Обзор процессов выветривания

№	Процесс	Краткое описание	Учет в модели
I.	Теплообмен	Изменение температуры нефти при ее контакте с водой, льдом и берегом	Нет
2.	Растекание	Увеличение площади нефти на водной поверхности за счет положительной плавучести, поверхностного натяжения и турбулентной диффузии	Да
3.	Перенос/адвекция	Перемещение нефти с водным потоком и по поверхности водного объекта под действием ветра, волн и течений	Да
4.	Испарение	Процесс массопереноса углеводородов с водной поверхности в атмосферу, в результате которого летучие фракции нефти переходят в атмосферу и изменяются физико-химические свойства остающейся нефти	Да
	Атмосферный перенос и выпадения	Перенос испарившихся нефтепродуктов в атмосфере и выпадение из атмосферы	Нет
6.	Эмульгирование / образование Мусса	Формирование эмульсии типа «вода-в-нефти» вследствие разрушения или деформации поверхности раздела вода-нефть (при турбулентности, капиллярных пульсациях, различных видах гидростатической и гидродинамической неустойчивости) с существенными изменениями свойств и характеристик разлива	Нет
7.	Проникновение нефти в водную толщу / диспергирование	Перенос макроскопических частиц нефти вследствие разрушения волнами с водной поверхности в толщу воды с последующим распространением, диффузией, растворением и деструкцией	Да
8.	Растворение	Переход растворимых в воде фракций нефти из пленочной или капельной фаз в водную вследствие молекулярной диффузии	Нет
9.	Фотоокисление	Трансформация нефтяных углеводородов под действием солнечного света	Нет
10.	Биодеградация	Уменьшение массы нефти в водной толще за счет действия микроорганизмов	Нет
11.	Погружение нефти в воду/ осаждение на дно	Увеличения плотности нефти из-за процессов выветривания или вследствие захвата нефтяных капель микроорганизмами	Нет
12.	Взаимодействие с берегом	Осаждение части нефти в береговых отложениях с дальнейшей консервацией или обратным вымыванием	Нет
13.	Взаимодействие со льдом	Перенос и выветривание нефти в условиях замерзающего, тающего и движущегося ледового покрова	Нет

Изменение свойств разлива влияет как на его дальнейшее поведение, так и на проведение операций ЛРН. В частности, для разливов газового конденсата можно ожидать относительно быстрого уменьшения объема разлива за счет испарения и, соответственно, необходимого объема работ по ЛРН. В то же время интенсивное испарение легких фракций углеводородов на начальных фазах разлива затрудняет проведение работ по ЛРН в связи с возможным образованием взрыво- и пожароопасных концентраций паров углеводородов в воздухе над участками, содержащими основную массу разлива.

Для количественного изучения этих процессов было проведено моделирование поведения разливов газового конденсата в окружающей среде. Расчеты выполнялись на модели ADIOS-2 (NOAA - Национальная администрация по океану и атмосфере США) для типичных летних условий с температурами поверхности воды около 5 °С. В процессе моделирования изучалось поведение расчетного разлива газового конденсата интенсивностью 4 т/час на отрезках времени до 4-х суток при различных скоростях ветра с учетом процессов растекания, испарения и диспергирования разлива.

Целью расчетов являлось получение балансов углеводородов с выделением остатка разлива на поверхности моря, массы испарившихся и диспергированных углеводородов. Расчеты показали следующие закономерности:

• основную роль в выветривании разлива играет испарение конденсата;

• наиболее интенсивное испарение наблюдается в начальный период развития разлива (через 4 час при ветре 1 м/сек испаряется до 50 % утечки, при ветре 3 м/сек - до 60 % и при 6 м/сек - до 75 %);

• объем конденсата, остающегося на водной поверхности, имеет тенденцию к стабилизации, и начиная с некоторого момента унос конденсата с испарением начинает превышать прирост объема разлива и остатка конденсата на поверхности;

• происходит быстрое снижение концентрации разлива на единицу его поверхности (площадь разлива растет как минимум линейно со временем, тогда как объем остатка снижается);

• при малых скоростях ветра (до 6 м/сек) диспергирование не оказывает заметного влияния на баланс углеводородов в разливе, хота роль диспергирования растет по мере усиления ветра, однако во всех случаях его интенсивность значительно уступает испарению.

На диаграммах для скоростей 3,6 и 9 м/сек, видно, что для типичной скорости ветра 6 м/сек остаток конденсата в разливе достаточно быстро (за 4-8 часов) достигает доли в 20-25 % от объема утечки и в дальнейшем сохраняется на этом уровне (для скорости ветра 3 м/сек такой уровень составляет около 27 % и для 9 м/сек - около 14 %, и 12 м/сек -около 9 %).

Продолжительность перехода разлива к указанным состояниям динамического равновесия слабо зависит от скорости ветра, сохраняется на уровне 4-8 часов и, как можно заключить, определяется свойствами разлитого конденсата.

Дополнительные расчеты с изменяющимися значениями температуры воды показали, что в реальном для лета диапазоне изменения температуры баланс конденсата в разливе существенно не изменяется, а все отмеченные выше закономерности сохраняются.

Можно ожидать, что в связи с быстрым первоначальным испарением и значительной протяженностью интенсивность испарения разлива не будет постоянной на всей его площади. Его фронт будет содержать относительно выветренные массы конденсата, тогда как в хвосте разлива будет продолжаться испарение свежих порций утечки. Условной границей зоны высокой загазованности считать рубеж, отстоящий от источника на расстояниях, проходимых фронтом разлива за 4-8 часов (2500 -5100 метров при типичной скорости ветра 6 м/сек).

Выявленные закономерности позволяют сделать следующие выводы:

• при разливах газового конденсата должна учитываться опасность, связанная с возможными высокими концентрациями углеводородов в воздушной среде над загрязненным участком, близким к источнику возникновения разлива;

• требуется организация слежения и прогноза распространения разлива с оповещением судов, пути следования которых могут сближаться с направлениями распространения разлива;

• непосредственно в локализации и ликвидации разливов могут принимать участие только специально оборудованные суда, на которых реализованы специальные мероприятия по обеспечению пожаро-взрывобезопасности;

• при проведении работ ЛРН необходим постоянный контроль содержания углеводородных газов и паров в атмосфере;

• сроки и рубежи локализации разлива должны определяться с учетом требований безопасного производства работ.

В случаях аварийных ситуаций возмещение ущерба рыбному хозяйству и дополнитель­ных расходов на природоохранные мероприятия производится по фактическим убыткам и за­тратам на ликвидацию последствий аварии.

---

Дата добавления: 2015-07-08