Найти и уничтожить. Эффективные технологии ликвидации аварийных разливов нефти

На континентальном шельфе у побережья США уже пробурены тысячи скважин (только в Мексиканском заливе ежегодно их бурится более 900), и такие инциденты, как выброс и разлив нефти на принадлежащей компании ВР скважине Макондо в 2010 г. в Мексиканском заливе, к счастью, исключительно редки. Тем не менее, нефтегазовые компании понимают, какое большое значение имеет подготовка к подобным инцидентам (какими бы редкими они ни были).

Обнаружение и отслеживание разливов нефти

Длинный полярный день в Арктике способствует отслеживанию разлитой нефти в период, когда вода свободна ото льда. Отслеживание может производиться удалённо с помощью систем с инфракрасным локатором переднего обзора, радиолокатора с синтезированной апертурой, бортовой самолётной радиолокационной станции (РЛС) бокового обзора, глобальной системы позиционирования, судовых радиолокационных станций и цифровых камер с GPS. Кроме того, возможно использование регистрирующих буёв и радиолокационных отражателей различного типа, запускаемых с морских судов в самом начале разлива нефти и через определённые промежутки времени после этого.

Ещё больше усложняют задачу шуга, мелкобитый лед и большие скопления льда во время ледостава, а также ситуации, когда нефть оказывается запертой под плавучими льдинами. Недавние исследования доказали возможность обнаружения и картирования нефти, оказавшейся в ловушке под морским льдом, с помощью портативной установки для малоглубинного радиолокационного зондирования (подповерхностной РЛС). Продолжаются исследования по изучению возможности использования бортовых РЛС (достаточных мощности и разрешения) для обнаружения и картирования нефти в ловушках подо льдом с низколетящих вертолётов. На них можно устанавливать и использовать серийно выпускаемые системы подповерхностных РЛС для картирования нефти на поверхности льда под слоем снега.

Ликвидационные меры

Механический сбор нефти является первоочередной мерой при ликвидации аварийных разливов нефти. Сюда входит сбор нефти с помощью буксируемых судами боновых заграждений, с последующим сбором в накопительные баки с помощью скиммеров (устройств для сбора нефти с поверхности воды). Разработано несколько моделей высокопроизводительных скиммеров для полярных условий, специально предназначенных для сбора нефти во льдах и способных работать при низких температурах.

Механический сбор нефти является наиболее эффективным в сравнительно спокойных водах с небольшими скоплениями льда. В более плотных скоплениях льда ширина улавливающего бонового заграждения может быть скорректирована для того, чтобы маневрировать вокруг отдельных плавучих льдин. По мере увеличения скоплений льда, и снижения эффективности очень длинных или широких систем сбора нефти, они укорачиваются или заменяются очень короткими отрезками боновых заграждений, соединёнными с судном-скиммером с помощью «консольных балок». Эти более узкие системы упрощают маневрирование вокруг плавучих льдин, поэтому их применение более эффективно в условиях более плотных скоплений льда, где боновые заграждения убираются, потому что сам лёд действует подобно такому заграждению и предотвращает распространение нефти по поверхности воды. В этом случае нефть, плавающая более толстым слоем по открытой водной поверхности между плавучими льдинами, может быть собрана с помощью скиммеров, применяемых со стороны судна.

Контролируемое выжигание – это ещё одна проверенная и эффективная в условиях Арктики стратегия ликвидации аварийных разливов нефти, разработанная с учётом более чем 30-летнего опыта компаний, включая проведение обширных испытаний в лабораторных условиях и испытательных бассейнах, крупномасштабных экспериментов в промысловых условиях и ликвидацию аварийных разливов нефти в реальных условиях. Сжигание нефти на открытой воде, свободной ото льда, может безопасно осуществляться с помощью специально сконструированных огнеупорных боновых заграждений. В плотных скоплениях льда, когда лёд действует как естественный барьер, сжигание нефти на месте является уникальным решением по ликвидации аварийных разливов нефти в периоды, когда механический сбор нефти не представляется возможным. Поджигание с воздуха с помощью летательных аппаратов позволяет не подвергать персонал и оборудование повышенному риску, характерному для проведения морских операций в опасных условиях с палубы судна.

Задержанную с помощью огнеупорных боновых заграждений или льда нефть можно сжигать с эффективностью удаления, превышающей 90%. Выжигание нефти с потенциальной производительностью 1000 баррелей нефти в час на участке, имеющем 30 м в диаметре, представляет собой перспективное решение для устранения разлива легко воспламеняющейся свежей нефти, с фиксированным источником, локализованным на поверхности моря.

В среднем при сжигании нефти выгорает около 80–95 объёмных процентов, 1–10 процентов улетучивается в виде сажи, а 1–10 процентов остаются на месте в виде несгоревших остатков. Эти нефтяные остатки значительно менее токсичны, чем исходная нефть, поскольку большинство токсичных компонентов выгорают в первую очередь. Продукты горения держатся в воздухе недолго и их содержание можно контролировать, чтобы исключить выпадение шлейфа загрязняющих веществ в населённых пунктах и местах проживания людей в этом районе. Сжигание нефти также имеет существенное преимущество с точки зрения безопасности, поскольку выжигание паров летучих компонентов позволяет устранить угрозу того, что огонь от их случайного возгорания может перекинуться на расположенные поблизости суда или буровые установки.

