МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АНАЛИЗА ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИСПАРЕНИЕ ГАЗОКОНДЕНСАТА ПРИ ПОДВОДНЫХ ВЫБРОСАХ

Процесс испарения газового конденсата при аварийном фонтанировании подводной скважины недостаточно подробно исследован. Влияние различных факторов на размеры зоны интенсивного испарения газового конденсата при фонтанировании мелководной газоконденсатной скважины требует детального рассмотрения. В настоящей работе с использованием математического моделирования проведен анализ этого влияния для скважин с характерными для арк­тической России параметрами. Расчеты проведены с помощью модели SPILLMOD и модели эволюции лагранжева элемента. Для описания испарения используется псевдокомпонентная модель. Обнаружены значительная зависимость размеров области выхода газа и размеров газового фонтана на поверхности моря от значений параметра вовлечения в модели газового шлейфа и одновременно слабая зависимость от этого параметра размеров зоны интенсивного испарения газового конденсата. Значения массового расхода газового конденсата в сбросе, а также его фракционный состав оказывают заметно большее влияние.

1. Патин  С. А. Нефть и экология континентального шельфа: В 2 т. — Т. 1. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Всерос. науч.-исслед. ин-т рыб. хоз-ва и океанографии, 2017. — 326 с.

2. Богоявленский В. И. Чрезвычайные ситуации при освоении ресурсов нефти и газа в Арктике и Мировом океане // Арктика: экология и экономика. — 2014. — № 4 (16). — С. 48—59.

3. ГОСТ Р 58329-2018. Национальный стандарт Российской Федерации. Правила эксплуатации магистральных конденсатопроводов и продуктопроводов. — Утв. и введен в действие приказом Росстандарта от 25 декабря 2018 г. № 1134-ст.

4. Сафонов В. С., Мельников А. В., Ганага С. В. Методические аспекты анализа аварийных процессов на подводных газопроводах // Вести газовой науки. — 2015. — № 2. — С. 155—163.

5. Архипов Б. В., Котеров В. Н., Солбаков В. В. Модель АКС для прогноза распространения промышленных сбросов с морских буровых платформ / Вычисл. центр им. А. А. Дородницына РАН. — М., 2000. — 72 с.

6. Котеров В. Н., Архипов Б. В., Солбаков В. В., Юрезанская Ю. С. Применение математических методов для анализа и оценки экологически значимых событий при крупномасштабной аварии подводного газопровода / Вычисл. центр им. А. А. Дородницына РАН. — М., 2007. — 74 с.

7. Boufadel M. C., Socolofsky S., Katz J., Yang D., Daskiran C., Dewar W. A review on multiphase underwater jets and plumes: Droplets, hydrodynamics, and chemistry. Reviews of Geophysics, 2020, vol. 58, no. 3, p. e2020RG000703.

8. Зацепа С. Н., Ивченко А. А., Солбаков В. В., Становой В. В. О некоторых инженерных оценках параметров нефтяного разлива в море // Проблемы Арктики и Антарктики. — 2018. — Т. 64, № 2. — C. 208—211.

9. Зацепа С. Н., Ивченко А. А., Солбаков В. В., Становой В. В. Метод моделирования последствий сверхпродолжительных аварий на объектах нефтедобычи в Арктическом регионе // Проблемы Арктики и Антарктики. — 2018. — Т. 64, № 4. — C. 439—454.

10. Zatsepa S. N., Ivchenko A. A., Solbakov V. V. SPILLMOD — A CFD model for information support of marine oil spill response. J. of Oceanological Research, 2022, vol. 50, no. 2, pp. 72—105.

11. Берлянд М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975. — 448 с.

12. Shiau B. S., Juang J. J. Numerical study on the far field diffusion of ocean dumping for liquid waste. The Proceedings of the... International Offshore and Polar Engineering Conference. [S. l.], 1998, vol. 2, pp. 327—334.

13. Solbakov V. Application of mathematical modeling for water environment problems. Jyvaskyla, Univ. of Jyvaskyla, 2004, 66 р. (+included articles).

14. Johansen Ø., Rye H., Cooper C. DeepSpill–field study of a simulated oil and gas blowout in deep water. Spill Science & Technology Bull., 2003, vol. 8, no. 5—6, pp. 433—443.

15. Topham D. R. Hydrodynamics of an oil well blowout, Beaufort Sea. Institute of Ocean Science Tech. Rep., 1975, vol. 33.

16. Fanneløp T. K., Sjøen K. Hydrodynamics of underwater blowouts Norwegian Maritime Res, 1980, 8 (4), pp. 17—33.

17. Milgram J. H., Burgess J. J. Mean flow in round bubble plumes. Applied Ocean Research, 1984, vol. 6, no. 1, pp. 40—44.

18. Olsen J. E., Skjetne P. Current understanding of subsea gas release: A review. The Canadian J. of chemical engineering, 2016, vol. 94, no. 2, pp. 209—219.

