автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Совершенствование методов обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях

УДК 622.692.4

На правах рукописи

САГИТОВ ИЛДУС АХИЯРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Специальность 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность

(нефтегазовый комплекс)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 МАЙ 2011

Уфа 2011

4848160

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУЛ «ИПТЭР»), г. Уфа

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Азметов Хасан Ахметзиевнч

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Нугаев Раис Янфурович

кандидат технических наук Галлямов Мурат Ахмедович

Ведущая организация - Открытое акционерное общество

«Институт «Нефтегазпроект»

Защита диссертации состоится 3 июня 2011 г. в II00 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУЛ «ИПТЭР».

Автореферат разослан 29 апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

7 .

Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

На современном этапе развития сети магистральных нефтепроводов (МН) проблема обеспечения безопасности приобретает все большую значимость. Достигнуты значительные успехи в области проектирования, строительства и эксплуатации магистральных нефтепроводов и обеспечения их надежности и безопасности. Несмотря на это, иногда на магистральных нефтепроводах возникают аварийные ситуации. Проблемы обеспечения надежности и безопасности нефтепроводов обостряются в силу их естественного старения и возрастания влияния разрушающих факторов как природного, так и искусственного характера. Развитие производственных и транспортных инфраструктур вблизи магистральных нефтепроводов создает дополнительные проблемы обеспечения их надежности. Технический отказ нефтепроводов влечет за собой, кроме материальных убытков, значительный экологический ущерб и повышение пожароопасности.

В результате исследований B.JI. Березина, А.Г. Гумерова, Э.М. Ясина, Р.С. Зайнуллина, К.М. Ямалеева, М.Х. Султанова, К.М. Гумерова, Р.Х. Идри-сова, Х.А. Азметова и других ученых созданы методы и средства обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов.

Однако в связи с все возрастающими требованиями к защите окружающей среды и пожаробезопасности объектов и сооружений нефтегазовой отрасли, в первую очередь в чрезвычайных ситуациях, совершенствование методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов является весьма актуальной.

Экологический ущерб и материальные убытки от аварий на магистральных нефтепроводах и пожаробезопасность на прямую зависят от объема выхода нефти в окружающую среду через аварийный разрыв. Важным для сокращения аварийного простоя магистрального нефтепровода и повышения безопасности является ускорение процесса освобождения аварийного участка от нефти. В связи с этим особую важность приобретает создание методов и

средств снижения объема выхода нефти в окружающую среду через аварийный разрыв и сокращение продолжительности освобождения полости аварийного участка трубопровода от нефти. Существенной для повышения безопасности является разработка мер, направленных на исключение попадания нефти, выходящей через аварийный разрыв, на территории близлежащих населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений.

Основные исследования по диссертационной работе выполнены в соответствии с межгосударственной программой «Высоконадежный трубопроводный транспорт», утвержденный Правительствами Российской Федерации и Украины.

Цель работы - обеспечение безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях на основе совершенствования методов и средств освобождения аварийного участка от нефти и уменьшения ее аварийного разлива в окружающей среде.

Основные задачи работы:

1. Анализ методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов;

2. Оценка параметров освобождения полости аварийного участка трубопровода от перекачиваемого продукта;

3. Анализ влияния параметров узла откачки и разрыва труб на безопасность нефтепроводов в аварийных ситуациях;

4. Разработка эффективных методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в аварийных чрезвычайных ситуациях.

Методы решения поставленных задач

Решение поставленных задач основано на использовании современных методов и принципов теории движения жидкостей и математической статистики, выявлении и оценке степени значимости факторов, влияющих на безопасность магистральных нефтепроводов, анализе экспериментальных исследований и промышленного опыта.

Научная новизна

1. Установлены закономерности процесса опорожнения аварийного участка магистрального нефтепровода откачкой продукта и его истечением через аварийный разрыв и основные критериальные соотношения для оценки параметров опорожнения.

2. Получены аналитические зависимости производительности откачки и скорости истечения продукта через аварийный разрыв труб магистральных нефтепроводов от параметров узла откачки и аварийного разрыва.

3. Определены рациональные параметры узла откачки продукта и предельные величины площади разрыва стенки труб нефтепровода в зависимости от характеристик опорожняемого участка магистрального нефтепровода и его продольного профиля, а также от свойств нефти.

4. Разработан метод определения параметров освобождения аварийного участка от перекачиваемого продукта откачкой насосами, учитывающий истечение нефти через аварийный разрыв.

На защиту выносятся:

1. Закономерности процесса опорожнения аварийного участка магистрального нефтепровода откачкой перекачиваемого продукта и истечением его через аварийный разрыв;

2. Аналитические зависимости производительности откачки и скорости истечения продукта через аварийный разрыв труб магистральных нефтепроводов от параметров узла откачки и аварийного разрыва;

3. Технические решения по обеспечению безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях;

4. Методика расчета производительности опорожнения аварийного участка магистрального нефтепровода от перекачиваемого продукта.

Практическая ценность результатов работы

1. Предложены рациональные конструктивные решения узла откачки продукта, позволяющие обоснованно с учетом обеспечения сокращения продолжительности процесса опорожнения при бескавитационной работе насо-

сов выбрать их количество и тип, диаметр трубопроводов, соединяющих нефтепровод с откачивающими насосами.

2. Разработаны и обоснованы основные конструктивные параметры технических средств и сооружений, обеспечивающих ускорение процесса опорожнения, снижение, объема выхода нефти через аварийный разрыв и ограничение распространения вылившейся нефти.

3. Разработана методика расчета производительности освобождения аварийного участка магистрального нефтепровода от перекачиваемого продукта, учитывающая геометрические характеристики участка нефтепровода, его протяженность и высотные отметки, свойства нефти, параметры узлов соединения откачивающих насосов с нефтепроводом и аварийного разрыва и позволяющая определить технологические и технические параметры откачки, которые обеспечивают ускорение процесса опорожнения и существенное снижение объема истечения нефти через разрыв, повышение безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях.

По результатам научных исследований разработан руководящий документ РД 39 Р-00147105-041-2011 «Методика расчета продолжительности освобождения от нефти аварийного участка магистрального нефтепровода».

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались на П (2009 г.) и III (2010 г.) Международных научно-технических конференциях «Китайско-российское научно-техническое сотрудничество. Наука - Образование -Инновации» (г. Урумчи, КНР), VII Международной научно-технической конференции «Химия нефти и газа» (г. Томск, 2009 г.), научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VIII Конгресса нефте-газопромышленников России (г. Уфа, 2009 г.), Девятой Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках ЕХ Российского энергетического форума (г. Уфа, 2009 г.), научно-

техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (г. Уфа, 2009 г.), научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках XVIII Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Техноло-гии-2010» (г. Уфа, 2010 г.), VI Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт-2010» (г. Уфа, 2010 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 14 научных трудах, в том числе в 4 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получен 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 114 наименований. Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 50 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертации, сформулированы ее цель и основные задачи, обозначены основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе выполнен анализ методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных аварийных ситуациях.

Характерной особенностью аварий нефтепроводов с потерей герметичности труб и оборудования является тяжесть последствий как с точки зрения длительности перерыва в работе трубопровода, так и ущерба, наносимого растекающимся продуктом окружающей местности, а также повышение пожароопасное™. Поэтому, несмотря на то что аварии происходят сравнительно редко, устранению их последствий уделяется наибольшее внимание.

Основными последствиями аварий на магистральных нефтепроводах являются загрязнение природной среды, повышение пожароопасности, безвозвратные потери нефти и аварийный простой МН.

