А.В. Гусев,
Д.Л. Гуральник,Ассоциация морского приборостроения, г. Санкт-Петербург
(Приборно-техническое оснащение Российского природоохранного флота)
А.В. Гусев,
Д.Л. Гуральник,
Ассоциация морского приборостроения, г.
Санкт-Петербург
М.Л. Красный, В.Н. Храмушин,
СКБ САМИ ДВО РАН, г. Южно-Сахалинск
В 2000 году, в развитие концепции создания единой государственной системы экологического мониторинга и контроля состояния морских нефтепромысловых акваторий сахалинского шельфа, по заданию Госкомэкологии Сахалинской области в СКБ средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук, совместно с Ассоциацией предприятий морского приборостроения (г. Санкт-Петербург), подготовлено Техническое задание на создание, развертывание и запуск в оперативное использование измерительного комплекса для контроля гидрофизической и экологической обстановки в районе нефтепромыслового комплекса "Витязь", а в последующем и на всех вводимых в эксплуатацию комплексах в рамках нефтегазовых проектов Сахалин 1, 2 и др.
Актуальность и значимость работы обусловлена требованиями к обустройству инфраструктуры и безопасности ведения морских работ в нефтедобывающих районах сахалинского шельфа, которые должны быть выполнены в соответствии с духом и буквой Международного морского права и Законов России: "О территориальном море", "Об исключительной экономической зоне", "О континентальном шельфе" и др.
| 1. этап: Разработка методических основ, создание базового информационно- технического обеспечения, утверждение статуса научно- координационного центра мониторинга морских акваторий |
| 2. этап: Техническое дооснащение центра до уровня кризисного информационного центра, который в повседневной работе занимается сбором и анализом данных о состоянии моря. |
| 3. этап. Развертывание приборных комплексов и телеметрических систем контроля обстановки на море, задействование их в оперативном прогнозе опасных морских явлений, а также с целью изучения экологической ситуации на сахалинском шельфе |
В Техническом задании особо отмечается необходимость непрерывного контроля параметров окружающей среды в районе буровой платформы, в том числе с регулярной передачей по каналам электронной (космической) связи всех исходных данных в единый центр мониторинга окружающей среды, расположенный в г. Южно-Сахалинске. Параллельно в лаборатории Вычислительной гидромеханики и океанографии СКБ САМИ ДВО РАН выполняются подготовительные работы, связанные с созданием информационно-картографических систем, вычислительных моделей для анализа динамики морских вод и баз данных с экологически значимыми параметрами, которые образуют основу для автоматизированной экспертно-аналитической системы повседневного контроля состояния моря, выявления экологически необратимых процессов на сахалинском шельфе, выполнения прогнозов и предупреждения мореплавателей об опасных морских явлениях.
Базовый комплект измерительного оборудования для оснащения морской нефтепромысловой установки
Новые океанографические измерительные приборы и связанные с ними бортовые информационно-аналитические комплексы в повседнев ном режиме должны быть задействованы как стандартное средство контроля состояния морских вод и динамики волнения и течений в точке постановки буровой платформы. Но все-таки главным назначением такого автоматизированного телеметрического комплекса будет являться независимый государственный контроль загрязненности морских вод, а также выполнение функций главного поста наблюдения и информаци онного обеспечения при выполнении прогнозов неблагоприятных условий эксплуатации нефтепромыслов, или, при необходимости, - планирования эффективных действий по ликвидации нефтеразливов и других последствий аварийных ситуаций на море.
В соответствии с предварительными проработками, для оснащения измерительного комплекса на борту буровой платформы, должны быть выполнены следующие работы:
1. Развертывание кабельного дистанционного измерительного комплекса в районе морского нефтепромыслового комплекса, который должен по цифровым каналам связи обеспечить автоматическую доставку экологической и гидрофизической информации в Сахалинский научный центр контроля морских акваторий. В измерительном комплексе необходимо предусмотреть возможность установки дополнительного специального оборудования, которое должно работать по тем же телеметрическим каналам связи;
2. Разработка специальных программных комплексов, которыми должны быть дооснащены автоматизированные рабочие места океанолога - эксперта, необходимые для информационного обеспечения при принятии решений по предотвращению аварийных ситуаций, и управления действиями по ликвидации последствий в случае экологических катастроф или нефтеразливов и адаптация к условиям сахалинского шельфа вычислительных экспериментов.
