Ликвидация морских разливов нефти: инновационное решение

Начало сотрудничеству МурманскогоЦСМ с компанией Statoilбыло положено в 2006году после подписания с правительством Мурманской области Меморандума овзаимопонимании по технико-экономическому сотрудничеству, благодаря которому в областибыл реализован комплексный проект по созданию системы ликвидации морских аварийныхразливов нефти, основанной на знании изменения физико-химических свойств иповедения российской нефти в морской воде в зависимости от конкретныхметеоусловий на момент разлива и последующего дрейфа нефтяного пятна.

Участниками системы стали Мурманский ЦСМ, Госморспасслужба иГидрометеослужба, каждый из которых выполняет свои задачи. В рамках проекта набазе Мурманского ЦСМ была создана лаборатория для проведения исследований нефтипо методикам Норвежского института материалов и химии «Синтеф», которая в 2008году была введена в эксплуатацию. Гидрометеослужбе была передана компьютернаяпрограмма по составлению на основе лабораторных данных прогноза поведениянефтяного пятна во времени в зависимости от конкретных метеоусловий. Госморспасслужбаполучила современное оборудование для сбора нефти.

Лаборатория имеет три аналитическихзала для проведения исследований нефти по физико-химическим показателям, двеклиматические комнаты для моделирования и изучения поведения нефти привзаимодействии с морской водой при низких температурах (от 0оС до+13оС). Она оснащена современным оборудованием, в том числеспециализированным, сотрудники прошли обучение и стажировки в институте «Синтеф».

В основе лабораторных исследованийлежат изменения физических и химических свойств нефти и ее поведения припопадании в море. При разливе происходит ряд естественных процессов:растекание, испарение, образование водонефтяной эмульсии, диспергирование типанефть в воде, которые моделируются в лабораторных условиях на пробах разныхтипов нефти.

Эти исследования принципиально отличаются от испытаний нефти по ГОСТу.В лабораторных условиях создаются образцы выветренной нефти путемотбензинивания сырой нефти, которые соответствуют разным периодам временинахождения нефти на поверхности моря. Исследования проводятся в условиях, имитирующихморскую среду (использование морской воды разных температур, волнения моря). Исследованиевключает: определение физико-химических характеристик сырой нефти и образцов выветреннойнефти; изучение их взаимодействия с морской водой при разных температурах(тестирование на водопоглощение, создание водонефтяных эмульсий с дальнейшимопределением их вязкости, стабильность водонефтяных эмульсий, взаимодействие сдеэмульгатором); исследование нефти на дисперсность по отношению к химическимдиспергентам.

На основе полученных результатовсоздается компьютерная модель изменения свойств нефти в морской воде. Даннаямодель соотносит свойства нефти с выбранными условиями (толщина пленкинефти/эмульсии, волнение моря, температура морской воды, скорость ветра) и прогнозируетскорость изменения свойств нефти и ее поведение на морской поверхности.

За 2008–2014 годы в лабораториипроведены исследования 25 проб российской нефти. По их результатам формируется банкданных, который включает информацию о физико-химических характеристиках сыройнефти (плотность, температура вспышки, температура застывания, углеводородныйсостав, истинная точка кипения, содержание парафинов, асфальтенов, серы, воды,динамическая вязкость при низких температурах); о физико-химическиххарактеристиках отбензиненных фракций (плотность, температура вспышки,температура застывания, углеводородный состав, водопоглощение, динамическая вязкостьпри низких температурах); о свойствах водонефтяных эмульсий (стабильностьэмульсии, эффективность применения деэмульгатора, динамическая вязкость принизких температурах); данные максимального значения вязкости для химическойдисперсии.

В настоящее время лабораторияпланирует расширение области изучения нефти по физико-химическимхарактеристикам (давление насыщенных паров, содержание сероводорода, хлористыхсолей, метил- и этилмеркаптанов, механических примесей) для углубленногоисследования с целью создания более точной модели изменения свойств и поведениянефти в морской воде; рассматривает возможность проведения исследований купажированной (бункерной) нефтипо физико-химическим показателям с учетом расширенной области исследований, атакже освоение методик идентификации купажированной нефти методами хромато-масс-спектрометрии,газовой и жидкостной хроматографии, ИК-спектрометрии, атомной абсорбции с цельюдетализированной идентификации нефти.

В действующей системе ЛРН всоответствии с Постановлением Правительства РФ от 21.08.2000 N 613 прирасчете необходимого количества сил и средств должны учитываться физико-химическиесвойства разлившейся нефти, которые характеризуют только сырую нефть и не даютинформацию об изменении свойств нефти и поведения нефтяного пятна в зависимостиот метеусловий и времени нахождения в морской воде.

Как работает система ЛРН с учетом информациииз банка данных нефти? Возьмем в качестве примера разлив с танкера.Обязательным звеном системы становится лаборатория – держатель банка данныхнефти. Информация о разливе (тип нефти, координаты и время аварии, количестворазлившейся нефти и другое) должна оперативно поступить в Гидрометеослужбу и влабораторию. Контрольная проба нефти с танкера, находящаяся у грузоотправителя,вместе с паспортом качества должна в максимально короткие сроки поступить влабораторию для проведения идентификации нефти по банку данных. Данныеидентифицированной нефти лаборатория передает в Госморспасслужбу и Гидрометеослужбу.Гидрометеослужба осуществляет расчет поведения нефти при конкретныхметеоусловиях через требуемые промежутки времени и в виде слайдов, отражающихположение нефтяного пятна, изменение составляющих нефти, значения ветра и ряддругих параметров передает в Госморспасслужбу. Прогнозные данные позволяютболее точно рассчитать необходимые силы, средства и выбрать наиболееэффективный способ ликвидации разлива с минимизацией затрат и ущерба дляокружающей среды.

В настоящее время в РоссийскойФедерации отсутствуют нормативные правовые акты, регламентирующие обязательноевключение в планы ЛРН инновационной составляющей, учитывающей данные об изменениисвойств и поведения российской нефти в морской воде. Также должно бытьобеспечено законодательное урегулирование механизма отбора (предоставления)проб нефти, проведения исследований для пополнения и обновления банка данных нефтии финансирования этих работ. Эта технология успешно применяется во многихстранах, например, в Норвегии, где система реагирования опирается нанаучно-обоснованные данные об изменении физико-химических свойств нефти иповедения нефтяного пятна при разливе.

Россия и Норвегия, являющиесяближайшими соседями, проживающими и осуществляющими экономическую деятельностьв арктическом регионе, жизненно заинтересованы в сохранении природных ресурсовКрайнего Севера. Уже много лет наши страны сотрудничают в сфере защиты северныхморей от нефтяных загрязнений. При этом Норвегией накоплен богатый опыт ворганизации работ по ликвидации разливов, основанный на знании изменениясвойств нефти и ее поведения в морской воде. Получение этих знаний о российскойнефти не только актуально для России, но и будет способствоватьсовершенствованию международного взаимодействия.

ФБУ «Мурманский ЦСМ»