Факторами, влияющими на указанные негативные последствия аварий, являются объем вылившейся нефти через аварийный разрыв, площади поверхности земли и водоемов, покрытые разлитой нефтью, продолжительность истечения нефти через аварийный разрыв, продолжительность освобождения полости опорожняемого аварийного участка МН от нефти и продолжительность нахождения вылившейся нефти на поверхности земли и воды. С целью обеспечения безопасности МН в чрезвычайных аварийных ситуациях необходимо снижение указанных факторов.

Анализ аварийных ситуаций и их последствий показывает, что для решения проблем обеспечения безопасности в чрезвычайных аварийных ситуациях на МН следует исследовать процесс освобождения полости аварийного участка нефтепровода от перекачиваемого продукта. Характеристиками этого процесса являются такие параметры, как объем вылившейся нефти через аварийный разрыв, продолжительность истечения продукта через разрыв и продолжительность опорожнения аварийного участка. Освобождение от нефти локализованного участка является в большинстве случаев самой длительной операцией и занимает больше половины общего времени восстановления. Длительное истечение нефти через разрыв и большие объемы вылившейся нефти создают проблемы при обеспечении безопасности. Поэтому исследование и определение параметров освобождения трубопровода при авариях имеют важное значение при разработке методов обеспечения безопасности нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях.

В настоящее время освобождение полости участка магистрального нефтепровода при аварии производится истечением продукта через аварийный разрыв и откачкой насосами. Однако откачка насосами пока еще не находит широкого и эффективного применения. Вместе с тем использование откачки может дать значительный положительный эффект. Известно, что

для эффективной работы насосных установок требуется поступление к месту откачки необходимого объема нефти за единицу времени. С целью исключения срыва работы насосов необходимо исследовать процесс откачки продукта из участка магистрального трубопровода, исследовать совместную работу насосных агрегатов при одновременном истечении продукта из освобождаемого от нефти участка через разрыв. В известных работах по откачке продукта, из магистрального трубопровода не исследовалась совместная работа по опорожнению участка трубопровода и насосных агрегатов, не определялось необходимое количество насосов того или другого типа для откачки продукта из участка трубопровода, не устанавливалось влияние откачки на истечение через разрыв.

Весьма эффективным может оказаться применение специальных быстро устанавливаемых средств временного заглушения разрыва с обеспечением герметичности трубопровода в месте его разрыва.

Для сбора и временного накопления вылившейся через разрыв нефти могут использоваться канавы и амбары обоснованной конструкции, которые следует сооружать заблаговременно.

Вторая глава посвящена исследованию процесса освобождения аварийного участка МН от перекачиваемого продукта. Исследуется процесс освобождения аварийного участка откачкой насосами и истечением через аварийный разрыв после отключения магистральных насосов и закрытия линейных запорных арматур, ограничивающих поступление нефти к месту разрыва из прилегающих участков. Поступление продукта к месту разрыва может происходить с обеих сторон от разрыва или только с одной стороны. Анализ показал, что в зависимости от значений высотных отметок продольного профиля освобождаемого от нефти участка МН и расположения мест откачки относительно аварийного разрыва могут реализоваться семь разных схем опорожнения. Для каждой схемы на основе уравнений Бернулли и баланса количества продукта в сечениях освобождаемого нефтепровода и сечениях соединительных трубопроводов откачивающих на-

сосов и разрыва определены параметры опорожнения. Параметры, относящиеся к правой стороне от разрыва, отмечены индексом 1, а к левой стороне - индексом 2. Если поступление нефти к месту разрыва происходит только с одной стороны, параметры даны без индексов. Для определения суммарной производительности опорожнения нами получено выражение

Q = QFcB(2gHlfs, (1)

где Q - безразмерный параметр суммарной производительности, определяемый по формуле Q = w, + w2 • Я; (2) FCB - площадь поперечного сечения опорожняемого нефтепровода в свету; g -

ускорение силы тяжести; Я12 =—Ц я,, Н2 - напоры, под действием которых

"г

происходит движение продукта в полости нефтепровода; щ, w2 - безразмерные параметры скоростей движения продукта в полости нефтепровода.

Производительность опорожнения Q определяется суммой расхода через разрыв Qp, определяемый как Qp = vpFp(2gHlf-5, и суммарной производительностью насосов, установленных на параллельную работу. При этом производительность откачки одним насосом QH =vвfв(2gHl)0■,. Здесь vp, vB -безразмерные скорости течения нефти через разрыв и в полости соединительных трубопроводов; Fp - площадь разрыва; f„ - площадь поперечного сечения соединительных трубопроводов в свету.

Для разных схем опорожнения зависимости параметров щ, w2, vB, vp

от характеристик опорожняемого нефтепровода, откачивающих насосов, аварийного разрыва имеют свой вид.

Так, например, при поступлении продукта к месту разрыва с обеих сторон и откачке продукта из полости нефтепровода с одной стороны от разрыва в условиях обеспечения бескавитационной работы откачивающих насосов и w, < vHi]\n, параметры w,, w2 и ve определяются совместным решением уравнений:

*2= f1 ^-v.x-foi

0,5

(4)

у

-v£77> -W22(/I2+^„)=0

(5)

где Я|8, Я2я - напоры, под действием которых происходит движение нефти в полостях первого и второго участков нефтепровода и трубопроводов, соединяющих нефтепровод с насосами; h,, h2, h', hs, hp - безразмерные параметры потерь напора в правом и левом опорожняемых участках, на участке между местами откачки и разрыва трубопроводов, соединяющих нефтепровод с насосами (соединительные трубопроводы) и при истечении продукта через разрыв; е - коэффициенты гидравлического сопротивления изменения

направления потока жидкости и сжатия ее струи при истечении через разрыв; р ^

г]р = т}в = —; D, d - внутренние диаметры опорожняемого нефтепровода

FCB D

и соединительных трубопроводов; п - количество откачивающих насосов, установленных на параллельную работу.

Выражение для определения параметра vp имеет вид:

Полученные нами аналитические выражения (1) - (6), а также выражения для определения Qp и Q„ устанавливают зависимость суммарной производительности опорожнения аварийного участка, производительности откачки и расхода продукта через аварийный разрыв от характеристик опорожняемого участка МН и его продольного профиля, параметров узла откачки и аварийного разрыва. К характеристикам опорожняемого участка нами отнесены диаметр трубопровода и его заполненная нефтью часть, коэффициенты

_ 1 _ W,

-Vtfln .

(6)

гидравлического трения внутренней поверхности нефтепровода и местных сопротивлений движению продукта, высотные отметки продольного профиля, в т.ч. мест откачки и разрыва. К параметрам узла откачки отнесены количество и характеристики откачивающих насосов, установленных на параллельную работу, диаметр трубопроводов, соединяющих нефтепровод с насосом, коэффициенты гидравлического трения и местных сопротивлений соединительных трубопроводов. К параметрам аварийного разрыва отнесены форма и площадь разрыва и его коэффициент гидравлического сопротивления.

Отметим некоторые особенности освобождения полости аварийного участка нефтепровода от продукта на основе полученных аналитических зависимостей. Увеличение до определенного уровня количества откачивающих насосов и диаметра трубопроводов, соединяющих эти насосы с нефтепроводом, приводит к значительному снижению расхода через аварийный разрыв и повышению объема откачиваемой нефти. Увеличение потерь напора в опорожняемом нефтепроводе также дает такой положительный эффект. Увеличение площади разрыва и потерь напора в соединительных трубопроводах приводит к увеличению расхода через разрыв.

В третьей главе представлены результаты исследований влияния параметров узла откачки и аварийного разрыва на процесс освобождения участка нефтепровода от продукта. На основе полученных аналитических зависимостей для достижения поставленной цели проведены исследования влияния всего комплекса параметров узла откачки и аварийного разрыва на производительность удаления продукта из полости нефтепровода, производительность откачки и расход через разрыв. Одним из параметров, влияющим на расход продукта через разрыв, является коэффициент сопротивления разрыва £ . В литературных источниках коэффициент больше всего представлен для отверстий круглой формы, имеющих наименьшее значение Аварийные разрывы имеют различные формы, но отличаются от круглой. Проведено исследование влияния форм отверстия (аварийного разрыва) на значение коэффициента .