3. Проработка технических решений и установка в районе нефтепромыслов следующих океанологических приборов: - акустический доплеровский измеритель профиля скорости течений, температуры воды и волнения (ADCP), который устанавливается на кабеле мористее нефтепромыслового комплекса в зоне, которая никогда не попадает в след течений за буровой платформой; „ - океанологический радиолокатор класса CODAR, контролирующий параметры поверхностных течений, волнения, температуры воды, а также поверхностные нефтяные загрязнения, устанавливается на борту буровой платформы; ‚ - две вертикальные связки приборов контроля, мутности, химического состава и других экологических параметров среды, устанавливаются по разные стороны от платформы в зоне, которая чаще всего оказывается в следе течений за нефтепромысловым комплексом; ƒ - лазерный лидар устанавливается на нефтепромысловый вышке, и постоянно ориентирован в направлении следа течений за стационарной буровой платформой, информация для ориентации которого поступает с подводного ADCP и бортового CODAR.
Параллельно может быть выполнено оснащение специализированным оборудованием для экологического контроля специального судна обеспечения, информация от которого также должна поступать на борт буровой платформы и в аналитический центр в Южно-Сахалинске.
Рисунок 2. Схема расположения океанологических приборов, входящих в состав телеметрического измерительного комплекса, предполагаемого к установке на нефтепромысловом комплексе с целью экологического мониторинга, обеспечения безопасности мореплавания и контроля навигационной обстановки в районе морских нефтепромысловых работ. - измеритель профиля скорости течения ADCP; ‚ - датчики состояния водной среды; ƒ - лазерный сканер (лидар); „ - океанографическая радиолокационная станция (CODAR).
Техническое оснащение патрульного экологического судна
|
|
В разработанном Техническом задании предусматривается также оснащение специализированным оборудованием для экологического контроля морских акваторий одного из судов обеспечения нефтепромыслов, которое постоянно находится вблизи нефтепромысловых установок с оборудованием для сбора нефти.
Предлагаемый к развертыванию приборный комплекс, созданный и реализованный на судах природоохранного флота России Ассоциаций предприятий морского приборостроения (г. Санкт-Петербург), предназначен для непрерывного (или периодического) по заданной программе контроля уровня загрязненности природных поверхностных вод в месте расположения буровой платформы в районе проведения нефтепромысловых работ, а также для контроля хозяйственно-бытовых вод, сбрасываемых с платформы в окружающую водную среду.
Учитывая высокую сложность и уникальность условий при развертывании системы экологического контроля сахалинского шельфа, начальный этап работ должен быть выполнен в рамках Опытно-конструкторских работ, в результате которых должны быть осуществлены:
В соответствии с разработанным и согласованным Техническим
заданием в составе комплекса планируется использовать следующее
оборудование:
а) комплект проточных анализаторов для непрерывных или
периодических экспресс-измерений содержания загрязняющих веществ в
контролируемой воде, в том числе с обеспечением пробоотбора по
гибким подводным шлангам с расстояния не менее 250 метров в контрольном
створе буровой платформы. Анализаторы устанавливаются на
платформе и на судне;
б) погружные измерители водородного показателя (рН),
массовой концентрации растворенного кислорода, окислительно-восстановительного потенциала, температуры и удельной электрической проводимости, а также система непрерывного пробоотбора из приповерхностного
слоя воды в месте расположения буровой платформы. Погружные
измерители устанавливаются на платформе и на судне;
в) буксируемая система контроля параметров водной среды на
глубинах до 30 м с непрерывным отбором и подачей на борт патрульного
судна проб воды;
г) цифровая вычислительная система (ЦВС), предназначенная
для управления информационной аппаратурой комплекса, обработки,
отображения, хранения и документирования поступающей информации.
ЦВС устанавливаются на платформе и на судне.
Комплект проточных анализаторов должен обеспечивать непрерывное или периодическое измерение содержания в природной воде растворенных форм загрязняющих веществ в соответствии с таблицей 1 и непрерывное (или периодическое) измерение содержания в сточной воде растворенных форм загрязняющих веществ по пунктам 1, 2, 3 таблицы 1.
Погружные измерители водородного показателя (рН), массовой концентрации растворенного кислорода, окислительно-восстановительного потенциала, температуры и удельной электрической проводимости должны обеспечивать непрерывное или периодическое измерение этих показателей в соответствии с таблицей 2.
