Аварийных разливов

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 29

ВОРОБЬЕВ Ю.Л., АКИМОВ В.А., СОКОЛОВ Ю.И.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

И ЛИКВИДАЦИЯ

АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ

НЕфТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

МОСКВА 2005

ББК 39.49 (2Рос) В75

Воробьев Ю.Л., Акимов В.А., Соколов Ю.И.

В75 Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. - М.: Ин-октаво, 2005. - 368 с.

В книге классифицированы возможные источники разливов нефти и нефтепродуктов, возможные риски разливов нефти при ее добыче на суше и на морском шельфе, а также при хранении и транспортировке нефти и нефтепродуктов вследствие аварий, чрезвычайных ситуаций природного характера, криминальных врезок, военных действий и террористических актов.

Отражены требования международных соглашений и российских правовых актов в области предотвращения разливов нефти и нефтепродуктов, правовой опыт США в борьбе с разливами нефти.

Большое внимание уделено организации борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов с отражением требований планов ликвидации разливов нефти на суше и на море, структуры и порядка их разработки, приведены положения конкретного плана организации борьбы с разливами нефти на море.

Приведены рекомендации международной ассоциации представителей нефтяной промышленности в области организации борьбы с крупными разливами нефти с привлечением сил и средств международных центров.

В книге отражены вопросы мониторинга аварийных разливов нефти, описаны основные технологии и средства локализации и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, утилизации отходов разливов и организации безопасности работ при ликвидации разливов нефти.

Книга может быть полезна широкому кругу читателей, интересующихся проблемами борьбы с разливами нефти, специалистам объектов нефтяной промышленности, главам администраций регионов и работникам органов управления гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, организующих работы по предупреждению и ликвидации последствий разливов нефти и нефтепродуктов, а также компаниям, специализирующимся на проведении работ по ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов.

© МЧС России, 2005
ISBN 5-98738-033-2 © Оформление Инюктаво, 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 5

Глава 1. ИСТОЧНИКИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА СУШЕ

И ВО ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМАХ РОССИИ 9

1.1. Нефтепромыслы 9

Общая характеристика нефти 9
Российские месторождения нефти 12
Стадии разработки нефтяных месторождений 16
Разливы на нефтяных месторождениях 26

1.2. Разливы при транспортировке нефти и нефтепродуктов 39

Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов... 39
Железнодорожные перевозки нефти и нефтепродуктов 72
Речные перевозки нефти и нефтепродуктов 77

Утечки из нефтехранилищ 82
Разливы нефти вследствие чрезвычайных ситуаций
природного характера 88
Разливы нефти вследствие криминальных врезок,

военных действий и террористических актов 94

Глава 2. РИСКИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА МОРЕ 103

Разливы при транспортировке нефти морским транспортом 103
Разливы нефти на нефтетерминалах 114
Риски разливов на морских акваториях 119

Освоение континентального шельфа 120
Бассейн Балтийского моря 125
Бассейн Черного и Азовского морей 138
Бассейн Каспийского моря 144
Бассейны северных морей 153
Бассейн Охотского моря 162

Глава 3. ПРАВОВЫЕ АКТЫ В ОБЛАСТИ БОРЬБЫ

С РАЗЛИВАМИ НЕФТИ 171

Международные соглашения по предотвращению
загрязнения моря нефтью и нефтепродуктами 171
Гражданская ответственность в области защиты морской

среды от загрязнения нефтью и нефтепродуктами 185

Режим континентального шельфа 196
Законы США по разливам нефти 200
Нормативное и правовое обеспечение в области борьбы

с разливами нефти в России 208

3

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Глава 4. ОРГАНИЗАЦИЯ БОРЬБЫ С РАЗЛИВАМИ НЕФТИ

И НЕФТЕПРОДУКТОВ 216

Мониторинг аварийных разливов нефти 216
Организация мероприятий по предупреждению

и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов 227

4.3. Планы ликвидации разливов нефти 242

Общие требования и структура планов ликвидации
разливов нефти 242
План по предупреждению и ликвидации аварийных
разливов нефти на море 248
Рекомендации международной ассоциации
представителей нефтяной промышленности по охране
окружающей среды 268
Организация борьбы с крупными нефтяными
разливами за рубежом 280