В результате получены расчетные формулы для определения в зависимости от коэффициента гидравлического трения Я и геометрических характеристик разрыва для наиболее распространенных форм разрыва: разрыва по продольной оси трубопровода и разрыва монтажного поперечного шва с раскрытием кромок, ромба, параллелограмма, трапеции и треугольника. С учетом известных справочных значений £р] для круглой формы отверстия можно определить коэффициенты сопротивления для наиболее распространенных форм разрыва трубопровода из выражения

~ 4Pi • > (7)

где А4рЛ - отношение коэффициента /-ой формы отверстия к круглой форме; - коэффициент сопротивления аварийного разрыва (отверстия) круглой формы, имеющего площадь разрыва, равную площади разрыва z-ой формы, при равенстве толщин стенок поврежденных труб 5Р и коэффициентов гидравлического трения.

Для вышеуказанных наиболее распространенных форм разрыва нами получены отношения A%pd, которые содержат геометрические характеристики /-ого разрыва. Так, например для разрыва по продольной оси трубопровода

4c)\{mj) '

НтЧ . (8)

где с - длина разрыва; d - максимальное раскрытие кромок разрыва.

Анализ показал, что для всех форм разрыва уменьшение отношения —

с

приводит к росту гидравлического сопротивления разрыва. Такая зависимость более существенна в области — < 0,2.

В ИПТЭР проведены экспериментальные исследования истечения воды, глицерина и водоглицериновой смеси с различными скоростями через отверстие ромбовидной формы при значениях — = 0,077; 0,119 и 0,150. По результатам обработки результатов эксперимента получены зависимости коэффициента сопротивления разрыва ромбовидной формы от режима истечения.

Выполнены исследования влияния потерь напора в опорожняемых участках нефтепровода на расход через разрыв Qp. Представленное выше аналитическое выражение расхода Qp показывает, что закономерности изменения Qp в зависимости от изменения исходных данных могут быть установлены исследованием параметра vp. Такой анализ носит общий характер, не связан с геометрическими и другими частными характеристиками отдельно взятого МН. Анализ показал, что увеличение потерь напора h, ft, и ft2 существенно снижает параметр vp, т.е. расход через аварийный разрыв. Полученные нами зависимости позволяют дать качественную и количественную оценки этим изменениям расхода.

В качестве примера на рисунке 1 представлены зависимости параметра vp от h, при rjp = 0,5; 4Р = 0,1; е = 0,75 и различных значениях Я|2 и И2. Рассматривается схема поступления продукта к месту разрыва с обеих сторон до момента подключения откачивающих насосов. Отметим, что А, = 100,0 (также как h = 100,0 и h2 = 100,0) соответствует в среднем протяженности опорожняемого трубопровода с условным диаметром Ду = 500 мм - 1,4 км; Ду = 700 мм - 2,0 км и Ду = 1000 мм - 2,8 км. При А, = 300,0 соответственно Ду = 500мм-4,3 км; Ду = 700 мм - 6,0 км и Ду = 1000 мм-8,6 км.

V,

р

0,4

0,3

1 - Нп = 1,0, h2 = 100,0;

2 -На =1,0, h2 =500,0;

3 - Я12 = 5,0, h2 = 100,0; 4- Н12 =5,0, h2 =500,0

0,2

0,1

50 100 150 200 250 \

Рисунок 1 - Графики зависимости параметра vp от Л, при различных h2 и Нп

12

Проведены исследования влияния параметров т]р, %р, е на расход через разрыв. Увеличение цр связано с уменьшением параметра vp. Характерно, что увеличение параметров потерь напора снижает влияние rjp на параметр vp.

Анализ полученных аналитических зависимостей показал, что увеличение гидравлического сопротивления разрыва 4Р приводит к снижению v. Увеличение цр, характеризующее площадь разрыва, связано со снижением влияния fр на параметр vp и на расход Qp. Увеличение е приводит к росту В то же время для больших значений tjp и влияние е на параметр vp незначительно. В качестве примера на рисунке 2 представлены графики зависимости параметра vp от при е = 0,75; А, = h2 = 200,0; Я12 = 1,0 и различных т\р для расчетной схемы поступления продукта к месту разрыва с обеих сторон до момента подключения откачивающих насосов.

Рисунок 2 - Графики зависимости параметра скорости истечения нефти через разрыв в стенке трубопровода vp от параметра р о о,з о,б о,9 1,2 & при различных »7,

Проведен анализ влияния диаметра трубопроводов, соединяющих насосы с нефтепроводом, на производительность опорожнения. Общей закономерностью влияния диаметра соединительных трубопроводов на производительность опорожнения является то, что с увеличением диаметра трубопроводов до определенного значения производительность опорожнения возрастает. Дальнейшее увеличение этого значения не приводит к существенному росту производительности. Увеличение потерь напора в опорожняемом неф-

тепроводе и соединительных трубопроводах существенно сужает область значений диаметров соединительных трубопроводов, при которых их увеличение дает положительный эффект, т.е. приводит к росту производительности опорожнения.

Для решения задач ускоренного освобождения участка нефтепровода от продукта важным является установление необходимого количества параллельно работающих откачивающих насосов. Однако в связи с тем, что насосы откачивают только тот объем жидкости, который поступает по опорожняемому нефтепроводу к месту откачки, необходимое количество насосов ограничено. Потери напора в трубопроводах снижают объем поступления нефти к месту ее откачки, и поэтому увеличение потерь напора приводит к уменьшению необходимого количества откачивающих насосов.

Четвертая глава посвящена разработке методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях. Полученные нами аналитические зависимости и их анализ позволяют прогнозировать максимально возможный расход продукта через разрыв и продолжительность освобождения аварийного участка от продукта и разработать эффективные методы и средства обеспечения безопасности МН в чрезвычайных ситуациях.

При аварийном разрыве трубы до подключения откачивающих насосов происходит выход продукта из полости трубопровода через аварийный разрыв. В связи с этим представляет интерес влияние размеров разрыва на объем выхода продукта в окружающую среду через этот разрыв. Исследования показали, что имеется такая предельная величина площади разрыва, больше которой суммарный расход Q с увеличением площади разрыва существенно не увеличивается. Сдерживающим фактором увеличения Q является гидравлическое сопротивление движению жидкости в нефтепроводе, включающее трение жидкости о внутреннюю поверхность нефтепровода, местные гидравлические сопротивления и гидравлическое сопротивление разрыва. С целью оценки возможного расхода продукта через разрыв

установим предельную площадь разрыва Fp„p, при которой имеет место максимально возможный расход. Анализ показал, что изменение предельной величины разрыва существенно зависит от гидравлического сопротивления нефтепровода движению жидкости. Нами проведен анализ и получены зависимости для определения предельной величины разрыва для различных схем опорожнения. В качестве примера на рисунке 3 представлена F

зависимость //„ = от параметра потерь напора А, при = 0,2; е = 0,65

и различных Я12 и А2 в случае поступления продукта к месту истечения с обеих сторон от разрыва. Установлено, что на значения параметра rj0 и закономерности его изменений в пределах возможных значений коэффициенты и s практически не влияют. Зависимость предельной площади разрыва от параметров A,, А2 и Нп может быть представлена аналитическим выражением

(0,17Н|2+0,83).

