Способ сбора нефти из-под ледяного покрова проточного водоема

 

Изобретение относится к природоохранным технологиям, применяемым при загрязнениях поверхности воды, покрытой льдом, жидкими углеводородами нефти, которые возникают при прорывах подводных нефтепроводов, нарушениях целостности нефтесодержащих емкостей, находящихся в непосредственной близости от водоемов, и других подобных ситуациях. Способ предусматривает вскрытие ледяного покрова и сбор накопленной нефти в накопители. Вскрытие ледяного покрова осуществляют таким образом, чтобы кромка льда образовывала либо встречный течению реки клин, либо острый угол с одним из ее берегов. Отбирают накопившуюся в прибрежной зоне нефть, направляя ее в заранее подготовленные на берегу накопители, дно которых выполнено с обратным от водоема уклоном. Сообщение между водоемом и накопителями обеспечивают системой трубопроводов, с помощью одного из которых производят отбор нефти из прибрежной зоны, а с помощью другого подают в накопитель воду для обеспечения постоянного уровня жидкостей в накопителе, выдерживают их до кристаллизации льда на границе раздела жидкостей и производят сбор нефти с поверхности льда. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и безопасности способа сбора нефти, а также его упрощение, т.к. позволяет осуществить сбор нефти после ее вывода на открытую поверхность и провести большую часть операций способа не на льду, а на берегу водоема. 2 ил.

Изобретение относится к области природоохранных технологий, применяемых при загрязнении поверхности воды, покрытой льдом, жидкими углеводородами нефти, которые возникают при прорывах подводных нефтепроводов, нарушениях целостности нефтесодержащих емкостей, находящихся в непосредственной близости от водоемов, и других подобных ситуациях.

Известны следующие способы сбора нефти из-под ледяного покрова водоемов.

Известен способ сбора нефти из-под ледяного покрова водоема с помощью устройства (Патент РФ N 2054089, кл. E 02 B 15/04, бюл. N 4, 1996 г.; Логиновский В.И., Нугаев Р.Я., Мединский Н.В. Устройство для сбора нефти из-под ледяного покрова водоема), состоящего из магнитной шайбы, поплавка, скобы, соединенной с тросом, заборника нефти с перфорированными стенками, заполненного сорбентом. Сбор нефти осуществляют путем проводки подо льдом заборника, в результате чего нефтяная пленка поступает в полость перфорированной емкости и удерживается в ней сорбентом.

Известен способ сбора нефти из-под ледяного покрова водоема с помощью устройства (Авторское свидетельство РФ N 1765292, кл. E 02 B 15/04, бюл. N 36, 1992 г. ; Логиновский В.И., Федоров В.А., Нугаев Р.Я., Минибаев Ю.М.), состоящего из нефтеприемника с откачивающим шлангом, роликовых направляющих, опорной плиты, магнитной шайбы, фиксирующего штыря, двухбарабанной лебедки и плавучих боновых заграждений. Сбор нефти осуществляют путем локализации нефтяного пятна при помощи подледного бонового заграждения, которое устанавливают под лед через проруби, затем подтягивают нефтяное пятно к нефтеприемнику буксировкой бонового заграждения посредством лебедки и осуществляют откачку нефти через шланг при помощи насоса в емкость-накопитель.

Известные способы имеют следующие недостатки: - относительно невысокая эффективность использования на проточных водоемах из-за уноса части нефти течением за пределы отмеченных для очистки участков, границы которых лимитируются фиксированным местоположением наиболее важных рабочих органов устройств; - локальность характера очистки водоема - сбор нефти производится с ограниченного участка акватории из-за недостаточной мобильности используемых устройств и ограниченности диапазона их действия; - применение искусственного бонового заграждения, район установки которого ограничен; - необходимость осуществления основного комплекса операций по сбору нефти непосредственно на поверхности льда, что снижает безопасность способа; - необходимость применения узкоспециализированных устройств.

Задачи предлагаемого изобретения - повышение эффективности и безопасности способа, а также его упрощение.

Поставленная задача решается разработкой способа сбора нефти из-под ледяного покрова проточного водоема путем вскрытия ледяного покрова и сбора накопленной нефти в накопители. Причем вскрытие ледяного покрова осуществляют таким образом, чтобы кромка льда образовывала либо встречный течению реки клин, либо острый угол с одним из ее берегов, отбирают накопившуюся в прибрежной зоне нефть, направляя ее в заранее подготовленные на берегу накопители, дно которых выполнено с обратным от водоема уклоном, а сообщение между водоемом и накопителями обеспечивают системой трубопроводов, с помощью одного из которых производят отбор нефти из прибрежной зоны, а с помощью другого подают в накопитель воду для обеспечения постоянного уровня жидкостей в накопителе, выдерживают их до кристаллизации льда на границе раздела жидкостей и производят сбор нефти с поверхности льда.

Способ осуществляют следующим образом.

При прорыве нефтепровода или другой подобной ситуации вниз по течению подо льдом распространяется нефтяной поток. Принимая во внимание скорость течения и время, прошедшее с момента аварии, ниже по течению от места распространения загрязнения производят вскрытие льда любым доступным способом, например взрывным, при однорядном шпуровом заряжании с использованием в качестве ВВ промышленных составов на основе аммиачной селитры (АС), содержащих помимо АС индустриальное масло в качестве горючего и пористый порошкообразный материал в качестве стабилизатора физических свойств, инициирование которых производят при помощи дополнительных детонаторов в виде тротиловых шашек, импульс которым, в свою очередь, сообщают посредством электродетонаторов; подрыв производят от середины реки по направлению к ее берегам; заряды заключают в водонепроницаемую оболочку; размещают заряды либо по прямой, образующей острый угол с одним из берегов реки, либо по направляющим встречного течению клина.