Таблица 1
| Контролируемые показатели | Диапазон показателей | Погрешность, % | Примечание |
| 1. Нитрит-ион, мг/дм3 | от 0,05 до 2.0 | ±25 | - |
| 2 Аммоний-ион, мг/дм3 | от 0.05 до 0.8 | ±25 | При
содержании от 0,1 до 0,5 мг/дм3 включ. |
| ±10 | св. 0,5 мг/дм3 | ||
| 3. Фосфат-ион, мг/дм3 | от 0,05 до 1,0 | ±15 | - |
| 4. Нефтепродукты, мг/дм3 | от 0.03 до 1.0 | ±50 | - |
| 5 Суммарное содержание техногенных органических веществ, у.е. | Не нормируется | Индикатор | - |
| 6 Цветность, град. | от 5 до 70 | ±50 | При
цветности от 5 до 10 град. включ. |
| ±10 | - св. 10 град. | ||
| 7 Мутность, фме* | от 1 до 50 | ±5 | - |
*) Примечание. 1 фме соответствует концентрации формазина в воде 1 мг/дм3.
Таблица 2
|
Характеристика
приповерхностного |
Диапазон |
Погрешность измерений с доверительной вероятностью Р=0,95 |
|
1 Концентрация ионов водорода, ед. рН |
от 2 до 12 |
±0,1 |
|
2 Окислительно-восстановительный потенциал, мВ |
От - 700 |
±10 |
|
3 Содержание растворенного кислорода, мг/л |
от 0 до 16 |
±0,4 |
|
4 Температура воды, °С |
от 0 до +35 |
±0,1 |
|
5 Удельная электрическая проводимость, см/м |
от 0,005 до 6,5 |
±3 % от текущего значения |
|
6 Глубина погружения, м |
от 0 до 50 |
±1, не более |
Система непрерывного пробоотбора из приповерхностного слоя воды в месте расположения буровой платформы должна обеспечить непрерывный отбор проб воды с расходом не менее 1,2 л/мин, транспортировку отобранных проб к аппаратуре экспрессного гидрохимического анализа без изменения состава воды, для чего трубопроводы системы должны быть выполнены из химически инертных материалов, отбор разовых проб для проведения детального анализа в береговых лабораториях и слив излишков отобранных проб за борт. Конструкция системы должна обеспечивать возможность периодической промывки магистралей транспортировки проб воды.
Цифровая вычислительная система должна обеспечивать управление аппаратурой комплекса экспрессного гидрохимического анализа во всех режимах работы комплекса, сбор, обработку и отображение на экране монитора ЭВМ информации от всех средств измерений комплекса в удобной для оператора форме, хранение всей накопленной информации и ее распечатку на бумажном носителе, а также возможность передачи информации в береговой центр на машинном носителе.
Комплекс должен обслуживаться одним оператором, имеющим образование не ниже химика-лаборанта, навыки работы на ПЭВМ и прошедшим обучение у специалистов предприятия - поставщика комплекса.
Длительность непрерывной работы комплекса - 8 ч, после чего допускаются технические перерывы в его работе на 2-3 ч.
Исполнительные модули проточных анализаторов, выполненные с использованием базовых несущих конструкций "Горизонт-19" ("Евромеханика"), должны быть установлены в специальные монтажные электрогидравлические модули, выполненные также из конструктивов "Горизонт-19" и обеспечивающие компактное размещение аппаратуры комплекса экспрессного гидрохимического анализа и минимизацию электрических связей и гидравлических трактов, прокладываемых в помещении.
Водозаборное устройство системы непрерывного пробоотбора из приповерхностного слоя воды, насос, обеспечивающий прокачку воды, и погружные измерители, должны быть размещены на внешних конструкциях платформы, при этом должна быть обеспечена возможность доступа к ним для проведения работ по техническому обслуживанию. Размещение насоса, устройства водозабора и погружных измерителей согласовывается с Заказчиком на первом этапе выполнения работ.
Все средства измерений, используемые в комплексе, должны быть метрологически аттестованы и отвечать требованиям природоохранной нормативно-технической документации.
Заключение
|
|
Планируемые исследования и опытно-конструкторские разработки призваны обеспечить государственный контроль экологической безопасности в нефтепромысловых акваториях и на побережье острова Сахалин. Создаваемая автоматизированная система оперативного наблюдения за состоянием шельфовых акваторий позволит также предотвратить аварийные ситуации, связанные с непредсказуемостью опасных морских явлений.
Реализация проекта в целом будет способствовать повышению эффективности работы всех служб наблюдения за состоянием моря, которые смогут воспользоваться научно-методическими разработками, результатами исследований динамики океана и оперативными данными о состоянии моря и атмосферы, поступающими от автоматизированных телеметрических систем контроля морских акваторий.