(9)

Рисунок 3 - Графики зависимости параметра ?7о от hl при различных Нп и h-

2 — А, = А2, Ни =4,0;

3 - А, = А,, Я|2 = 1,0;

4 — А2 = 1,5 А,, Нп =1,0

1 — А2 = 0,5 А,, #12 =4,0;

'2

о

100 200 300 h

Анализ показал, что при обоснованном выборе параметров узла откачки возможно существенно увеличить производительность откачки продукта насосами и производительность освобождения аварийного участка трубопро-

вода от нефти. Это позволяет значительно уменьшить расход продукта через аварийный разрыв (при одновременной откачке и истечении через разрыв) и сократить продолжительность процесса освобождения аварийного участка от нефти. С целью выбора рациональных параметров узла откачки нами проведен анализ различных схем опорожнения.

0,09

0,06

0,03 -j

I

\ i

0 -' 2

0 0,2 0,4 0,6 V,*1

Рисунок 4 - Графики зависимости параметра расхода Q от параметра Tjln при различных h

На рисунке 4 даны зависимости параметра расхода Q от комплексного параметра rj\n, характеризующего суммарную относительную площадь сечения в свету трубопроводов, соединяющих нефтепровод с насосами, для схемы опорожнения откачкой насосами и поступления продукта к месту откачки с одной стороны. Как видно из рисунка 4 и как показал анализ других схем опорожнения, при увеличении iftn до определенного значения происходит рост Q и повышение производительности освобождения нефтепровода от продукта Q, а затем с увеличением t]\n производительность Q повышается незначительно. На рисунке 5 представлена зависимость рационального значения комплексного параметра узла откачки Wert)0 от h, при ^ =0,2; е = 0,65 и различных Я|2 и h2, при котором достигается наибольшая производительность освобождения нефтепровода от продукта. Расчеты показали, что в области возможных значений

hB, и e данные параметры практически не влияет на закономерности изменения rj]n от А,, А2 и #,2.

Зависимость (рисунок 5) может быть представлена аналитическим выражением для определения рационального диаметра соединительных трубопроводов:

>,0,25 , •

dn=Dj

36,43

Ь )

Л

°П5 /0,02Я12 +0,98л°'!

(10)

Используя (10), возможно определение рационального количества откачивающих насосов, установленных на параллельную работу.

2,2

1,7 1,2 0,7 0,2

\\1

===== -

100

200

300

h,

2 — h2= 0,5 А,, Я12 =1,0

3 — й2 = 1,5А,, Я12 =4,0;

4 — Л2 = 1,5А,, Я|2 =1,0

Рисунок 5 - Зависимость

от параметра hl при различных Н12 и h^

Получено аналитическое выражение, устанавливающее зависимость между суммарным расходом удаления продукта из нефтепровода, диаметром ван-туза для впуска воздуха в полость нефтепровода и давлением в полости нефтепровода. Определение диаметра вантуза для впуска воздуха в нефтепровод при помощи полученной нами зависимости позволяет существенно сократить время, необходимое для опорожнения нефтепровода.

Эффективным техническим решением по исключению попадания нефти при авариях на нефтепроводах на близлежащие объекты является заблаговременное сооружение специальных сточных каналов и амбаров для сбора нефти. Каналы и амбары должны быть размещены относительно нефтепровода и за-

щищаемых объектов с учетом рельефа местности таким образом, чтобы исключить попадание нефти на них. Объем амбаров должен быть не менее возможного суммарного за время истечения объема выхода нефти через разрыв. Поперечное сечение и уклон дна канала должны выбираться из условия обеспечения расхода нефти в канале не менее максимально возможного расхода через аварийный разрыв. Исходя из этого условия, нами получены аналитические выражения для определения глубины канала при трапецеидальном и круговом сечениях канала.

На основе усовершенствования известных технических средств на уровне изобретения разработана конструкция, которая обеспечивает герметичное перекрытие аварийного разрыва и позволяет подключить насос и вести откачку нефти из поврежденного нефтепровода, и тем самым существенно снижается загрязнение окружающей среды.

Полученные нами аналитические зависимости производительности откачки нефти насосами и расхода через аварийный разрыв от характеристик аварийного участка нефтепровода, аварийного разрыва, свойств нефти позволили разработать методику расчета параметров освобождения трубопровода от продукта. По результатам расчета определяются продолжительность процесса освобождения, производительность откачки нефти в ходе работы насосов и суммарный объем откачки за все время работы насосов, расход нефти через аварийный разрыв в ходе истечения продукта через разрыв и суммарный объем выхода нефти через аварийный разрыв. Анализ полученных формул производительности откачки насосами и расхода через аварийный разрыв показывает, что они, по существу, определяются значениями напора Я, и Н2 и длинами опорожняемых участков I, и t2. Значения Я,, Н2, (, и 12 в ходе опорожнения уменьшаются, что приводит к изменениям скорости движения нефти в трубопроводе, производительности откачки и расхода через разрыв. Причем Я, и Я2 уменьшаются монотонно, а и 12 - скачкообразно из-за наличия впадин и возвышенностей продольного профиля.

В связи с этим расчет выполняется при помощи последовательного приближения и деления всего опорожняемого участка на элементарные, в которых вышеуказанные параметры принимаются постоянными. Анализ показал, что разработанная методика расчета позволяет выбрать параметры откачки, обеспечивающие ускорение процесса освобождения аварийного участка от нефти до 1,5 раза и снижение объема ее истечения через аварийный разрыв в окружающую среду до 50 %.

Экономическую эффективность выполненных работ составляют снижение объема безвозвратных потерь нефти, продолжительности аварийного простоя магистрального нефтепровода, ущерба от загрязнения окружающей среды, затрат на сбор нефти с поверхности земли. Уменьшение объема выхода нефти в окружающую среду и ее сбор в заблаговременно сооруженных амбарах с обоснованием параметров емкостей снижают пожароопасность в чрезвычайных ситуациях.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании результатов анализа безопасности магистральных нефтепроводов показана необходимость совершенствования методов и средств обеспечения их безопасности в чрезвычайных ситуациях. Установлено, что основными направлениями повышения безопасности МН в аварийных чрезвычайных ситуациях являются разработка методов и средств, направленных на снижение объема выхода нефти в окружающую среду, ускорение процесса освобождения аварийного участка от продукта и исключение попадания нефти, выходящей через аварийный разрыв, на территории близлежащих населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений.

2. На основании исследований процесса освобождения полости аварийного участка МН от перекачиваемого продукта установлены закономерности опорожнения при откачке и истечении продукта через аварийный разрыв и основные критериальные соотношения для оценки параметров опорожнения.

3. Получены аналитические зависимости производительности откачки и расхода через разрыв МН от параметров освобождаемого участка, узлов откачки и аварийного разрыва. Установлены качественные и количественные показатели влияния параметров освобождаемого участка, узлов откачки и аварийного разрыва на продолжительность опорожнения участка МН от перекачиваемого продукта, производительность откачки продукта насосами и его расход через аварийный разрыв.

4. На основании полученных аналитических зависимостей определены рациональные параметры узла откачки и предельные величины площади разрыва в зависимости от характеристик опорожняемого участка МН, при которых достигается наибольшая производительность освобождения участка нефтепровода от продукта. Обоснованы конструктивные решения защитных сооружений (канав и амбаров) для обеспечения безопасности ближайших объектов.

На уровне изобретения разработано устройство для предотвращения утечки нефти из трубопровода через аварийный разрыв.

5. Разработана методика расчета параметров освобождения от нефти аварийного участка магистрального нефтепровода откачкой насосами с учетом истечения через разрыв в начальной стадии опорожнения до герметичного перекрытия разрыва. Методика позволяет выбрать параметры откачки, обеспечивающие ускорение процесса освобождения аварийного участка от нефти до 1,5 раза, снижение объема ее истечения через аварийный разрыв в окружающую среду до 50 %, и повысить безопасность магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

Ведущие рецензируемые научные журналы ВАК

1. Сагитов И.А. К обеспечению безопасности аварийно-восстановительных работ на магистральных нефтепроводах // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. -2010. - Вып. 3 (81). - С. 95-100.

2. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Методика расчета параметров освобождения аварийного участка линейной части магистрального нефтепровода от перекачиваемого продукта // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - 2011. -Вып. 1 (83).-С. 168-172.

3. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Обеспечение безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях // НТЖ «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе». - 2011. - № 4. - С. 36-38.

4. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Выбор технико-технологических параметров освобождения полости участка магистрального нефтепровода от продукта // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». - 2011. - № 2. - С. 74-77. - URL: http://www.ogbus.nj/authors/Sagitov/Sagitov_l.pdf.

Патент

5. Патент на полезную модель № 99587 РФ А 16 L 55/17. Устройство для предотвращения утечки из трубопровода / И.А. Сагитов (РФ). -2010118382; Заявлено 06.05.10; Опубл. 20.11.10. БИ 32.

Прочие печатные издания

6. Сагитов И.А. К вопросам безопасности эксплуатации магистральных нефтепроводов // Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья. Матер, на-учн.-техн. семинара 19 января 2009 г. - Уфа, 2009. - С. 77-79.

7. Сагитов И.А. Пути предупреждения аварийных ситуаций как одно из условий безопасной эксплуатации магистральных трубопроводов // Химия нефти и газа. Матер. VII Междунар. научн.-техн. конф. - Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2009. - С. 868-870.

8. Сагитов И.А. Анализ факторов, влияющих на расчет безопасных расстояний от магистральных нефтепроводов до объектов при аварийных разливах нефти // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер, научн.-практ. конф. 27 мая 2009 г. - Уфа, 2009. - С. 268-270.

9. Сагитов И.А. Использование геоинформационных систем для анализа рисков аварий на магистральных нефтепроводах // Китайско-российское научно-техническое сотрудничество. Наука - Образование - Инновации. Тез.

докл. II Междунар. научн.-техн. конф. 12-22 июня 2009 г. - КНР, Урумчи, 2009.-С. 31-32.

10. Гумеров А.Г., Сагитов И.А., Азметов Х.А. Истечение продукта из участка магистрального нефте- или нефтепродуктопровода при авариях через разрыв в стенке трубы // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Девятой Всеросс. научн.-практ. конф. 21 октября 2009 г. - Уфа, 2009. -С. 160-169.

11. Сагитов И.А. Анализ значений коэффициента гидравлического сопротивления аварийного разрыва стенки трубы нефтепровода истечению продукта // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Проблемы и методы рационального использования нефтяного попутного газа. Матер, научн.-практ. конф. 26 мая 2010 г. - Уфа, 2010. - С. 319-323.

12. Сагитов И.А. Пути предупреждения утечки нефти из трубопроводов при аварийных ситуациях, вызванных местной потерей герметичности стенки трубы // Китайско-российское научно-техническое сотрудничество. Наука - Образование - Инновации. Тез. докл. III Междунар. научн.-техн. конф. 15-19 июня 2010 г.-КНР, Харбин, 2010.-С. 50-51.

13. Гумеров А.Г., Сагитов И.А., Азметов Х.А. Защита окружающей среды при чрезвычайных аварийных ситуациях на магистральных нефтепроводах // Трубопроводной транспорт-2010. Матер. VI Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. - С. 159-162.

14. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Опорожнение участка магистрального нефтепровода при авариях // Мавлютовские чтения. Матер, научн.-техн. конф., посвященной 85-летию со дня рождения чл.-корр. РАН, д.т.н., профессора P.P. Мавлютова: Сб. тр.: В 5 т. / Уфимск. гос. авиацион. техн. ун-т. - Уфа: УГАТУ, 2011. - Т. 4: Механика жидкости и газа. -С. 167-169.

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 28.04.2011 г. Бумага писчая. Заказ № 91. Тираж 100 экз. Ротапринт ГУП «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ.

1.1 Проблемы обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в аварийных чрезвычайных ситуациях.

1.2 Анализ технологического процесса освобождения полости аварийного участка трубопровода от перекачиваемого продукта

1.3 Методы и средства освобождения полости участка магистрального нефтепровода при аварии. 25 Выводы по главе 1.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОСВОБОЖДЕНИЯ АВАРИЙНОГО УЧАСТКА МАГИСТРАЛЬНОГО

НЕФТЕПРОВОДА ОТ ПЕРЕКАЧИВАЕМОГО ПРОДУКТА

2.1. Исследование опорожнения аварийного участка нефтепровода истечением через разрыв в стенке трубы с одновременной откачкой продукта насосами

2.2. Освобождение аварийного участка трубопровода от продукта через аварийный разрыв и откачкой насосами, расположенными с одной стороны от разрыва

2.3. Опорожнение участка трубопровода от продукта истечением через аварийный разрыв и откачкой насосами при поступлении продукта к месту разрыва только с одной стороны участка

2.4. Исследование истечения нефти из участка магистрального трубопровода через разрыв в стенке трубы

2.5. Опорожнение участка нефтепровода через аварийный разрыв при поступлении продукта к месту разрыва только с одной стороны

2.6. Исследование освобождения участка магистрального трубопровода в случае плановой замены дефектной трубы

2.7. Исследование влияния параметров опорожняемого участка трубопровода на потребный напор, развиваемый откачивающими насосами 77 Выводы по главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОПОРОЖНЯЕМОГО УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА, УЗЛА ОТКАЧКИ И АВАРИЙНОГО РАЗРЫВА НА ПРОЦЕСС ОСВОБОЖДЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА

ОТ ПРОДУКТА

3.1. Анализ значений коэффициента сопротивления аварийного разрыва трубы нефтепровода истечению продукта

3.2. Экспериментальное исследование истечения жидкости через аварийный разрыв

3.3. Исследование зависимостей скорости истечения продукта через аварийный разрыв от характеристик освобождаемого трубопровода и его продольного профиля

3.4. Исследование влияния параметров разрыва на скорость истечения и расход продукта через разрыв

3.5. Анализ влияния диаметра трубопроводов, соединяющих откачивающие насосы с полостью нефтепровода на скорость его освобождения от продукта

3.6. Влияние изменений количества откачивающих насосов на расход удаления продукта из полости трубопровода 119 Выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

4.1. Исследование и установление предельной величины площади разрыва

4.2. Выбор рациональных параметров узла откачки продукта

4.3. Определение рационального диаметра вантузов для впуска воздуха в опорожняемую полость трубопровода

4.4. Исследование и обоснование конструктивных решений защитных сооружений для обеспечения безопасности близлежащих объектов

4.5. Анализ и разработка устройства для предотвращения утечки нефти из трубопровода через аварийный разрыв

На современном этапе развития сети магистральных нефтепроводов проблема обеспечения безопасности приобретает все большую значимость. Достигнуты значительные достижения в области проектирования, строительства и эксплуатации магистральных нефтепроводов и обеспечения их надежности и безопасности. Несмотря на это, иногда на магистральных нефтепроводах возникают аварийные ситуации. Проблемы обеспечения надежности и безопасности нефтепроводов обостряются в силу естественного их старения и возрастания влияния разрушающих факторов как природного, так и искусственного характера. Развитие производственных и транспортных инфраструктур вблизи магистральных нефтепроводов создает дополнительные проблемы обеспечения их надежности. Технический отказ нефтепроводов влечет за собой, кроме материальных убытков, значительный экологический ущерб и повышение пожароопасности.

В результате исследований B.JI. Березина, А.Г. Гумерова, Э.М. Ясина, P.C. Зайнуллина, K.M. Ямалеева, М.Х. Султанова, K.M. Гумерова, Р.Х. Идрисова, Х.А. Азметова и других ученых созданы методы и средства обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов.

