Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов

Введение

Развитие нефтегазодобывающей промышленности сопровождается строительством большого количества техногенных объектов линейного характера. Параллельно с добычей нефти ускоренными темпами развивается транспортная инфраструктура.
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.
Актуальность темы реферата заключается в том, что сфера добычи газа нефти в России особенно популярна, и никто не отрицает тот факт, что самой прибыльной и актуальной сферой на территории Российской Федерации является нефтедобывающая промышленность.
Цель работы – более полное изучение организации и планирования защитных мероприятий при аварийном разливе нефти и оборудования для насосной эксплуатации скважин.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть оповещение о чрезвычайной ситуации, первоочередные мероприятия по обеспечению безопасности населения, оказание медицинской помощи, мониторинг обстановки окружающей среды, организацию локализации разливов нефти и нефтепродуктов, установку скважинного штангового насоса, оборудование для бесштанговой насосной эксплуатации скважин и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из семи источников литературы.


1. Организация и планирование защитных мероприятий при аварийном разливе нефти

Аварийный разлив нефтепродуктов – это аварийный выброс нефтепродуктов из резервуаров, баков, емкостей, хранилищ, скважин, трубопроводов, железнодорожных цистерн, танкеров, сопровождаемый их разливом по производственным площадям, прилегающим территориям, акваториям и создающий аварийную ситуацию. Аварийный разлив нефтепродуктов характеризуется их объемом или массой, скоростью выброса, площадью загрязнения территорий или акваторий, скоростью увеличения площади загрязнения, скоростью переноса нефтепродуктов по акватории, глубиной загрязнения почвенного слоя, концентрацией газообразных фракций нефтепродуктов в воздухе. Аварийный разлив нефтепродуктов (от десятков и сотен килограммов до сотен тысяч тонн) создает угрозу поверхностных и объемных пожаров и взрывов, загрязнений почв, поверхностных и грунтовых вод с поражением и гибелью растительного и животного мира.
Согласно Постановлению Правительства РФ от 21 августа 2000 года "О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов", в зависимости от объема и площади разлива нефти и нефтепродуктов на местности, во внутренних пресноводных водоемах, выделяются чрезвычайные ситуации следующих категорий:
1. Локального значения – разлив от нижнего уровня разлива нефти и нефтепродуктов (определяется специально уполномоченным федеральным органом исполнительной власти в области охраны окружающей среды) до 100 тонн нефти и нефтепродуктов на территории объекта;
2. Муниципального значения – разлив от 100 до 500 тонн нефти и нефтепродуктов в пределах административной границы муниципального образования либо разлив до 100 тонн нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы территории объекта;
3. Территориального значения – разлив от 500 до 1000 тонн нефти и нефтепродуктов в пределах административной границы субъекта Российской Федерации либо разлив от 100 до 500 тонн нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы административной границы муниципального образования;
4. Регионального значения – разлив от 1000 до 5000 тонн нефти и нефтепродуктов либо разлив от 500 до 1000 тонн нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы административной границы субъекта Российской Федерации;
5. Федерального значения – разлив свыше 5000 тонн нефти и нефтепродуктов либо разлив нефти и нефтепродуктов вне зависимости от объема, выходящий за пределы государственной границы Российской Федерации, а также разлив нефти и нефтепродуктов, поступающий с территорий сопредельных государств (трансграничного значения).1
При возникновении ЧС оповещение населения проводится по распоряжению глав администрации, а в их отсутствие лицами, их замещающими.
Оповещение органов управления территориальных, функциональных и объектовых звеньев предупреждения и ликвидации ЧС(Н) проводится по распоряжению главы администрации населения, а в их отсутствие лицами, их замещающими, по проводным средствам связи, согласно существующей схемы оповещения.
Оповещение рабочих и служащих в дневное время проводится руководителями функциональных и объектовых звеньев предупреждения и ликвидации ЧС. При возникновении локальных ЧС(Н) оповещение населения в пределах опасной зоны осуществляет глава администрации поселения.
Первоочередные мероприятия по обеспечению безопасности населения, оказание медицинской помощи:
• оповещение КЧС и ОПБ района, сил постоянной готовности, населения;
• приведение в готовность КЧС и ОПБ поселения и направление ее в район ЧС для оценки складывающейся обстановки;
• организация получения информации об обстановке в районе ЧС(Н), климатических характеристик по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды;
• организация взаимодействия с вышестоящими органами управления по обмену информацией о складывающейся обстановке, о выделении сил и средств для оказания помощи в ликвидации последствий ЧС(Н);
• оказание первой медицинской помощи пострадавшему персоналу объектов, населению;
• при необходимости организация доставки пострадавших в стационарные лечебные учреждения;
• организация временного отселения населения при возникновении ЧС(Н) в населенном пункте и проведение мероприятий по его размещению и жизнеобеспечению;
• организация и проведение противопожарных, инженерно-технических, специальных мероприятий по ликвидации ЧС(Н).
Климатические характеристики в комиссию по чрезвычайным ситуациям и обеспечению пожарной безопасности представляются метеостанцией и Свирицким метеопостом, диспетчером ЕДДС администрации.
Осуществляются лабораторные исследования окружающей среды (почвы, воды, атмосферного воздуха).
Локализация разлива нефти и нефтепродуктов осуществляется путем ограничения площади разлива т.е. методом обвалования зоны ЧС(Н).
При разрушении резервуаров, нефтепродукты волной выливаются за пределы обвалования на значительное расстояние, для локализации разлива негорящей нефти, происшедшей в результате аварии необвалованного резервуара или напорного нефтепровода, устраивают нефтеловушки т.е. на определившемся направлении движения растекающегося потока нефтепродуктов с помощью бульдозеров или экскаваторов отрывают ряд котлованов.
Алгоритм (последовательность) проведения операций по ЛЧС(Н)
• организация управления и проведения разведки;
• оцепление места разлива и обеспечение общественного порядка;
• ликвидация противопожарными силами и средствами очага пожара при его
• ограничение площади разлива методом устройства земляных валов или отводных каналов и котлованов для сбора нефти и нефтепродуктов;
• осуществление сбора загрязненного грунта с почвы механическим способом, спецтехникой и вывоз их на спецполигон.2
Последовательность, приемы и способы выполнения мероприятий по ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов, а также по устранению непосредственной опасности для жизни и здоровья людей зависят от места, характера и масштабов ЧС(Н). В первую очередь проводятся работы по тушению очага пожара, оцеплению места разлива, устройству проходов (обходов) и проездов к местам, где могут находиться люди, эвакуации их из района ЧС(Н) и оказанию им медицинской помощи.
Ликвидация разлива нефти инефтепродуктов должна быть проведена в высоком темпе и в кратчайшие сроки.
При аварийном разливе нефтепродукты собираются в приемные емкости или цистерны автозаправщика для дальнейшего использования, а при невозможности использования нефтепродукты и загрязненный грунт собираются в специальные емкости и направляются на утилизацию.3
Утилизация нефтепродуктов и загрязненного грунта производится специализированной организацией.
Место разлива засыпается песком.
При ликвидации ЧС(Н) обеспечение сил и средств постоянной готовности территориального звена РСЧС осуществляется за счет организации, по вине которой произошел разлив нефти и нефтепродуктов.
Меры безопасности при проведении работ по ЛЧС (Н):
• силы ликвидации последствий ЧС (Н) должны быть обеспечены средствами защиты кожи и органов дыхания:
• доступ к месту возникновения ЧС(Н) посторонних лиц и транзитного транспорта запрещен, движения транспорта и пешеходов на прилегающей к ней территории также ограничен или запрещен;
• работы должны проводиться при полном обесточивании сетей электроснабжения;
• при проведении работ в непогоду и низких температурах использовать для защиты людей сохранившиеся жилые, административные и другие здания и сооружения;
• пункты сбора пострадавших располагать на незагрязненной местности с наветренной стороны от места разлива нефти и нефтепродуктов.
Мониторинг обстановки и окружающей среды на всех стадиях развития ЧС(Н) (в отсутствие возгорания) осуществляется в соответствии с указаниями.
Достаточность и эффективность системы мониторинга оценивается по следующим параметрам:
• наличие постоянного визуального и инструментального контроля территории вокруг объекта с потенциальными источниками нефтеразлива.
Вся информация о параметрах разлива нефтепродуктов передается в КЧС и ОПБ, для дальнейшего анализа, обработки и принятия решений