Глава 5. ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА ЛИКВИДАЦИИ

РАЗЛИВОВ НЕФТИ 293

5.1. Ликвидация разлива нефти на море 293

5.1.1. Поведение нефти, разлитой на поверхности

чистой воды 293

Поведение нефти, разлитой в ледовых условиях 294
Технологии ликвидации разливов нефти на море 296

Технологии ликвидации разливов нефти на суше 311
Средства ликвидации разливов нефти 325
Технологии утилизации отходов ликвидации разливов

нефти 343

5.5. Вопросы безопасности при проведении ликвидации

разливов нефти 350

Заключение 357

Использованные источники 370

ВВЕДЕНИЕ

Нефть - горючая маслянистая жидкость, распространенная в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. Нефть известна с древнейших времен, ее добывали еще в Мессопотамии. В России первое датированное письменное упоминание о ней относится к 1637 году. Именно тогда в рукописях Пушкарского приказа было сказано о нахождении «казанской черной нефти». А еще через столетие, в 1745 году, в России был сооружен первый нефтеперегонный завод в Пустозерске архангелогородс-ким «рудознатцем» и купцом Федором Прядуновым. Нефть добывалась из колодцев и использовалась для смазки и обогрева жилищ.

Россия является одной из немногих стран, в которых добыча нефти имеет долгую и славную историю. Российские геологи и нефтяники ведут поиски, разведку и разработку нефтяных месторождений свыше 135 лет. А первый нефтяной фонтан был получен в России в 1864 году из скважины, пробуренной у реки Кудако на Кубани. В 1901 году на долю России приходилось 52% мировой добычи нефти — 706 млн пудов по сравнению с 555 млн пудов в США; добыча в 13 остальных нефтедобывающих странах была на этом фоне пренебрежительно мала. Уже к середине 20-х годов нашего столетия добыча нефти в России достигала 2,5 млн тонн в год, в 30-е годы — 5—7 млн тонн в год, в 1950 году - 18 млн тонн, в 1960 году - 118 млн тонн, в 1988 году -557 млн тонн, в 1998 году - 303 млн тонн, в 2004 году - 459 млн тонн.

Поначалу казалось, что нефть приносит людям только пользу, но постепенно выяснилось, что использование нефти и продуктов ее переработки имеет и оборотную сторону. С увеличением объемов добычи, переработки, транспортировки, хранения и потребления нефти и нефтепродуктов, расширялись масштабы их разливов и загрязнения ими окружающей среды.

Разлив нефти - это сброс сырой нефти, нефтепродуктов, смазочных материалов, смесей, содержащих нефть, и очищенных углеводородов в окружающую среду, произошедший в результате аварийной ситуации при добыче, транспортировке и хранении нефти.

Вероятность, частота возникновения, масштаб, интенсивность и экологические последствия аварийных разливов нефти различаются в зависимости от широкого спектра природных и технологических факторов. Любая нефтедобыча не может быть абсолютно экологически чистой. Какое-то количество углеводородов, как показывает мировый опыт, обязательно попадает в окружающую среду.

Наибольшие потери нефти связаны с ее морской транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, — все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Снимки поверхности Земли, сделанные со спутников, показывают, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана.

На долю нефти в совокупном мировом энергопотреблении приходится около 40%, и эта цифра, по прогнозам экспертов, останется неизменной в течение ближайших 15-20 лет. По данным Energy International Administration

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

(

EIA) потребление энергии в мире по состоянию на 1 января 2001 года выглядело следующим образом (таблица 1) [87].

Таблица 1 Соотношение потребляемых энергоресурсов в мире (на 1 января 2001 г.)

Вид энергоресурса	% соотношения
Нефть	38,8
Уголь	23,7
Газ	22,7
Гидроэнергия	7
Атомная энергия	6,5
Альтернативные источники энергии*	1,3

Альтернативные источники энергии включают в себя солнечную, ветряную, приливную, геотермальную энергию, а также энергию, получаемую при сжигании биомассы.

