• Сегодня: Пятница, Июнь 23, 2017

Моделирование возможных аварийных разливов и оценка применения механического сбора нефти в арктических ледовых условиях

Испытание прототипа скиммера для сбора нефти в ледовых условиях

Авторы:

Марсель Губайдуллин
Заведующий кафедрой транспорта, хранения нефти, газа и нефтегазопромыслового оборудования Северного (Арктического) федерального университета (САФУ) им. М.В. Ломоносова, профессор, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики (ФИЦКИА) РАН

Максим Ваганов
Аспирант кафедры транспорта, хранения нефти, газа и нефтегазопромыслового оборудования САФУ им. М.В. Ломоносова


Аннотация

Изучение вопросов, связанных с возможными аварийными разливами нефти в акваториях ледовых морей при освоении углеводородных ресурсов Арктики, имеет актуальное значение. В статье рассматривается возможность применения программного комплекса OSCAR с целью моделирования и прогнозирования поведения последствий разливов нефти в результате аварийных ситуаций. Имитационное моделирование позволяет также определить оптимальные сценарии реагирования, ликвидации последствий аварий с использованием различных средств сбора. Методы механического сбора нефти могут оказаться достаточно эффективными при разливе в условиях сплошного ледяного покрова, а также – в мелкобитом льду.


Моделирование нефтяных разливов в большинстве своем используется для планирования и осуществления подготовки к потенциально возможным ситуациям, которые могут сопровождаться разливами нефти [2]. При планировании действий в случае возможных аварий рассматриваются различные альтернативные стратегии возможного реагирования на разлив с учетом баланса в них экономических показателей, и экологических преимуществ.

Сценарии, лежащие в основе анализа, должны включать обстоятельства, с которыми связан максимальный риск, определяемый как высокая вероятность события, отягощенная его возможными последствиями. Небольшой разлив с высокой вероятностью возникновения, но ожидаемым более низким экологическим воздействием, может оказаться сопоставимым по риску с крупными разливами с масштабным экологическим воздействием, но очень низкой вероятностью возникновения [5].

Рассмотрение и оценка альтернативных стратегий требует отбора объективных критериев для оценки их успеха. Типичными примерами таких критериев являются:

  • минимальный экологический ущерб (птицам, морским млекопитающим, рыбе, береговой линии),
  • максимальная степень уборки нефти,
  • минимальные затраты, включающие прямые экономические издержки, а также расходы на ликвидацию экологических последствий разлива.

Для того чтобы обеспечить статистическую (или стохастическую) основу для принятия решений, создается множество имитационных моделей. После анализа вероятных сценариев далее рассматривается детальное моделирование одного сценария, который называется детерминированным. На его основе исследуется возможность применения различных конкретных мер реагирования, отбираются лучшие из них, и затем эти меры включаются в план действий по предотвращению и ликвидации разлива. Например, при разработке плана действий по предотвращению и ликвидации разлива как самый худший из стохастических имитационных моделей может быть выбран сценарий, основанный на 95-процентной оценке максимального загрязнения нефтью береговой линии, при этом подбираются варианты мер реагирования для предотвращения или уменьшения загрязняющего воздействия нефти на берег.

Для оказания содействия в принятии решений в случае реального разлива осуществляется имитационное моделирование данного разлива, при котором используются оперативные гидрометеорологические данные по гидродинамике и параметрам ветра. Одним из современных программных комплексов, используемых для решения научно-практических задач, является информационная система для имитационного моделирования разливов OSCAR (The Oil Spill Contingency And Response model). Она разработана специалистами норвежской компании SINTEF и ассимилирует имеющиеся реальные наблюдения для того, чтобы адаптироваться к более точному представлению морских и погодных условий [6]. В дополнение программа по моделированию разливов имеет возможность использовать изображения разлива в реальном времени, получаемые с воздуха или со спутников с тем, чтобы обновлять прогноз по распространению нефти на поверхности и ее перемещению. Итерационная корректировка расчетов при моделировании, предшествующая выработке новых прогнозов, значительно повышает пользу получаемых данных, на основании которых осуществляется принятие решений во время ситуации разлива. Общая схема данной операционной системы показана на рис. 1.

Схема интеграции системы моделирования разливов в общую систему оперативного прогнозирования в режиме реального времени
Рис. 1. Схема интеграции системы моделирования разливов в общую систему оперативного прогнозирования в режиме реального времени

Система имитационного моделирования OSCAR успешно применяется для решения оперативных задач в Норвегии, а также использовалась компанией BP (British Petroleum) для осуществления прогнозирования в режиме реального времени во время инцидента с платформой Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. Рассматриваемая модель может интегрироваться с другими системами, существующими в разных странах, для осуществления оперативного прогнозирования в режиме реального времени…


Полная версия материала доступна
по подписке на журнал «Инженерная защита»


Литература

  1. Бадратдинов М.В., Ваганов М.А., Губайдуллин М.Г. Анализ методов ликвидации аварийных разливов нефти и возможности их применения в условиях Арктики // Материалы международного семинара «Рассохинские чтения». Ч. 2. Ухта: УГТУ, 2015. С. 257–261.
  2. Губайдуллин М.Г., Худякова Т.П., Воеводкин Д.А. Использование современных программных комплексов для моделирования разливов нефти в Арктических морях // Материалы Международной научно-практ. конф. «Теория и практика разведочной и промысловой геофизики». ПГНИУ, Пермь, 2014. С. 92–96.
  3. Губайдуллин М.Г., Конюхов А.В., Конюхов Д.А., Ваганов М.А., Рожман Д.А. Способ и устройство для сбора нефти из-под ледяного покрова водоема. Патент на изобретение № 2533920 Федеральной службы по интеллектуальной собственности РФ от 27.11.2014 г. Бюл. № 33 на заявку № 2013119311/13 от 25.04.2013.
  4. Мансуров М.Н., Сурков Г.А., Журавель В.И., Маричев А.В. Ликвидация аварийных разливов нефти в ледовых морях. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. 424 с.
  5. Эстбел Х., Губайдуллин М.Г. Основные элементы анализа экологического риска возможных аварийных разливов нефти в Баренцевом море // Сб. научн. трудов «Природные ресурсы и комплексное освоение прибрежных районов Арктической зоны» / Отв. ред. проф. В.И. Павленко. Архангельск, 2015. С. 70–74.
  6. Reed M., Aamo O. M., Daling P. S. Quantitative analysis of alternate oil spill response strategies using OSCAR. Spill Science and Technology, Pergamon Press 2(1),1995. Р. 67–74.
  7. Sørstrøm S.E., Brandvik P.J., Buist I., Daling P.S., Dickins D., Faksness L.-G., Potter S., Rasmussen J.F., Singsaas I. 2010. Joint Industry Program on Oil Spill Contingency for Arctic and Ice-covered Waters: Summary Report. Oil in Ice JIP Report No. 32, SINTEF, Trondheim, Norway.
Марсель Губайдуллин

Заведующий кафедрой транспорта, хранения нефти, газа и нефтегазопромыслового оборудования
Северного (Арктического) федерального университета (САФУ) им. М.В. Ломоносова
Профессор, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник
Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики (ФИЦКИА) РАН