На фиг. 1а и фиг. 1б показаны рекомендуемые способы расположения ледовой кромки после вскрытия льда.

Использование ледовой кромки определенной конфигурации в качестве естественного бонового заграждения и течения реки в качестве движущей силы позволяет направить поверхностные слои воды, несущие нефть, к берегу, где заранее подготавливают накопители. Некоторая часть нефти течением будет выноситься на поверхность льда, лежащего непосредственно за зоной вскрытия, откуда впоследствии осуществляют ее сбор либо со льда, либо со стороны зоны вскрытия с плавсредств.

На фиг. 2а и фиг. 2б показана схема устройства инженерных сооружений в прибрежной зоне.

Сбор основной части нефти осуществляют в прибрежной зоне, для чего на расстоянии 5-6 м от берега подготавливают накопитель 1, например, в виде траншеи шириной 3-4 м, причем дно выполняют с обратным от водоема уклоном для предотвращения обратного истечения накопленных жидкостей в водоем. Напротив накопителя 1 на берегу организуют водозаборник 2 глубиной порядка 1 м и фронтальной протяженностью, равной ширине накопителя 1. В перешейке 3, разделяющем водоем 4 и накопитель 1, монтируют систему приточных трубопроводов 5, 6, обеспечивая им обратный от водоема уклон, причем трубопровод-заборник 6 устанавливают на уровне, соответствующем уровню воды в реке так, чтобы его вход, находясь в контакте с ледовой направляющей 7, позволял производить отбор поверхностных слоев, несущих нефть, а выход - обеспечивать приток жидкостей в накопитель 1. Трубопровод-питатель 5 устанавливают так, чтобы его вход находился в водозаборнике 2, а выход - в донной части накопителя 1.

Описанная система трубопроводов позволяет создать систему сообщающихся сосудов, одним из которых является водоем 4, а другим накопитель 1, за счет чего в последнем поддерживают определенный уровень жидкости.

Нефтяной поток удаляют с поверхности водоема в накопитель через трубопровод-заборник 6, к которому нефть поступает по ледовой кромке 7 благодаря течению. После того, как уровни жидкостей в водоеме 4 и в накопителе 1 сравняются, трубопровод-заборник 6 перекрывают на время, необходимое для кристаллизации льда на границе раздела нефть - вода. Для ускорения процесса кристаллизации в поверхностные слои воды вводят центры кристаллизации - например, куски льда. Неподвижность уровня жидкостей в накопителе 1 поддерживают за счет притока речной воды через трубопровод-питатель 5, предотвращая, с одной стороны, поглощение нефти грунтом (которое может в противном случае иметь место из-за того, что глубина накопителя будет превышать глубину промерзания грунта), а с другой, способствуют кристаллизации льда, поддерживая статичность уровня жидкости.

Сбор нефти производят после того, как на границе раздела вода - нефть сформировалась твердая поверхность закристаллизовавшегося льда, причем нефть при кристаллизации льда будет выталкиваться на его поверхность в процессе самоочищения кристаллов при росте, который вызывает вытеснение с граней растущих кристаллов и далее из объема вещества инородных, не соответствующих параметрам формирующейся кристаллической решетки структурных единиц - молекул углеводородов нефти. При этом нефть в силу меньшей по сравнению с водой плотности будет концентрироваться на границе раздела фаз.

Сбор нефти с поверхности льда осуществляют при помощи насосной техники (основная часть - в чистом виде), а также обычных сорбционных средств, например, на основе мелкодисперсных отходов деревообрабатывающих и гидролизных производств (оставшиеся поверхностные загрязнения).

После того, как поверхность льда в накопителе 1 освободят от нефти, перекрывают трубопровод-питатель 5 на короткий промежуток времени, возобновляя сообщение с водоемом через трубопровод-заборник 6. После того, как уровни жидкостей в водоеме 4 и накопителе 1 выровняются, подачу воды через трубопровод-питатель 5 возобновляют, и действуют далее в вышеописанной последовательности до достижения приемлемой степени очистки водоема.

При неудовлетворительности достигнутой степени очистки водоема от поверхностных нефтяных загрязнений производят его доочистку посредством вскрытия реки на одном или нескольких нижележащих ее участках, придерживаясь вышеописанной последовательности действий.

Использование предлагаемого способа позволяет осуществить сбор нефти по всей ширине водоема после вывода нефти на открытую водную поверхность, провести большую часть операций не на льду, а на берегу водоема, отказаться от использования узкоспециализированных устройств. Таким образом, предлагаемый способ является более простым, эффективным и безопасным.

Формула изобретения

Способ сбора нефти из-под ледяного покрова проточного водоема путем вскрытия ледяного покрова и сбора накопленной нефти в накопители, отличающийся тем, что вскрытие ледяного покрова осуществляют таким образом, чтобы кромка льда образовывала либо встречный течению реки клин, либо острый угол с одним из ее берегов, отбирают накопившуюся в прибрежной зоне нефть, направляя ее в заранее подготовленные на берегу накопители, дно которых выполнено с обратным от водоема уклоном, а сообщение между водоемом и накопителями обеспечивают системой трубопроводов, с помощью одного из которых производят отбор нефти из прибрежной зоны, а с помощью другого - подают в накопитель воду для обеспечения постоянного уровня жидкостей в накопителе, выдерживают их до кристаллизации льда на границе раздела жидкостей и производят сбор нефти с поверхности льда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2