В недрах России сосредоточено около 13% разведанных мировых запасов нефти. Эти ресурсы расположены в основном на суше (примерно 3/4). Добычу нефти в стране осуществляют более 240 нефтегазодобывающих организаций, причем 11 нефтедобывающих холдингов, включая ОАО «Газпром», обеспечивают более 90% всего объема добычи [69].

Нефтегазовый сектор является доминирующим во всей российской экономике. Нефть экспортируется из России преимущественно в страны дальнего зарубежья. В настоящее время основным рынком экспорта российской нефти и нефтепродуктов является Европа. На этот рынок приходится порядка 90% экспорта, в связи с этим сложившаяся транспортная инфраструктура страны ориентирована на удовлетворение потребностей этого региона. Рынок нефти стран Западной и Центральной Европы останется для России крупнейшим и в ближайшие 20—25 лет. В то же время, постепенно растет доля стран Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР) в экспорте российской нефти. Экспорт в восточном направлении возрастет с 3% в настоящее время до 18% в 2015 году за счет увеличения экспорта с Сахалина и с новых месторождений Восточной Сибири и Якутии. В настоящее время потребность Китая в нефти составляет 150 млн тонн в год. Прогнозируется, что к 2010 году потребление нефти там увеличится до 390-410 млн тонн. К 2010 году спрос Японии на нефть увеличится до 260-280 млн тонн [49, 86].

Развитие нефтедобычи и нефтепроизводства сопровождаются увеличением масштабов и ростом объемов нефтяных загрязнений и отходов, вызывающих нарастание экологической угрозы, уменьшение площадей хозяйственных угодий, снижение плодородия почв и ухудшение здоровья населения. Существующие технологии ликвидации нефтяных загрязнений не обеспечивают требуемых объемов, темпов и степени очистки природных, промышленных и хозяйственных объектов от нефтяных загрязнений, оказываются малоэффек-

Введение

т

ивными и высоко затратными и не соответствуют современным требованиям экологии. При этом по экспертным оценкам, от 3 до 7% добытого, перевезенного и сохраненного нефтепродукта в стране теряется безвозвратно в загрязнениях и отходах. В декабре 2000 года на Парламентских слушаниях, посвященных экологической безопасности в нефтегазовой промышленности, в материалах, представленных Комитетом по экологии Государственной Думы РФ, приводились данные о ежегодных потерях 17-20 млн тонн нефти.

В связи с активизацией разработки, добычи на континентальном шельфе и транспортировки морем углеводородов резко возросла опасность аварий, связанных с большими разливами нефти. Риски аварийных разливов, например, на Балтике, оцениваются сейчас до 2500 тонн, на Черном море - до 3700 т, а при катастрофах танкеров эта цифра возрастет до десятков тысяч тонн, что обусловливает необходимость повышения уровня технического оснащения и профессиональной подготовленности соответствующих аварийно-спасательных служб [74].

Усиливаются требования к потенциальным загрязнителям — добывающим установкам и нефтяным терминалам - в части их готовности своими силами ликвидировать аварийные разливы нефти, для чего они должны иметь соответствующие средства и формирования. Для объединения усилий спасательных служб Россия имеет двусторонние соглашения с сопредельными государствами по ликвидации разливов нефти на море, а также является участницей всех международных конвенций и ряда региональных соглашений по этим направлениям.

Жидкие углеводороды проходят через систему 1600 крупных нефтебаз и хранилищ нефтепродуктов и 30 нефтеперерабатывающих заводов страны. Сеть продуктопроводов протянулась по густонаселенным территориям центра европейской части России и исключительно ценным в сельскохозяйственном отношении районам юга России. Магистральные трубопроводы проходят вблизи населенных пунктов и промышленных предприятий (2800 зданий и сооружений находятся на минимально допустимых расстояниях от магистральных трубопроводов), 15 тысяч раз пересекают железные и шоссейные дороги, 2 тысячи раз - реки, каналы и озера [88, 102].

Основными источниками загрязнений являются добывающие предприятия, элементы системы перекачки и транспортировки нефти и нефтепродуктов, нефтяные терминалы и нефтебазы, железнодорожный транспорт (цистерны), речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы, и станции компаний и автопредприятий, и другие объекты.