Все возрастающие требования к защите окружающей среды и пожароопасности объектов и сооружений, в первую очередь в аварийных чрезвычайных ситуациях, обуславливают необходимость дальнейшего совершенствования методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов.

Экологический ущерб и материальные убытки от аварий на магистральных нефтепроводах и пожаробезопасность на прямую зависят от объема выхода нефти в окружающую среду через аварийный разрыв в стенке трубы. Важным для сокращения аварийного простоя магистрального нефтепровода и повышения безопасности является ускорение процесса освобождения полости аварийного участка от нефти. В связи с этим особую важность приобретает создание методов и средств снижения объема выхода нефти в окружающую среду через аварийный разрыв и сокращение продолжительности освобождения полости аварийного участка трубопровода от нефти. Существенной для повышения безопасности является разработка мер, направленных на исключение попадания нефти, выходящей через аварийный разрыв, на территории близлежащих населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений.

Целью работы является обеспечение безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях на основе совершенствования методов и средств освобождения аварийного участка от нефти и уменьшения ее аварийного разлива в окружающей среде.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования: анализ методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов; оценка параметров освобождения полости аварийного участка трубопровода от перекачиваемого продукта; анализ влияния параметров узла откачки и аварийного разрыва на безопасность нефтепроводов в аварийных ситуациях; разработка эффективных методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в аварийных чрезвычайных ситуациях.

К параметрам освобождения полости аварийного участка трубопровода в данной работе отнесены скорость движения нефти в полости аварийного участка трубопровода, расход продукта через аварийный разрыв, производительность откачки насосами, продолжительность полного освобождения полости трубопровода от продукта.

В работе используются надежные и широко апробированные методы и принципы теории движения жидкостей, математической статистики. Разработанные методы оценки параметров освобождения полости аварийного участка трубопровода от перекачиваемого продукта, технические решения и способы обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов базируются на современных достижениях в области безопасности трубопроводного транспорта, экспериментальных исследованиях, анализе опыта ликвидации аварий, подтверждающих обоснованность предложенных методов и средств.

При решении поставленных задач автором получены научно обоснованные, имеющие новизну и практическую ценность результаты.

Разработан метод оценки параметров освобождения полости аварийного участка трубопровода от перекачиваемого продукта откачкой насосами и истечением через аварийный разрыв, основанный на учете гидравлических параметров трубопроводов, в которых движется продукт и продольного профиля аварийного участка трубопровода и выявлены закономерности изменения скорости освобождения полости в зависимости от геометрических характеристик трубопроводов и аварийного разрыва, свойств перекачиваемого продукта, высотных отметок продольного профиля трубопровода.

Получены аналитические зависимости продолжительности освобождения аварийного участка магистрального нефтепровода, объемов откачки нефти и ее выхода в окружающую среду, определяющих безопасность в аварийных чрезвычайных ситуациях, от параметров узла откачки насосами и аварийного разрыва.

Разработаны методы и средства обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в аварийных чрезвычайных ситуациях, основанные на сокращение продолжительности освобождения полости аварийного участка откачкой насосами, уменьшение объема истечения нефти через аварийный разрыв, применение специальных устройств, заглушающих герметично разрыв и сооружение отводящих каналов и амбаров. При этом количество и тип откачивающих насосов, конструкция узлов их подключения к нефтепроводу, геометрические характеристики каналов и амбаров выбираются расчетами с использованием полученных в данной работе аналитических зависимостей.

Разработанные автором методы и средства позволяют решать технические и технологические задачи, имеющие существенное значение для повышения безопасность магистральных нефтепроводов в чрезвычайный ситуациях.

На защиту выносятся закономерности процесса опорожнения аварийного участка магистрального нефтепровода откачкой перекачиваемого продукта и истечением его через аварийный разрыв, аналитические зависимости производительности откачки и скорости истечения продукта через аварийный разрыв труб магистральных нефтепроводов от параметров узла откачки и аварийного разрыва, технические решения по обеспечению безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях, методика расчета производительности опорожнения аварийного участка магистрального нефтепровода от перекачиваемого продукта.

Основное содержание работы докладывалось и обсуждалось на научно технических конференциях, семинарах, научно практических совещаниях, посвященных проблемам трубопроводного транспорта нефти и опубликовано в научных статьях, тезисах докладов конференций, а также получен патент на изобретение.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании результатов анализа безопасности магистральных нефтепроводов показана необходимость совершенствования методов и средств обеспечения их безопасности в чрезвычайных ситуациях. Установлено, что основными направлениями повышения безопасности МН в аварийных чрезвычайных ситуациях являются разработка методов и средств, направленных на снижение объема выхода нефти в окружающую среду, ускорение процесса освобождения полости аварийного участка от продукта и исключение попадания нефти, выходящей через аварийный разрыв, на территории близлежащих населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений.

2. На основании исследований процесса освобождения полости аварийного участка МН от перекачиваемого продукта установлены закономерности опорожнения при откачке и истечении продукта через аварийный разрыв и основные критериальные соотношения для оценки параметров опорожнения.

3. Получены аналитические зависимости производительности откачки и расхода через разрыв МН от параметров освобождаемого участка, узлов откачки и аварийного разрыва. Установлены качественные и количественные показатели влияния параметров освобождаемого участка, узлов откачки и аварийного разрыва на продолжительность опорожнения участка МН от перекачиваемого продукта, производительность откачки продукта насосами и его расход через аварийный разрыв.

4. На основании полученных аналитических зависимостей определены рациональные параметры узла откачки и предельные величины площади разрыва в зависимости от характеристик опорожняемого участка МН, при которых достигается наибольшая производительность освобождения участка нефтепровода от продукта. Обоснованы конструктивные решения защитных сооружений (канав и амбаров) для обеспечения безопасности ближайших объектов.

На уровне изобретения разработано устройство для предотвращения утечки нефти из полости трубопровода через аварийный разрыв.

5. Разработана методика расчета параметров освобождения от нефти полости аварийного участка магистрального нефтепровода откачкой насосами с учетом истечения через разрыв в начальной стадии опорожнения до герметичного перекрытия разрыва. Методика позволяет выбрать параметры откачки, обеспечивающие ускорение процесса освобождения аварийного участка от нефти до 1,5 раза, снижение объема ее истечения через аварийный разрыв в окружающую среду до 50 % и повысить безопасность магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях.

165

1. Агроскин И.И., Дмитриев Г.Т., Пикалов Ф.И. Гидравлика. М.: Энергия, 1964.- 352с.

2. Акимов В.А. и др. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации: опасности, угрозы, риски / В.А. Акимов, В.Д. Новиков, М.Н. Радаев. -М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2001 . 341 с.

3. Алиев P.A., Куклев C.B., Розенберг Г. Д. Определение коэффициента расхода отверстий при аварийном опорожнении трубопроводов // НТИС / ВНИИОЭНГ. Сер. «Нефтепромысловое дело и транспорт нефти», 1985. Вып.2. - С. 28-29.

4. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: «Недра», 1970.-216 с.

5. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. М.: Стройиздат, 1975. 328 с.

6. Антипьев В.Н., Архипов В.П., Земенков Ю.Д. Определение количества нефти, вытекшей из поврежденного трубопровода при работающих насосных станциях // НТИС / ВНИИОЭНГ. Сер. «Нефтепромысловое дело и транспорт нефти». 1985 . - Вып. 9. -С. 43-45.

7. Антипьев В.Н., Смирнов В.А. Определение количества нефти, вытекающей через разрывы в магистральных нефтепроводах при работающих насосных станциях // РНТС / ВНИИОЭНГ. Сер. «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов», 1982. Вып. 10. С. 9-10.

