, разработанные для северо-восточного побережья о. Сахалин, где находится поисковая скважина № 1 на площади Пела-Лейч (индивидуальный рабочий проект № 31ИМ), позволили определить зоны потенциального загрязнения береговой зоны. В данный район попадают участки береговой черты, имеющие различную чувствительность к нефтяному загрязнению. Рассмотрим процедуру выбора технологии при следующих начальных условиях.

В пределах береговой зоны наименьшей чувствительности к загрязнению (индекс 1) происходит разлив светлых нефтепродуктов локального значения (до 500 т). В течение первых 12 часов в зону загрязнения, имеющую ограниченную доступность со стороны суши, выдвигается команда реагирования. Погодные условия гипотетического разлива оцениваются следующим образом: температура воды и воздуха +20оС, временами дождь, ветер 2 балла (незначительное волнение). Легкие типы топлива высокотоксичны для прибрежно-морской биоты, отмечается тенденция быстрого испарения. На подводные комплексы практически не влияют. Последовательность мероприятий по ликвидации разлива в данном случае следует организовать следующим образом: оперативное ограждение бонами проблемного участка для избегания попадания нефтепродуктов в незагрязненные области и следующий сбор. При незначительных разливах экономически благоприятной будет использование стратегии невмешательства (естественного восстановления), поскольку дождь способствует смыванию загрязненных пород. Другие технологии уборки нецелесообразны вследствие высокого риска воспламенения. Разлив при этих же условиях сырой нефти определяет необходимость следующих решений. Как и в предыдущем случае, необходимо оперативное ограждение бонами загрязненного участка, при слабых осадках возможно применение промывки под напором и сбор образовавшейся в воде эмульсии скиммером или вакуумными насосами. В соответствии с представленной ситуацией алгоритмы стали основанием выбора технологических решений, позволяющих минимизировать ущерб от нефтяного загрязнения.

Таблица 2

Матрица рекомендаций по очистке побережья

тип нефти	Очень легкая										Легкая										Сырая											Тяжелая
действие	Индексы чувствительности побережья
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Естественное восстановление
Ручная уборка
Уборка сорбентами
Удаление мусора
Дренажная система
Удаление осадка
Смывание холодной водой без давления
Промывка холодной водой под давлением
Промывка теплой водой
Промывка горячей водой
Пескоструйная очистка
Откачивание вакуумными насосами
Рекультивация загрязненного осадка
Просеивание осадка
Удаление растительности
Химическая обработка
Сжигание на месте
Биоремидиация

Условные обозначения: - в зависимости от местных условий; - рекомендовано; - не рекомендовано