Объемы отходов нефтепродуктов и нефтезагрязнений, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров. Значительное число хранилищ нефтешламов и отходов, построенных с начала 50-х годов, ввиду ветхости, превратились из средства предотвращения нефтезагрязнений в постоянно действующий источник таких загрязнений.

Странами ООН, участвующими в мероприятиях по улучшению и охране окружающей среды, согласован общий перечень наиболее важных (приоритетных) веществ, загрязняющих биосферу. К их числу относят соединения

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

т

яжелых металлов, пестициды, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), хлорорганические соединения (ХОС), фенолы, детергенты, нитраты и нефтепродукты.

В настоящее время нефть - самое распространенное вещество, загрязняющее природные воды. Транспортировка половины добываемой на мировом шельфе нефти обеспечивается танкерным флотом. Транспортировка на танкерах оценивается до 2 млрд тонн в год. При этом 0,03% транспортируемой танкерами нефти и нефтепродуктов, теряется по различным причинам.

Огромное количество нефти попадает в окружающую среду и при нормальной («рутинной») работе отечественных нефтепроводов и нефтепромыслов.

Существуют нормативы потерь (нормы естественной убыли) нефти и нефтепродуктов при их перекачке по трубопроводам. Например, при перекачке бензина по трубопроводу норма естественной убыли составляет 0,19 кг на 1 тонну перекачиваемого топлива на 100 км трубопровода. Другими словами, при перекачке 1 млн тонн бензина по трубопроводу длиной 1000 км допускается потеря 1900 тонн. При этом, согласно «общим положениям», в нормы естественной убыли не включены потери, связанные с ремонтом, аварийные потери и потери, вызванные последствиями стихийных бедствий.

Официально допустимые нормы потерь нефтепродуктов при отпуске в транспортные средства составляют 1,25 кг/тонн. Норма естественной убыли при перекачке с железной дороги на нефтебазу составляет 171 кг на 1000 тонн, при погрузке с нефтебазы на танкер - 1400 кг на 1000 тонн. По существующим в России нормативным документам, регламентирующих «нормы естественной убыли», допустимые потери нефти, например, при железнодорожных перевозках, составляют 0,042% (420 кг на 1000 тонн), т. е. при перевозке 1 млн тонн нефти допускается потеря 420 тонн [45, 46].

В России основное количество нефти попадает в окружающую среду при транспортировке нефти в результате многочисленных аварий на нефтепроводах. На нефтепроводах ежегодно отмечается 50-60 тысяч случаев прорывов, «свищей» и пр., что приводит к значительным потерям нефти. Только на месторождениях Западной Сибири прорывы нефтепроводов случаются до 35 тыс. раз в год.

С 2000 по 2004 годы Россия обеспечила самый высокий прирост добычи нефти в мире. Прирост добычи нефти в России был в три раза выше, чем у ОПЕК. К большому сожалению, с увеличением добычи нефти растут и объемы ее разливов.

Глава 1. ИСТОЧНИКИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА СУШЕ И ВО ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМАХ РОССИИ

1.1. Нефтепромыслы

1.1.1. Общая характеристика нефти

В составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и зольную составные части, а также порфирины и серу.

Углеводороды, содержащиеся в нефти, подразделяют на три основные группы: метановые, нафтеновые и ароматические. Метановые (парафиновые) углеводороды химически наиболее устойчивы, а ароматические -наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода). При этом ароматические углеводороды являются наиболее токсичными компонентами нефти.

Асфальтосмолистая составная нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть - это асфальтены, нерастворяемая - смолы.

Порфирины - это азотистые соединения органического происхождения, они разрушаются при температуре 200-250°С.

Сера присутствует в составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов.

Зольная часть нефти - это остаток, получаемый при ее сжигании, состоящий из различных минеральных соединений [72].