8. Арзунян A.C., Афанасьев В.А., Прохоров А.Д. Сооружение нефтегазохранилищ. М. «Недра», 1986. 335 с.

9. Афанасьев В.А., Березин B.JI. Сооружение газохранилищ и нефтебаз. М. «Недра», 1982. 192 с.

10. Бахтизин Р.Н., Васильев А.H., Кутуков С.Е., Набиев P.P., Павлов C.B. Применение ГИС для оценки экологического риска аварии на магистральном трубопроводе / Башкирский экологический вестник, 2000. № 1 (8). - С. 40-47.

11. Бапгга Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. М. Машиностроение, 1970. 505 с.

12. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Энергетическая безопасность (Нефтяной комплекс России). М.: МГФ «Знание», 2000. - 350 с.

13. Березин В.Л., Ясин Э.М., Постников В.В., Жигулев Г.П. Надежность магистральных нефтепроводов. М.: ВНИИОЭНГ, 1991.-80с.

14. Бобровский С.А., Соколовский С.М. Гидравлика, насосы и компрессоры. -М.: «Недра», 1972. 296 с.

15. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика. М.: Стройиздат, 1972.-648с.

16. Бородавкин П.П. Механика грунтов в трубопроводном строительстве. -М.: «Недра», 1976. -224с.

17. Бородавкин П.П. Подземные трубопроводы. М.: «Недра», 1973. -304с.

18. Бородавкин П.П., Березин B.JI. Сооружение магистральных трубопроводов. -М.: «Недра», 1977. -407с.

19. Бородавкин П.П., Таран В.Д. Трубопроводы в сложных условиях. -М.: «Недра», 1968. 304с.

20. БотукБ.О. Гидравлика. М.: «Высшая школа», 1962. - 450 с.

21. Быков Л.И., Мустафин Ф.М., Рафиков С.К., Нечваль A.M., Лаврентьев А.Е. Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов: Учеб. пособие. СПб.: Недра, 2006. - 824 с.

22. Васильковский В.В., Лурье М.В., Макаров П.С. Обнаружение утечек нефтепродуктов в трубопроводах с помощью метода обработки кривой падения давления // НИС / ОАО «ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ». Сер. «Транспорт и хранение нефтепродуктов», 2000. Вып. 3. - С. 10-12.

23. Владимиров В.А. и др. Оценка риска и управление техногенной опасностью / В.А. Владимиров, В.И. Измалков, A.B., Измалков. -М.: ФИД «Деловой экспресс», 2002. 184 с.

24. Воробьев Ю.Л. и др. Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов / Ю.Л. Воробьев, В.А. Акимов, Ю.И. Соколов. -М.: Ин-октаво, 2005. 368 с.

25. Временный порядок оценки и возмещения вреда окружающей среды в результате аварии. М.: Минприроды РФ, 1994. 38 с.

26. Вылкован А.И., Венюлис Л.С., Зайцев В.М., Филатов В.Д. Современные методы и средства борьбы с разливами нефти. -СПб.: Центртехинформ, 2000. 203 с.

27. Галлямов А.К., Черняев К.В., Шаммазов A.M. Обеспечение надежности функционирования системы нефтепроводов на основе технической диагностики. М.: Изд-во УГНТУ, 1998. - 600 с.

28. ГОСТ 17.4.203-86. Охрана природы. Почвы. Паспорт почв. 5с.

29. ГОСТ 17.4.3.01-86. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. 5с.

30. Гросс С.А., Янов Б.Г. Определение расхода и времени вытекания жидкости из щели при разрыве стенки трубопровода // РНТС /

31. ВНИИОЭНГ. Сер. «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов», 1982. Вып. 11. - С. 10-11.

32. Губайдуллин М.Г., Калашников A.B., Макарский H.A. Оценка и прогнозирование экологического состояния геологической среды при освоении севера Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2008. - 270 с.

33. Гумеров А.Г., Азметов Х.А., Гумеров P.C. Техническая эксплуатация подводных переходов трубопроводов. М.: «Недра», 2003.-300 с.

34. Гумеров А.Г., Азметов Х.А., Гумеров P.C., Векштейн М.Г. Аварийно-восстановительный ремонт магистральных нефтепроводов. М. «Недра», 1998. 272 с.

35. Гумеров А.Г., Гумеров P.C., Гумеров K.M. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов. М.: «Недра», 2003.-311 с.

36. Гумеров А.Г., Зайнуллин P.C., Ямалеев K.M., Росляков A.B. Старение труб нефтепроводов. М.: «Недра», 1995. 223 с.

37. Гумеров А.Г., Зубаиров А.Г., и др. Капитальный ремонт подземных нефтепроводов. -М.: «Недра», 1989. 166с.

38. Гумеров А.Г., Ямалеев K.M., Гумеров P.C., Азметов Х.А. Дефектность труб нефтепроводов и методы их ремонта. М. «Недра», 1998. -240 с.

39. Демидович Б.П., Мафон И.А., Шувалова Э.З., Численные методы анализа. М.: Наука, 1967. - 400 с.

40. Евлампиев А.Н., Юрченко С.М. Диагностика утечек магистральных нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. -М.: Транспресс, 1996. № 11. - С. 3-6.

41. Елохин А.Н. Анализ и управление риском: теория и практика. 2-е изд. - М.: Полимедиа, 2002. - 192 с.

42. Зайнуллин P.C. Механика катастроф. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. М. МИБ СТС, 1997. 246 с.

43. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магистральных трубопроводов. М. «Недра», 1985. -231 с.

44. Инструкция по безопасному ведению сварочных работ при ремонте нефте- и продуктопроводов под давлением: РД 39-0147103-360-89. Утв. Главтранснефтью 2.08.89 / Гумеров А.Г., Гумеров P.C., Зайнуллин P.C., Гумеров К.М и др. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1989. - 59 с.

45. Инструкция по врезке отводов к магистральным нефтепроводам под давлением: РД 39-075-91. Утв. Главным управл. по транспор. ипоставкам нефти 10.12.90. / Галеев М.Н., Гумеров А.Г., Гумеров P.C. и др. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1990. - 64с.

46. Инструкция по ликвидации аварий и повреждений на магистральных нефтепроводов: РД 39-110-91: Утв. М.-вом нефт. и газ. пром-сти 28.10.91. / Столяров Р.Н., Гумеров P.C., Галеев М.Н. и др. Уфа: ИПТЭР, 1992. - 154с.

47. Колодкин В.М., Мурин A.B., Аксанов A.B., Сивков A.M. Прогнозирование аварийного риска // Аварии и катастрофы. М.: Изд-во АСВ, 2003. Кн.6. - С. 224-252.

48. Колпаков Л.Г. Центробежные насосы магистральных нефтепроводов. -М.: «Недра», 1985. 184с.

49. Котляровский В.А. и др. Безопасность резервуаров и трубопроводов / В.А. Котляровский, A.A. Шаталов, Х.М. Хапухов. М.: Экономика и информатика, 2000. - 549 с.

50. Котляровский В.А., Ларионов В.И., Сущев С.П. Энциклопедия безопасности. Строительство, промышленность, экология. Т.2. -М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, -2008. 633 с.

51. Курочкин В.В., Малюшин H.A., Степанов O.A., Мороз A.A. Эксплуатационная долговечность нефтепроводов. М.: «Недра», 2001.-231 с.

52. Ларионов В.И. и др. Оценка и обеспечение безопасности объектов хранения и транспортировки углеводородного сырья / В.И. Ларионов, A.A. Александров, В.Г. Кумохин; под ред. В.И. Ларионова. СПб.: Изд-во «Недра», 2004. - 189 с.