19. Friedl M. J., Fanneløp T. K. Bubble plumes and their interaction with the water surface. Applied Ocean Research, 2000, 22, pp. 119—128.

20. Fanneløp T. K., Bettelini M. Very Large Deep-Set Bubble Plumes From Broken Gas Pipelines. Petroleumstilsynet, 2007, 70 p.

21. Milgram J. H. Mean flow in round bubble plumes. J. Fluid Mech., 1983, 133, pp. 345—376.

22. Neto I. E. L. Bubble plume modelling with new functional relationships, Journal of Hydraulic Research, 2012, vol. 50, 1, pp. 134—137. DOI: 10.1080/00221686.2011.651278.

23. Мансуров М. Н. Управление состоянием морской среды при освоении нефтегазовых ресурсов: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. — Владивосток, 1992. — 34 с.

24. Wüest A., Brooks N. H., Imboden D. M. Bubble plume modeling for lake restoration. Water Resour. Res., 1992, vol. 28, 12, pp. 3235—3250.

25. Buscaglia G. C., Bombardelli F. A., Garcı́a M. H. Numerical modeling of large-scale bubble plumes accounting for mass transfer effects. Intern. J. of Multiphase Flow, 2002, vol. 28, iss. 11, pp. 1763—1785. Available at: https://doi.org/10.1016/S0301-9322(02)00075-7.

26. Socolofsky S. A., Crounse B. C., Adams E. E. Multi-phase plumes in uniform, stratified, and flowing environments. Environmental Fluid Mechanics. Theories and Applications. H. Shen, A. Cheng, K.-H. Wang, M. H. Teng, C. Liu (Eds.). ASCE, Reston, 2002, 467 p.

27. Einarsrud K. E., Brevik I. Kinetic Energy Approach to Dissolving Axisymmetric Multiphase Plumes. J. Hydraul. Eng., ASCE, 2009, 135, pp. 1041—1051.

28. Sigurðardóttir A. et al. Radial spreading of turbulent bubble plumes. Philosophical transactions. Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences, 2020, vol. 378, 2179, p. 20190513. DOI: 10.1098/rsta.2019.0513.

29. Asaeda T., Imberger J. Structure of bubble plumes in linearly stratified environments. J. Fluid Mech., 1993, 249, pp. 35—57. DOI: 10.1017/S0022112093001065.

30. Chu Sh., Prosperetti A. Bubble plumes in a stratified environment: Source parameters, scaling, intrusion height, and neutral height. Physical Review Fluids, 2017, 2. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.2.104503.

31. Milgram J. H., Van Houten R. J. Plumes from subsea well blowouts. Proceedings of the 3rd International Conference BOSS, 1983, vol. 1, pp. 659—684.

32. Fingas M. Handbook of Oil Spill Science and Technology. John Wiley & Sons, 2015, 693 p. DOI: 10.1002/9781118989982.

33. Mackay D., Buist I., Mascarenhas R., Paterson S. Oil spill processes and models. Environmental Protection Service, Canada, 1980. Report EE-8.

34. Reed M., Gundlach E., Kana T. A coastal zone oil spill model: development and sensitivity studies. Oil and Chemical Pollution, 1989, vol. 5, no. 6, pp. 411—449.

35. Payne J. R., Kirstein B. E., McNabb Jr. G. D., Lambach J. L., Redding R., Jordan R. E. et al. Multivariate analysis of petroleum weathering in the marine environment–sub Arctic. Environmental Assessment of the Alaskan Continental Shelf, OCEAP, Final Report of Principal Investigators, 1984, vol. 21, p. 690.

36. Ткалин А. В. Испарение нефтяных углеводородов из пленок на гладкой поверхности моря // Океанология. — 1986. — Т. 26, № 4. — С. 628—630.

37. Солбаков В. В., Зацепа С. Н., Ивченко А. А. Оценка зоны интенсивного испарения подводного разлива газоконденсата от мелководных скважин // Арктика: экология и экономика. — 2024. — Т. 14, № 1. — С. 12—23. — DOI: 10.25283/2223-4594-2024-1-12-23.

38. Зацепа С. Н., Ивченко А. А., Журавель В. И., Солбаков В. В. Исследование чувствительности псевдокомпонентной модели испарения нефти на поверхности моря к вариации параметров // Процессы в геосредах. — 2020. — Вып. 2. — С. 662—674.

39. Зацепа С. Н., Ивченко А. А., Журавель В. И., Солбаков В. В. Исследование особенностей поведения тонких пленок нефтепродуктов на поверхности моря методом математического моделирования // Вести газовой науки. — 2023. — № 3 (55). — С. 101—117.

40. Зацепа С. Н., Ивченко А. А., Солбаков В. В., Становой В. В. Прогнозирование распространения нефти и нефтепродуктов в случае аварийного разлива на морских акваториях (научно-методическое пособие). — М.: АО «Финпол», 2018. — 140 с.