Совершенствование методов обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях

Получено аналитическое выражение, устанавливающее зависимость между суммарным расходом удаления продукта из нефтепровода, диаметром вантуза для впуска воздуха в полость нефтепровода и давлением в полости нефтепровода. Определение диаметра вантуза для впуска воздуха в нефтепровод при помощи полученной нами зависимости позволяет существенно сократить время, необходимое для опорожнения нефтепровода.

Эффективным техническим решением по исключению попадания нефти при авариях на нефтепроводах на близлежащие объекты является заблаговременное сооружение специальных сточных каналов и амбаров для сбора нефти. Каналы и амбары должны быть размещены относительно нефтепровода и защищаемых объектов с учетом рельефа местности таким образом, чтобы исключить попадание нефти на них. Объем амбаров должен быть не менее возможного суммарного за время истечения объема выхода нефти через разрыв. Поперечное сечение и уклон дна канала должны выбираться из условия обеспечения расхода нефти в канале не менее максимально возможного расхода через аварийный разрыв. Исходя из этого условия, нами получены аналитические выражения для определения глубины канала при трапецеидальном и круговом сечениях канала.

На основе усовершенствования известных технических средств на уровне изобретения разработана конструкция, которая обеспечивает герметичное перекрытие аварийного разрыва и позволяет подключить насос и вести откачку нефти из поврежденного нефтепровода, и тем самым существенно снижается загрязнение окружающей среды.

Полученные нами аналитические зависимости производительности откачки нефти насосами и расхода через аварийный разрыв от характеристик аварийного участка нефтепровода, аварийного разрыва, свойств нефти позволили разработать методику расчета параметров освобождения трубопровода от продукта. По результатам расчета определяются продолжительность процесса освобождения, производительность откачки нефти в ходе работы насосов и суммарный объем откачки за все время работы насосов, расход нефти через аварийный разрыв в ходе истечения продукта через разрыв и суммарный объем выхода нефти через аварийный разрыв. Анализ полученных формул производительности откачки насосами и расхода через аварийный разрыв показывает, что они, по существу, определяются значениями напора и и длинами опорожняемых участков и . Значения , , и в ходе опорожнения уменьшаются, что приводит к изменениям скорости движения нефти в трубопроводе, производительности откачки и расхода через разрыв. Причем и уменьшаются монотонно, а и – скачкообразно из-за наличия впадин и возвышенностей продольного профиля.

В связи с этим расчет выполняется при помощи последовательного приближения и деления всего опорожняемого участка на элементарные, в которых вышеуказанные параметры принимаются постоянными. Анализ показал, что разработанная методика расчета позволяет выбрать параметры откачки, обеспечивающие ускорение процесса освобождения аварийного участка от нефти до 1,5 раза и снижение объема ее истечения через аварийный разрыв в окружающую среду до 50 %.

Экономическую эффективность выполненных работ составляют снижение объема безвозвратных потерь нефти, продолжительности аварийного простоя магистрального нефтепровода, ущерба от загрязнения окружающей среды, затрат на сбор нефти с поверхности земли. Уменьшение объема выхода нефти в окружающую среду и ее сбор в заблаговременно сооруженных амбарах с обоснованием параметров емкостей снижают пожароопасность в чрезвычайных ситуациях.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

На уровне изобретения разработано устройство для предотвращения утечки нефти из трубопровода через аварийный разрыв.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

Ведущие рецензируемые научные журналы ВАК

1. Сагитов И.А. К обеспечению безопасности аварийно-восстановительных работ на магистральных нефтепроводах // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – 2010. – Вып. 3 (81). – С. 95-100.
2. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Методика расчета параметров освобождения аварийного участка линейной части магистрального нефтепровода от перекачиваемого продукта // НТЖ «Проблемы сбора,
   подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – 2011. –
   Вып. 1 (83). – С. 168-172.
3. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Обеспечение безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях // НТЖ «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе». – 2011. – № 4. – С. 36-38.
4. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Выбор технико-технологических параметров освобождения полости участка
   магистрального нефтепровода от продукта // Электронный научный
   журнал «Нефтегазовое дело». – 2011. – № 2. – С. 74-77. – URL: http://www.ogbus.ru/authors/Sagitov/Sagitov_1.pdf .

Патент

5. Патент на полезную модель № 99587 РФ А 16 L 55/17. Устройство для предотвращения утечки из трубопровода / И.А. Сагитов (РФ). – 2010118382; Заявлено 06.05.10; Опубл. 20.11.10. БИ 32.

Прочие печатные издания

6. Сагитов И.А. К вопросам безопасности эксплуатации магистральных нефтепроводов // Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья. Матер. научн.-техн. семинара 19 января 2009 г. – Уфа, 2009. – С. 77-79.
7. Сагитов И.А. Пути предупреждения аварийных ситуаций как одно из условий безопасной эксплуатации магистральных трубопроводов // Химия нефти и газа. Матер. VII Междунар. научн.-техн. конф. – Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2009. – С. 868-870.
8. Сагитов И.А. Анализ факторов, влияющих на расчет безопасных расстояний от магистральных нефтепроводов до объектов при аварийных разливах нефти // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф. 27 мая 2009 г. – Уфа, 2009. – С. 268-270.
9. Сагитов И.А. Использование геоинформационных систем для анализа рисков аварий на магистральных нефтепроводах // Китайско-российское научно-техническое сотрудничество. Наука – Образование – Инновации. Тез. докл. II Междунар. научн.-техн. конф. 12-22 июня 2009 г. – КНР, Урумчи, 2009. – С. 31-32.
10. Гумеров А.Г., Сагитов И.А., Азметов Х.А. Истечение продукта из участка магистрального нефте- или нефтепродуктопровода при авариях через разрыв в стенке трубы // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Девятой Всеросс. научн.-практ. конф. 21 октября 2009 г. – Уфа, 2009. –
    С. 160-169.
11. Сагитов И.А. Анализ значений коэффициента гидравлического сопротивления аварийного разрыва стенки трубы нефтепровода истечению продукта // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Проблемы и методы рационального использования нефтяного попутного газа. Матер. научн.-практ. конф. 26 мая 2010 г. – Уфа, 2010. – С. 319-323.
12. Сагитов И.А. Пути предупреждения утечки нефти из трубопроводов при аварийных ситуациях, вызванных местной потерей герметичности стенки трубы // Китайско-российское научно-техническое сотрудничество. Наука – Образование – Инновации. Тез. докл. III Междунар. научн.-техн. конф. 15-19 июня 2010 г. – КНР, Харбин, 2010. – С. 50-51.
13. Гумеров А.Г., Сагитов И.А., Азметов Х.А. Защита окружающей среды при чрезвычайных аварийных ситуациях на магистральных нефтепроводах // Трубопроводной транспорт-2010. Матер. VI Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. – С. 159-162.
14. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Опорожнение участка магистрального нефтепровода при авариях // Мавлютовские чтения. Матер. научн.-техн. конф., посвященной 85-летию со дня рождения чл.-корр. РАН, д.т.н., профессора Р.Р. Мавлютова: Сб. тр.: В 5 т. / Уфимск. гос. авиацион. техн. ун-т. – Уфа: УГАТУ, 2011. – Т. 4: Механика жидкости и газа. –
    С. 167-169.

Фонд содействия развитию научных исследований.

Подписано к печати 28.04.2011 г. Бумага писчая.

Заказ № 91. Тираж 100 экз.

Ротапринт ГУП «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.