В настоящее время трубопроводный транспорт является самым эффективным способом транспортировки углеводородов. С учетом нескольких крупнейших мировых катастроф и аварий на объектах добычи и транспорта нефти в последние годы, в данной статье предлагается использовать секционирование трубопроводов для минимизации возможного воздействия на окружающую среду при авариях и инцидентах.

Очевидно, что линейная запорная арматура на трубопроводе должна минимизировать воздействие аварийных разливов на окружающую среду. Анализ отечественной и зарубежной нормативной документации в области проектирования нефтепроводов [1, 2, 3] позволяет сделать вывод, что секционирование выполняется на основе общих критериев, таких как категория участка расположения и максимальное расстояние между линейными задвижками. В документах, приведенных выше, не учитываются объемы разлива при разгерметизации, расположение экологически уязвимых зон и пр., что определяет необходимость разработки новой методики, учитывающей большее количество различных факторов.

Что касается анализа рисков при транспортировке углеводородов и других опасных химических веществ, в мировой практике проектирования трубопроводов всё останавливается на выборе безопасного маршрута прокладки и оценке безопасности с помощью различных стандартов [4, 5] и показателей, которые зачастую не учитывают дополнительные факторы [6]. Тем не менее на сегодняшний день нет общепринятой методики для количественной оценки риска разлива углеводородов в окружающую среду, а существующие экспертные оценки не всегда учитывают комплекс параметров и их совместное влияние.

В работе [7] для оценки эффективности вариантов расстановки конструктивных элементов на трубопроводе используется метод DEA — метод анализа оболочки данных. Данный метод позволяет построить границу относительной эффективности для набора многомерных объектов сравнения (в данном примере — вариантов расстановки линейных задвижек по трассе трубопровода), таким образом, что лучшие объекты сравнения из выборки будут находиться на границе эффективности, а остальные будут удалены от нее пропорционально своему отставанию в эффективности.

Математическая модель оценки представляет взвешенное соотношение между векторами выходных

В качестве входных параметров объектов сравнения X выбираются такие факторы, уменьшение величины которых приводит к повышению относительной эффективности объекта сравнения, а в качестве выходных параметров объектов сравнения Y выбираются такие факторы, рост величины которых приводит к повышению относительной эффективности объекта сравнения. При этом для каждого n-го объекта сравнения из набора

значение величины оценки относительной эффективности E_n должно находиться на интервале [0;1] и стремиться к границе эффективности, что можно сформулировать в виде условий (2) и (3):

Для отыскания N численных значений относительных эффективностей E_n объектов сравнения необходимо разрешить систему, состоящую из N задач вида (3) и
N ограничений вида (2), определив значения весовых коэффициентов u_jn и v_in . Методы решения подобных задач приведены в работе [8].

Описанный в статье [7] метод был применен для участка трубопровода протяженностью 55 км с тремя единицами запорной арматуры. В качестве входных параметров объектов сравнения были приняты максимальные расстояния между ближайшими линейными задвижками на участке (первый вариант согласно существующей расстановке запорной арматуры, остальные вариативные), а также задана оценка категории участка между задвижками. В качестве выходного параметра была принята величина обратно пропорциональная величине максимально возможного выхода нефти. Параметры модели объектов для сравнения относительной эффективности вариантов размещения линейных задвижек и результаты расчета оценок E_n и ES_n относительной эффективности вариантов размещения линейных задвижек на магистральном нефтепроводе по моделям CCR [8] и Super-efficiency метода DEA [9] представлены в таблице 1.

Согласно полученным результатам, эффективными являются варианты 1, 3, 5, 7. Наилучшим вариантом со значением относительной эффективности является вариант 7.

Для определения возможного ущерба окружающей природной среде использовалась методика экономической оценки возможного ущерба от порыва трубопровода [10]. Данная методика учитывает такие затраты эксплуатирующей организации, как затраты на восстановление оборудования, ущерб от безвозвратно потерянной продукции при разливе, ущерб от вынужденного простоя трубопровода, ущерб от загрязнений окружающей среды, затраты на природовосстановительные мероприятия, затраты на расследование отказа. Согласно методике [10], к параметрам, влияющим на величину возможного ущерба, относятся вид и назначение рассматриваемого участка трубопровода, протяженность и диаметр трубопровода, условия прокладки, время принятия мер по ликвидации аварийных разливов, расположение ближайших водных объектов, категория земель, давление, массовый расход перекачиваемого продукта.
Для оценки возможного экономического ущерба при разливе затраты на восстановление оборудования, ущерб от вынужденного простоя трубопровода, затраты на расследование отказа можно не учитывать.

Ущерб от безвозвратно потерянной нефти при разливе вследствие нарушения герметичности трубопроводов определяется в зависимости от количества разлитой нефти на участке, при этом количество собранной нефти принимается равным 0 для оценки максимально возможного ущерба.
Для оценки ущерба от загрязнений окружающей среде определяются влияние разлива на почву, лесной фонд, водные объекты, с учетом налагающихся государственных штрафов. Учитываются такие показатели, как категория целевого назначения земель с учетом расположения в лесорастительной зоне, нефтеемкость грунта (параметр, зависящий от влажности грунта), глубина пропитки грунта нефтью, объем древесины, приходящейся на 1 м² площади, коэффициенты учета природно-климатических условий и расположений водных объектов и пр.

Затраты на природовосстановительные мероприятия определяются в зависимости от затрат на рекультивацию загрязненных земель, возмещения ущерба сельскохозяйственным угодьям и затрат на восстановление водных объектов с учетом затрат на услуги аварийно-спасательного подразделения, привлечение спецтехники для локализации и сбора разлива.

Проведена оценка возможного экономического ущерба от предполагаемого разлива на линейной части трубопровода для вариантов расстановки запорной арматуры 1 и 7 в денежном эквиваленте. Для 7 варианта по сравнению с вариантом 1, плата за ущерб почвам от загрязнений сократится на 12 %, затраты на восстановление окружающей среды сократятся на 7 %, а ущерб, связанный с безвозвратно потерянной продукцией, снизится на 26 %.