. Уточнение обстановки в зоне ЧС(Н) проводится силами аварийно-спасательных формирований по ликвидации ЧС.
Документирование и порядок учета затрат на ЛЧС(Н) осуществляется в соответствии с действующими нормативными документами.
Отчет о проведении работ по ликвидации ЧС(Н) должен содержать следующие сведения:
• причины и обстоятельства разлива нефтепродуктов;
• описание и оценка действий органов управления при устранении источника утечки, локализации и ликвидации разлива нефтепродуктов;
• затраты на проведение работ по локализации и ликвидации разлива нефтепродуктов и последующую реабилитацию территории;
• расходы на возмещение (компенсацию) ущерба, нанесенного биологическим ресурсам;
• уровень остаточного загрязнения территорий после выполнения работ по ликвидации разлива нефтепродуктов;
• состояние технологического оборудования организации, наличие предписаний надзорных органов о выявленных недостатках его технического состояния, нарушение норм и правил промышленной безопасности;
• предложения по дополнительному оснащению техническими средствами формирований организации и профессиональных аварийно- спасательных формирований (служб).4

2. Оборудование для насосной эксплуатации скважин
2.1 Штанговая насосная эксплуатация скважин
2.1.1 Установка скважинного штангового насоса (ШСНУ)
Прекращение или отсутствие фонтанирования обусловило использование других способов подъема нефти на поверхность, например, посредством штанговых скважинных насосов. Этими насосами в настоящее время оборудовано большинство скважин. Дебит скважин — от десятков килограмм в сутки до нескольких тонн. Насосы опускают на глубину от нескольких десятков метров до 3000 м иногда до 3200 — 3400м.
Штанговыми насосами в настоящее время на месторождениях России оборудовано более 70 % добывающих скважин.
Большим недостатком установок глубинных штанговых насосов (Рисунок 2.1) является наличие переменных упругих деформаций длинной колонны штанг. Результатом является значительное снижение коэффициента подачи глубинного насоса, так как в пластовой жидкости всегда содержится газ.

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема установки

Повышение коэффициента подачи здесь возможно только за счет увеличения длины хода поршня, так как при этом уменьшается относительная величина вредного пространства по отношению к объему, описываемому поршнем. Основным их недостатком является наличие механической связи между станком-качалкой и насосом в виде длинной колонны штанг, которая, не обладая достаточной прочностью и ограничивая передаваемую насосу мощность, снижает надежность и межремонтный срок работы установки и скважины.
2.1.2 Наземное оборудование
Плунжерный насос приводится в действие от станка-качалки, где вращательное движение, получаемое от электродвигателя, при помощи редуктора, кривошипно-шатунного механизма и балансира, преобразуется в возвратно-поступательное движение, передаваемое плунжеру штангового насоса через колонну штанг.
При ходе плунжера вверх под ним снижается давление и жидкость из межтрубного пространства через открытый всасывающий клапан поступает в цилиндр насоса, а жидкость над закрытым нагнетательным клапаном проталкивается вверх.
При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, нагнетательный клапан открывается, и жидкость из цилиндра переходит в пространство над плунжером.
При непрерывной работе насоса уровень жидкости в НКТ повышается, жидкость доходит до устья скважины и через тройник переливается в выкидную линию.
Штанговая скважинная насосная установка состоит из наземного и глубинного (погружного) оборудования.
К наземному оборудованию относятся:
• станок-качалка;
• устьевое оборудование;
• подвеска устьевого штока;
• электрооборудование.
Станок-качалка (Рисунок 2.2) является индивидуальным приводом штангового скважинного насоса, спускаемого в скважину и связанного с приводом колонной штанг.

Рисунок 2.2 – Станок-качалка
Крутящий момент от электродвигателя 10 через клиноремённую передачу 9 передаётся на ведущий вал редуктора 1, а затем и на ведомый вал. На ведомом валу закрепляется кривошип 8 с противовесами 17. Кривошипе помощью шатунов 7 и траверсы 14, связан с балансиром 3, качающимся на опоре 4, укреплённой на стойке 5. Балансир снабжен откидной головкой 15, на которой монтируется канатная подвеска 16, с устьевой подвеской штока 2. Управление электрооборудованием станка-качалки осуществляется станцией управления 18. Рама станка-качалки крепится к фундаменту анкерными болтами 11.

