Математическое моделирование аварийных разливов нефти в половодье

В процессе разработки нефтяных месторождений по различным причинам случаются сквозные повреждения промысловых трубопроводов, приводящие к аварийным утечкам и разливам нефти по дневной поверхности. 

На основании обследования в 2001 году территорий Ямало-Ненецкого АО специалистами Госкомэкологии было установлено, что половина участков компактного сосредоточения скважин («кустов») содержит нефтяные разливы, при этом с учетом особенностей функционирования утечек на месторождениях реальная площадь загрязнения превышает визуально определенную в 2,5–10 раз. По данным некоторых источников, в России к началу 2000-х годов находилось в эксплуатации около 350 тыс. км внутри промысловых и межпромысловых нефтепроводов, на которых ежегодно происходят 50–60 тыс. сквозных повреждений (порывов, коррозионных отверстий), сопровождающихся утечками, при этом объемы вытекшей нефти оцениваются от 1 до 7 % от общего объема добычи. 

Установлено, что ежегодный вынос нефтей и нефтепродуктов крупнейшими реками Западной Сибири в моря Арктики составляет: Обь — до 600 тыс. т, Енисей — до 360 тыс. т, Лена — до 50 тыс. т, а только в бассейн реки Оби каждый год поступает до 1,5 млн т, в результате чего около 250 рек и 1 200 ручьев потеряли свое природное значение. Если аварийные утечки происходят в весеннее время, когда на дневной поверхности существует слой талой воды, то распространение нефтяного пятна по поверхности воды из-за влияния ветра может быть значительным, и, соответственно, способствовать более масштабному и неконтролируемому загрязнению территории. Свободное перемещение нефтяного пятна по водной поверхности может привести к достижению нефтью границ важных охранных объектов (рек, озер, ручьев) и последующему их загрязнению. Поэтому математическое моделирование процесса аварийного распространения вытекшей нефти по естественной поверхности, покрытой слоем талой воды, является актуальным для различных ситуаций в инженерной практике. 

Выполнение прогнозных расчетов по предлагаемой математической модели дает возможность оценивать динамику распространения нефтяного пятна по водной поверхности, на основании чего можно осуществлять необходимые мероприятия по локализации разлива и недопущению загрязнения важных природоохранных объектов.

1. Бобылев, Л. Н. Как избежать угрозы экологической катастрофы вследствие утечек нефти из магистральных нефтепроводов / Л. Н. Бобылев. – Текст : непосредственный // Нефтегазовые технологии. – 1999. – № 6. – С. 27–29.

2. Российская Арктика на пороге катастрофы / Под ред. А. В. Яблокова. – Москва : Центр экологической политики России, 1996. – 208 с. – Текст : непосредственный.

3. Низамов, Х. Н. Анализ аварийных ситуаций в трубопроводных системах / Х. Н. Низамов, В. П. Званский, В. И. Дербуков. – Текст : непосредственный // Экология и промышленность России. – 1996. – № 5. – С. 41–43.

4. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия / В. М. Гольдберг, В. П. Зверев, А. И. Арбузов [и др.]. – Москва : Наука, 2001. – 125 с. – Текст : непосредственный.

5. Васильев, О. Ф. О расчете прерывных волн в открытых руслах / О. Ф. Васильев, М. Т. Гладышев. – Текст : непосредственный // Известия АН СССР. Серия: Механика жидкости и газа. – 1966. – № 6. – С. 184–189.

6. Лятхер, В. М. Гидравлические исследования численными методами / В. М. Лятхер, А. Н. Милитеев. – Текст : непосредственный // Водные ресурсы. – 1981. – № 3. – С. 60–79.

7. Лятхер, В. М. Исследование плана течений в нижнем бьефе гидротехнических сооружений численными методами / В. М. Лятхер, А. Н. Милитеев, Н. П. Тогунова. – Текст : непосредственный // Гидротехническое строительство. – 1978. – № 6. – С. 27–32.

8. Милитеев А. Н. Численные исследования плана течений открытых потоков / А. Н. Милитеев. – Текст : непосредственный // Гидравлика и фильтрация: сборник научных трудов Гидропроекта. – Москва : Гидропроект, 1979. – С. 3–15.

9. Антипьев, В. Н. Динамические уравнения процесса растечения нефти по естественной поверхности / В. Н. Антипьев, Н. П. Богачев, С. И. Челомбитко. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 1997. – № 1.– С. 86–89.