Не так давно концерн Shell вместе с другими партнёрами по отрасли принял участие в четырёхлетнем исследовательском проекте, реализованном SINTEF, независимой исследовательской организацией в Норвегии, в ходе которого проводились полномасштабные полевые испытания на шельфе в норвежском Заполярье. В ходе этих испытаний выжигание на месте доказало свою высокую эффективность в различных ледовых условиях, включая скопления обломков морского льда и шуги. Арктические условия существенно замедляют процессы выветривания нефти, и, по сравнению с зонами с умеренным климатом, предоставляют больше времени для сжигания на месте. В ходе полевых испытаний свободно плавающая нефть, ограниченная скоплениями обломков морского льда, сохраняла свои горючие свойства даже после 6 дней выветривания под воздействием атмосферных условий.

Химические диспергаторы

Во всём мире применение химических диспергаторов признано экологически приемлемым и при определённых условиях весьма эффективным способом быстрой ликвидации аварийных разливов нефти. Диспергаторы незаменимы, когда в результате сильного ветра и неблагоприятных морских условий механический сбор нефти и выжигание на месте становятся небезопасными или неэффективными. В этих условиях эффективность обработки разливов нефти химическими диспергаторами фактически возрастает в результате интенсивного перемешивания за счёт энергии волн, которые затрудняют ликвидацию аварийных разливов нефти другими способами. Диспергаторы способствуют разделению нефти на мельчайшие капельки, которые быстро разводятся в воде до безопасной концентрации, что значительно ускоряет естественную биодеградацию нефти, которая протекает даже при низких температурах в условиях Арктики.

При соответствующих условиях использование диспергаторов позволяет получить такие преимущества с точки зрения защиты природной среды, как возможность удаления нефти с поверхности воды, тем самым уменьшается риск загрязнения для морских птиц и млекопитающих. Также осуществляется защита побережья, поскольку ветер обычно гонит плавающую на поверхности нефть в направлении береговой линии, в то время как диспергированная нефть, как правило, быстро разбавляется водой. Эти преимущества, в сочетании с возможностью оперативной обработки больших площадей с воздуха, делают применение диспергаторов особенно удобным для отдалённых районов.

Эксперименты в больших испытательных бассейнах продемонстрировали очень высокую эффективность (до 85–99%) удаления с поверхности воды свежей и выветрившейся аляскинской сырой нефти при низких температурах. Нефть в скоплениях обломков морского льда остаётся свежей и диспергируемой в течение более длительного периода времени, чем в более тёплом климате из-за пониженной скорости испарения, большей толщины нефтяной плёнки и меньшей интенсивности перемешивания, препятствующей эмульгированию нефти. Проводимые недавно в рамках межотраслевого проекта SINTEF полевые испытания показали, что нефть в скоплениях обломков морского льда может эффективно диспергироваться. В ходе этих испытаний диспергатор наносился непосредственно на поверхность нефти, после чего нефть была диспергирована самим судном, которое использовало свои винты для создания турбулентности. Энергия винтов судна выше энергии прибойной волны и разбивает нефть на более мелкие капли, тем самым увеличивая их перемешивание и разбавление. Это значительно расширяет окно возможностей для применения диспергаторов во льдах.

Смеси диспергаторов последнего поколения значительно менее токсичны, чем нефть, и применяются в низких концентрациях порядка 1–5% от объёма разлива нефти. Общепризнанно, что временное локальное увеличение токсичности водной толщи обусловлено диспергированными капельками нефти, а не самим диспергатором. В ходе недавно завершённого Университетом Аляски в Фэрбанксе исследовательского проекта была произведена оценка токсичности и скорости биологического разложения диспергированной нефти в морской среде Арктики. Для этого исследования в Барроу была создана лаборатория по изучению местных видов рыб моря Бофорта и Чукотского моря в их естественной среде обитания. Результаты этой работы показали, что арктические виды ничуть не более чувствительны, а в некоторых случаях даже менее воспиримчивы к повышенной концентрации химически диспергированной нефти, чем представители неарктических видов. Кроме того, наблюдалась значительная природная биодеградация диспергированной нефти при –1°C. Приблизительно 60% исходных измеряемых соединений в свежей нефти химически диспергировались и претерпели первичное биоразложение к концу 60-дневного испытательного периода.

***

Все рассмотренные методы: и механический сбор нефти, и сжигание на месте, и использование диспергаторов, являются эффективными технологиями в полярных условиях. Нефтегазовые компании должны рассмотреть возможность их применения при организации систем ликвидации аварийных разливов в Арктике. Такой подход, основанный на использовании набора готовых решений, обеспечит гибкость и оперативность при выборе стратегии ликвидации аварийных разливов с учётом быстро меняющихся метеорологических условий и необходимости оперативной защиты окружающей среды.