Приложение. План по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в ОАО "Нефть"

Приложение

к распоряжению Губернатора Саратовской области

от 14 ноября 2003 г. N  934-р

План
по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в ОАО "Нефть"

Введение

Настоящий План разработан в соответствии с постановлениями Правительства Российской Федерации от 21 августа 2000 года N 613 "О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов" и от 15 апреля 2002 года N 240 "О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации".

Указанными постановлениями Правительства Российской Федерации утверждены основные требования к разработке планов по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов и правила организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации, которые относятся к чрезвычайным ситуациям локального, муниципального, территориального, регионального и федерального значения, а также порядок организации взаимодействия сил и средств, привлекаемых для ликвидации чрезвычайной ситуации.

В Плане приведены общие сведения об объекте ОАО "Нефть", порядок действий по локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов (оперативная часть), организация материально-технического, инженерного, медицинского и финансового обеспечения мероприятий по ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов.

В приложениях даны график проведения операции по ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов и ситуационный план объекта.

Чрезвычайные ситуации на ОАО "Нефть" могут быть лишь локального значения. Аварийный вылив из нефтепровода в самом тяжелом по своим последствиям сценарии не превышает 78 тонн нефти и может быть локализован в нормативное время - 6 часов при разливе нефти на почве.

Справка об использовании аналитических зависимостей

1) К разделу 1.2.1.

До закрытия задвижек, когда движущий напор остается постоянным и расход нефти (q_нр) через аварийное отверстие определяется разностью внутреннего и внешнего давления с учетом высот геодезических отметок, расстоянием от сборной емкости до места разрыва, условным диаметром аварийного отверстия и рассчитывается по известной формуле:

Формула (1)

Под величиной дельта_H понимается разность напоров внутри трубы H(*)_внтр и вне полости трубы H(*)_внш в сечении, где расположено аварийное отверстие. Для определения дельта_H запишем систему уравнений:

Формула (2)

Масса М_нр нефти, вытекшей из трубопровода с момента возникновения аварии до момента закрытия задвижки на сборной емкости, определяется с учетом уравнений (1) и (2) и будет равна:

Формула (3)

Для определения количества вытекшей в самотечном режиме нефти М_ср необходимо решить нелинейное уравнение Бернулли.

В это уравнение входит скорость жидкости, а также напор внутри полости трубы в аварийном сечении. При этом по мере истечения нефти напор изменяется во времени.

Для сегмента трубопровода, заключенного между сечениями 1 и 2, имеет место уравнение Бернулли:

Формула (4)

Потери напора на трение в трубопроводе h_тау вычисляются по формуле Дарси-Вейсбаха:

Формула (5)

Для вычисления коэффициента гидравлического сопротивления ламбда могут быть применены классические формулы гидравлики.

В зависимости от режима течения нефти в трубопроводе используются формулы Пуазейля-Стокса, Блазиуса, Альтшуля или Шифринсона.

Применимость той или иной формулы гидравлики определяется диапазоном изменения числа Рейнольдса Re = V_пр x D/тэта (где тэта - кинематическая вязкость нефтепродукта; V_пр - скорость перекачки).

Потери напора на преодоление местных сопротивлений h_м вычисляются для трубопроводов с достаточной степенью точности из следующего выражения h_м = k_m x hтау, где k_m ў 0,02-0,05.

При выполнении практических расчетов по уравнению (4) необходимо определить высотную отметку Z(t), соответствующую свободной поверхности нефти в сечении X(t). Для этого трубопровод разбивается, в соответствии с профилем трассы, на элементарные линейные участки и предполагается, что в пределах этих участков ось трубы прямолинейна.

Вследствие чего положение оси каждого из элементарных участков трубы описывается линейным уравнением:

                   Z(t) = k_i x (X(t) - L_x2) + Zx2,                  (6)

где

k_i = (Z_x1 - Z_x2)/(L_x1 - L_x2) - коэффициент        наклона       i-го

                                    элементарного линейного участка;

L_x1, Z_x1 и L_x2, Z_x2           - координаты  соответственно  начала  и

                                    конца      элементарного    линейного

                                    участка.

Исключая Z(t) из уравнения Бернулли и решая его относительно скорости перемещения свободной поверхности столба жидкости в трубопроводе для гидравлически гладких труб, получаем уравнение для определения длины j-го элементарного участка, опорожняемого за время j-го шага истечения t_j. Определяя по времени, необходимом для ликвидации аварии, число шагов дискретизации процесса истечения нефти, рассчитываем массу аварийного выброса для иота-го режима истечения r-ой ветви трубопровода

Формула (7)

Совместное решение уравнений (3) и (7) позволяет рассчитать массу аварийного вылива нефти в зависимости от профиля трассы, диаметра аварийного отверстия и времени истечения в каждом из рассматриваемых режимов опорожнения нефтепровода. При расчетах время истечения и диаметр аварийного отверстия задаются сценариями развития аварии на рассматриваемом участке трубопровода.

Расчет массы аварийного вылива нефти реализован программно в среде Mathcad 2001i Professional.

Используя данную программу расчета, определяется матрица масс аварийных выбросов нефти M_ij для всех возможных сценариев развития аварии на рассматриваемом участке магистрального трубопровода.

Масса аварийного выброса в значительной степени зависит от диаметра аварийного отверстия d_i и полного времени истечения нефти t_j. Время истечения нефти можно разбить на два в достаточной степени самостоятельных, независимых этапа: время закрытия задвижки на сборной емкости и время самотечного режима до полной ликвидации истечения аварийно-восстановительными бригадами. Для каждого r-ого этапа рассчитываются матрицы масс аварийных выбросов. Сумма данных матриц определяет исходную для дальнейших расчетов матрицу.

2) К разделу 1.2.2.

Применяемые физико-математические модели и методы расчета линейных размеров и площади зеркала аварийных разливов нефти при аварии трубопровода. Растекание горючих жидкостей зависит от таких факторов, как расход, продолжительность истечения, вязкость и т.п. Характерный размер растекания горючих жидкостей на стандартной поверхности выражается произведением степенных функций критерия Галилея и критерия гомохронности:

                         L/l = A x Ga(m) x Ho(n)                      (8)

где

L                - характерный размер растекания жидкости;

l                - определяющий размер;

А                - постоянная величина;

Ga = gl(3)/ню(2) - критерий Галилея (g - ускорение свободного падения;

ню               - кинематическая вязкость жидкости);

Но = gt2/l       - преобразованный     критерий     гомохронности (тау  -

                   продолжительность истечения);

m и n            - показатели степени, учитывающие условия растекания нефти.

Для оценки размера зеркала разлития (пятна) нефти на подстилающей поверхности в данной работе использованы исследования, проведенные В.Ч.Реуттом при 10(3) <= Ga <= 6 x 10(7) и 1,5 x 10(3) <= Но <= 4 x 10(8), устанавливающие зависимость характерного размера растекания от продолжительности, вязкости, объема и расхода вытекающей при аварии горючей жидкости, а также структуры по