Нефть, получаемую непосредственно из скважин, называют сырой. При выходе из нефтяного пласта нефть содержит частицы горных пород, воду, а также растворенные в ней соли и газы. Эти примеси вызывают коррозию оборудования и серьезные затруднения при транспортировке и переработке нефтяного сырья. Поэтому для доставки нефти в отдаленные от мест добычи пункты погрузки или на нефтеперерабатывающие заводы необходима ее промышленная обработка: из нее удаляется вода, механические примеси, соли и твердые углеводороды, выделяется газ. Газ и наиболее легкие углеводороды необходимо выделять из состава нефти, т.к. они являются ценными продуктами, и могут быть утеряны при ее хранении. Кроме того, наличие легких газов при транспортировке нефти по трубопроводу может привести к образованию газовых мешков на возвышенных участках трассы.

Одним из возможных пунктов доставки очищенной нефти являются нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ,), где в процессе переработки из нее получают различные виды нефтепродуктов. Качество, как сырой нефти, так и нефтепродуктов, получаемых из нее, определяется ее составом: именно он определяет направление переработки нефти и влияет на конечные продукты.

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

В

ажнейшими характеристиками сырой нефти являются: плотность, содержание серы, фракционный состав, а также вязкость и содержание воды, хлористых солей и механических примесей.

Одно из главных свойств непереработанной нефти - это ее плотность, которая зависит от содержания тяжелых углеводородов, таких как парафины и смолы. Для ее выражения используется как относительная плотность, выраженная в г/см , так и плотность, выраженная в единицах Американского института нефти (American Petroleum Institute - API), измеряемая в градусах (таблица 2).

Относительная плотность = масса соединения/масса воды. API = = (141,5/ относительная плотность) - 131,5.

Таблица 2 Относительная плотность различных сортов нефти

Нефть	Относительная плотность, г/см	Плотность API, "API
Легкая	0,800-0,839	36°-45,4°
Средняя	0,840-0,879	29,5°-36°
Тяжелая	0,880-0,920	22,3°-29,3°
Очень тяжелая	более 0,920	Менее 22,3°

По плотности можно ориентировочно судить об углеводородном составе нефти и нефтепродуктов, поскольку ее значение для углеводородов различных групп различно. Более высокая плотность указывает на большее содержание ароматических углеводородов, а более низкая - на большее содержание парафиновых углеводородов. Углеводороды нафтеновой группы занимают промежуточное положение. Таким образом, величина плотности до известной степени будет характеризовать не только химический состав и происхождение продукта, но и его качество. При характеристике плотности отдельных фракций нефти следует, прежде всего, отметить возрастание плотности с увеличением температуры кипения. Наиболее качественными и ценными являются легкие сорта нефти (российская Siberian Light). Чем меньше плотность нефти, тем легче процесс ее переработки и выше качество получаемых из нее нефтепродуктов.

По содержанию серы нефть в Европе и России подразделяют на малосернистую (до 0,5%), сернистую (0,51-2%) и высокосернистую (более 2%). Соединения серы в составе нефти, как правило, являются вредной примесью. Они токсичны, имеют неприятный запах, способствуют отложению смол, в соединениях с водой вызывают интенсивную коррозию металла. Особенно в этом отношении опасны сероводород и меркаптаны. Они обладают высокой коррозийной способностью, разрушают цветные металлы и железо. Поэтому их присутствие в товарной нефти недопустимо.

10

Глава 1. Источники разливов нефти на суше и во внутренних водоемах России

Н

ефть является смесью нескольких тысяч химических соединений, большинство из которых - комбинация атомов углерода и водорода -углеводороды; каждое из этих соединений характеризуется собственной температурой кипения, что является важнейшим физическим свойством нефти, широко используемым в нефтеперерабатывающей промышленности. На каждой из стадий кипения нефти испаряются определенные соединения. Соединения, испаряющиеся в заданном промежутке температуры, называются фракциями, а температуры начала и конца кипения - границами кипения фракции или пределами выкипания.

Фракции, выкипающие до 350°С, называют светлыми дистиллятами. Фракция, выкипающая выше 350°С, является остатком после отбора светлых дистиллятов и называется мазутом. Мазут и полученные из него фракции - темные. Названия фракциям присваиваются в зависимости от направления их дальнейшего использования.

Фракции, которые содержит нефть, приведены в таблице 3.

Таблица 3

Blog

Аварийных разливов

Содержание