Электрооборудование скважин, оборудованных ШСНУ, состоит из: трансформаторной подстанции; станции управления; кабельных линий.
Трансформаторные подстанции предназначены для понижения входного напряжения ЛЭП 6 кВ или 10 кВ до рабочего напряжения электрооборудования станка-качалки 0,4 кВ (380 В).
Привод СШНУ выполняет две основные задачи - привод преобразует энергию двигателя в механическую энергию колонны штанг и создает оптимальный режим работы приводного двигателя. Привод обеспечивает движение точки подвеса штанг по определенному закону, регулирует режим откачки пластовой жидкости за счет изменения длины и частоты хода точки подвеса штанг, пуск и остановку СШНУ, контроль режима работы внутрискважинного оборудования. Он также позволяет использовать двигатели минимальной мощности, на режим нагружения которых закономерность изменения внешней нагрузки должна влиять в минимальной степени.
Привод СШН состоит из следующих основных блоков: силового органа, уравновешивающего устройства и собственно привода.
Редуктор - основной механизм станка-качалки - обеспечивает понижение (скорости) частоты вращения двигателя до необходимой на ведомом валу. Основные показатели редуктора - крутящий мо¬мент на выходном валу и передаточное число.
Общие передаточные числа всех редукторов типа Ц2НС одина¬ковые, равные 37,946, типа Ц2НШ-730А - 40, типа Ц2НШ-750А - 37,18. Во всех редукторах применяется зубчатая передача на основе зацепления М.Л.Новикова.
Редуктор типа Ц2НС имеет в быстроходной ступени раздвоен¬ный шеврон, в тихоходной - косозубую передачу. Опоры веду¬щего вала - роликоподшипники с цилиндрическими роликами, опоры промежуточного и ведомого валов - конические роликопод¬шипники
Смазка зубчатых зацеплений в редукторах - картерная, окунанием колес. Смазка опор быстроходного вала - картерная, разбрызгиванием опор промежуточного и ведомого валов - принудительная картерная или с помощью консистентных смазок.
Главная особенность станков-качалок типа СКР заключается применении в них современных трехступенчатых редукторов, ЦЗНК. В конструкциях редукторов ЦЗНК воплощены предложения эксплуатационников-нефтяников и требования стандарта API (Американского нефтяного института).
Одним из путей решения проблемы увеличения отбора жидкости из скважины является создание длинноходовых насосных установок (ДНУ) преимуществами которых являются:
• многократно сокращающееся число циклов работы тягового механизма, что увеличивает долговечность установки;
• существенное снижение действия динамических сил, которые в обычных скважинных насосных установках составляют до 50% от статической нагрузки;
• в 3-4 раза увеличивается средняя скорость движения плунжера, от которого зависит производительность установки;
• исключается потеря длины хода плунжера, связанная с упругим удлинением штанговой колонны при каждом рабочем цикле тягового механизма.
Создание длинноходовых насосных установок для добычи нефти на основе балансирного привода является сложной, практически невыполнимой технической задачей. Поэтому ввиду сложности конструкции длинноходовые СК не нашли применения на промыслах.
Реальным путем решения проблемы является применение в составе УСШН длинноходовых цепных приводов, обеспечивающее экономию энергозатрат 15 — 25 % (КПД УСШН с такими приводами достигает 60 %, тогда как для УСШН с балансирными СК в аналогичных условиях КПД составляет 20 — 50 %).5
Гидро- и пневмопривод установок штанговых насосов в принципе имеют одну схему основного узла, приводящего штанги в движе­ние. Штанги соединяются штоком с поршнем, расположенным в цилиндре. Шток проходит через сальник. Подавая жидкость или воз­дух высокого давления под поршень, осуществляют движение штанг вверх. Вниз штанги движутся под действием сил тяжести так же, как и при механическом приводе.
Пневмопривод применяется некоторыми зарубежными фирмами в скважинах с малой глубиной подвески насоса и при малых подачах.
Гидропривод получил более широкое применение.
На Рисунке 2.3,а показаны схемы установки фирмы «Викерс» и на Рисунке 2.3,б- установки, разработанной в России.

Рисунок 2.3 –Схемы гидрокачалок

Приводной цилиндр 3 с поршнем крепится на фланце скважины. К поршню подсоединен полированный шток 2, проходящий через сальник 1. На штоке подвешена колонна штанг. В установке имеется система гидропривода А, подающего жидкость попеременно в рабочую полость цилиндра и в уравновешивающий аккумулятор 5. Уравновешивающий аккумулятор в гидроприводе позволяет создать равномерную загрузку приводного электродвигателя и уменьшить потребляемую мощность. Насос системы гидропривода подает рабочую жидкость под поршень, поднимая колонну штанг.
Совершенство конструкции привода ШСН оценивается степенью влияния изменения нагрузки в точке подвеса штанг на характер нагружения приводного двигателя. Идеальной конструкцией установки можно считать такую, которая в любой момент времени двойного хода будет обеспечивать постоянную и минимально возможную нагрузку на двигатель.
Потенциальная энергия штанг может накапливаться за счет поднятия груза на определенную высоту, сжатия газа в пневматическом аккумуляторе, вращения маховика, скорость которого увеличивается, и т