53. Ларионов В.И. Общая методология оценки рисков // Энциклопедия безопасности. М.: Изд-во АСВ, 2005. Т.1. - С.2-34.

54. Лерке Л.Э., Болдов Н.Г., Свиридов В.П., Сидоренко A.B. Истечение жидкости через ромбовидные щели / Актуальные вопросы трубопроводного транспорта нефти. Сб. научных трудов.- Уфа: ВНИИСПТнефть, 1986. С. 73-78.

55. Лисанов М.В., Печеркин A.C., Сидоров В.И. Анализ риска и декларирование безопасности объектов нефтяной и газовой промышленности // Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. 1998, № 1. С. 37-41.

56. Лурье М.В., Макаров П.с. Диагностика малых утечек нефтепродукта при опрессовке участков трубопровода // НИС / ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ. Сер. «Транспорт и хранение нефтепродуктов», 1998. Вып. 5. - С. 2-4.

57. Мазур И.И., Иванцов О.М., Молдованов О.И. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. М.: «Недра», 1990. - 264с.

58. Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем.- М.: НК «Елима», 2004. 104 с.

59. Мацкин Л.А., Черняк И.Л., Илембитов М.С. Эксплуатация нефтебаз. -М.: «Недра», 1975. -392 с.

60. Методика определения опасности повреждений стенки труб магистральных нефтепроводов по данным обследования внутритрубными дефектоскопами / АК «Транснефть». М.: Транспресс, 1997. 32 с.

61. Методика определения ущерба окружающей среде при авариях на магистральных нефтепроводах. Утв. Минтопэнерго РФ 01.11.95 / Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Азметов Х.А., Идрисов Р.Х. и др. -М.: АК «Транснефть», 1996.-58 с.

62. Методические рекомендации по инженерно-геологическому обследованию линейной части магистральных нефтепроводов. Руководящий документ АК «Транснефть». М., 1995.

63. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов: РД 03-418-01. Утв. постановлением Госгортехнадзора России № 30 от 10.07.01. М.: ГУЛ НТЦ «Промбезопасность» Госгортехнадзора России, 2002. - 38 с.

64. Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах: Серия 27. Выпуск 1 / Коллектив авт. М:: Государственное предприятие Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 2000.-96 с.

65. Норматив-табель технического оснащения ремонтно-строительной колонны для магистральных трубопроводов: РД 39-026-90 / Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Азметов Х.А. и др. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1990.-24 с.

66. Нормы технологического проектирования магистральных нефтепроводов: РД 153-39:4-113-01. Утвержден и введен в действие приказом Минэнерго России от 24.04.2002 г. № 129 /I

67. Коллектив авт. М.: ОАО АК «Транснефть», 2002. 106 с.

68. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. Том П. М.: «Наука», 1970. - 576с.

69. Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2002 г. № 240 «О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации».

70. Правила безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов. -М.: «Недра», 1989. 112 с.

71. Правила капитального ремонта магистральных нефтепроводов: РД 39-00147105-015-98. Гумеров А.Г., Гумеров P.C., Азметов Х.А., Хамматов Р.Г. и др. Уфа: ИПТЭР, 1998. - 194 с.

72. Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов: РД 39-132-94: Утв. М-вомнефт. пром-сти СССР / Шарифуллин Ф.М., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. и др. -М.: НПО ОБТ, 1994. С.36-47. - 350 с.

73. Правила пожарной безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов. Утв. Рос. гос. нефтегаз. корпорацией «Роснефтегаз» 6.06.92 г. М.: Корпорация «Роснефтегаз», 1992. -68 с.

74. Правила технической эксплуатации магистральных нефтепроводов: РД 153-39.4-056-00. Утв. Минэнерго РФ 14.08.2000 г. Согласован Госгортехнадзором РФ 21.07.2000 г. / Гумеров А.Г., Гумеров P.C., Азметов Х.А. и др. М. «Недра», 2001.-194 с.

75. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. -М. Наука, 1968.

76. Образование-Инновации», 15-19 июня 2010 г. -КНР, Харбин, С.50-51.

77. Сагитов И.А. К обеспечению безопасности аварийно-восстановительных работ на магистральных нефтепроводах. //НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов». 2010.-№3.С.95-100.

78. Сагитов И.А., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Обеспечение безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях //НТЖ «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе», 2011. № 4, С.36-38.

79. СНиП 2.-05.06-85*. Магистральные трубопроводы / Минстрой России. М.: ГУЛ ЦПП, 1997. - 60 с.

80. СНиП Ш-42-80*. Магистральные трубопроводы. Правила производства и приемки работ / Минстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1997.-74 с.

81. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов. Под редакцией Дерцакяна A.K. М. «Недра», 1977. 519 с.

82. Строительство магистральных трубопроводов. Справочник (Чирков В.Г. и др.) М. «Недра», 1991. 474с.

83. Табель технического оснащения служб капитального ремонта магистральных нефтепроводов: РД 39-00147105-97. Утв. АК «Транснефть» 30.10.97г. / Гумеров А.Г., Гумеров P.C., Азметов Х.А., Хамматов Р.Г., Ермилина Г.К. и др. Уфа: ИПТЭР, 1997.-41с.

84. Телегин Л.Г., Ким Б.И., Зоненко В.И. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации газонефтепроводов. М.: «Недра», 1988. - 188 с.

85. Типовой план ликвидации возможных аварий на магистральных нефтепродуктопроводах: РД 153-39.4-073-01. Утв. и введен в действие приказом Минэнерго России от 06.06.01 № 165/ Коллектив авт. М.: ОАО «ЦНИИТЭ нефтехим», 2001. - 232 с.

86. Устройство для предотвращения утечки из трубопровода. A.C. 1725008 СССР F16L55/17 / Гумеров P.C., Азметов Х.А., Файззулин С.М., Гильмияров З.С. 4829165/29; заявл. 28.05.90, опуб. 07.04.92, БИ№13.

87. Устройство для опорожнения трубопровода. A.C. 1822921 СССР F16L55/17 / Гумеров P.C., Азметов Х.А., Файзулин С.М., Конева А.П. -4868727/29; заявл. 24.08.90, опуб. 23.06.93, БИ№23.

88. Устройство для предотвращения утечки из трубопровода. Патент на полезную модель № 99587 РФ A16L55/17 /Сагитов И.А. -2010118382; заявл. 06.05.10, опуб. 20.11.10, БИ№32.

89. Хасанов И.Ю., Хасанов Р.Ю. Создание комплексной системы ликвидации аварий и их последствий на нефтепроводах. М.: Цинтихимнефтемаш, 1993. - 91 с.178 ¿У

90. Шаммазов А.М., Мугалимов Ф.М., Нефедова Н.Ф. Подводные переходы магистральных нефтепроводов. М.: «Недра», 2000. -237 с.

91. Шумайлов А.С., Гумеров А.Г., Молдованов О.И. Диагностика магистральных трубопроводов. М. «Недра», 1992. - 251с.

92. Яблонский B.C., Новоселов В.Ф., Галеев В.Б., Закиров Г.З. Проектирование, эксплуатация и ремонт нефтепродуктопроводов. М.: «Недра», 1965. -410с.

93. Ш.Ясин Э.М., Березин B.JI., Рещепкин К.Е. Надежность магистральных трубопроводов. М. «Недра», 1972. - 184с.

94. Ясин Э.М., Черникин В.И. Устойчивость подземных трубопроводов. М.: «Недра», 1968. 120с.

95. Caldwell J.C. Congress fills DOT safety agenda for gas, liquid lines // Pipe Line and Gas Industriy. 1995, II. - Vol. 78, № 2, P. 21-24.

96. Kranenburg C. Exchange flow of oil and seawater in a ruptured submarine pipeline. Applied ocean research, 1948, vol. 6, N 1, pp. 23-30.