aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2018-64-4-439-454aari-114Research ArticleПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫAPPLIED PROBLEMSМетод моделирования последствий сверхпродолжительных аварий на объектах нефтедобычи в Арктическом регионеA method for modeling of the consequences of super-continuous accidents on oil production objects in the Arctic regionЗацепаС. Н.ZatsepaS. N.

Москва

Moscow

zatsepa@gmail.comИвченкоА. А.IvchenkoA. A.

Москва

Moscow

СолбаковВ. В.SolbakovV. V.

Москва

Moscow

СтановойВ. В.StanovoyV. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

Государственный океанографический институт имени Н.Н. ЗубоваРоссияZubov State Oceanographic InstituteRussian FederationФИЦ «Информатика и управление» РАНРоссияFederal Research Center «Information and Management» RASRussian FederationГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияState Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian Federation201825122018644439454Copyright © Зацепа С.Н., Ивченко А.А., Солбаков В.В., Становой В.В., 20182018Зацепа С.Н., Ивченко А.А., Солбаков В.В., Становой В.В.Zatsepa S.N., Ivchenko A.A., Solbakov V.V., Stanovoy V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/114

В работе предложен метод моделирования сверхпродолжительных выбросов нефти из аварийных скважин на морском шельфе. С учетом транспорта нефти ледяными полями область потенциального воздействия разливов на уязвимые объекты на акватории и побережьях может составлять сотни и тысячи километров. Для реализации концепции риск-анализа распространения нефти в этом случае в работе предложен метод моделирования с помощью совокупности последовательных элементарных разливов (ЭР), распространение которых на открытой воде ограничено временем жизни, зависящим от свойств нефти и региональных гидрометеорологических условий. На основании проведенного анализа построен эффективный вычислительный алгоритм для оценки вероятности воздействия продолжительного разлива нефти на уязвимые объекты природной среды.

The elimination of the oil spill at the DWH (Deep-Water Horizon) well in the Gulf of Mexico took place in almost ideal hydrometeorological conditions, which did not create serious difficulties for the operation of the response forces and means. There is a problem of assessing the possible consequences of an accident of this scale in the Arctic conditions. The simulation method of a long-lasting oil spill in the ice infested region is considered. A new model for the spreading of an elementary spill (ES) is described. A total oil spill is constructed as superposition of a number of an elementary spill. Taking into account the transport of oil by drifting ice, the potential impact of spills on vulnerable areas in the sea and coasts can reach distance of hundreds and thousands of kilometers. The distribution of ES on the surface of ice-free water is limited by the lifetime, depending on the properties of oil and regional hydro-meteorological conditions and elongated by the duration of the ice capture. The paper presents examples of estimating the lifetime of an ongoing oil spill in open water conditions based on the analysis of wind conditions in the area of interest by long-term series of meteorological reanalysis. On the basis of the analysis, an efficient computational algorithm to estimate the probability of a long-lasting oil spills impact on specially protected natural areas is constructed.

математическое моделированиеразливы нефтисверхпродолжительные аварииmathematical modellingoil spillslong-lasting oil spill accidentsРФФИ в рамках научных проектов № 18-07-00373 и № 18-07-01001.RFBR grants № 18-07-00373 and № 18-07-01001.ReferencesReed M., Johansen O., Brandvik P.J., Daling P., Lewis A., Fiocco R., Mackay D., Prentki R. Oil spill modeling towards the close of the 20th century: overview of the state-of-the-art // Spill Science Technology Bulletin. 1999. № 5. P. 3–16.Reed M., Johansen O., Brandvik P.J., Daling P., Lewis A., Fiocco R., Mackay D., Prentki R. Oil spill modeling towards the close of the 20th century: overview of the state-of-the-art. Spill Science Technology Bulletin. 1999, 5: 3–16.Stolzenbach K.D., Madsen O.S., Adams E.E., Pollack A.M., Cooper C.K. A review and evaluation of basic techniques for predicting the behavior of surface oil slicks // Massachusetts Institute of Technology. 1977. Report № MITSG 77-8. 325 p.Stolzenbach K.D., Madsen O.S., Adams E.E., Pollack A.M., Cooper C.K. A review and evaluation of basic techniques for predicting the behavior of surface oil slicks. Massachusetts Institute of Technology. 1977. Report MITSG 77-8: 325 p.Зацепа С.Н., Ивченко А.А., Журавель В.И., Солбаков В.В., Становой В.В. Анализ риска распространения аварийных разливов нефти на примере Обской губы Карского моря // Арктика: экология и экономика. 2014. № 3 (15). С. 30–45.Zatsepa S.N., Ivchenko А.А., Zhuravel’ V.I., Solbakov V.V., Stanovoy V.V. Risk analysis of oil spill spread: Case of the Ob Bay of the Kara Sea. Arktika: ekologiya i ekonomika. Arctic: ecology and economic. 2014, 3 (15): 30–45. [In Russian].Audunson T. The fate and weathering of surface oil from the Bravo blowout // Marine Environmental Res. 1980. V. 3. № 1. P. 35–61.Audunson T. The fate and weathering of surface oil from the Bravo blowout. Marine Environmental Res. 1980, 3, 1: 35–61.Fay J. A. Physical processes in the spread of oil on a water surface // International Oil Spill Conference. American Petroleum Institute, 1971. V. 1971. № 1. P. 463–467.Fay J. A. Physical processes in the spread of oil on a water surface. International Oil Spill Conference. American Petroleum Institute. 1971. 1971, 1: 463–467.Fay, J.A., Hoult, D.P. Physical processes in the spread of oil on a water surface. AD-726 281. United States Coast Guard. Washington DC. 1971. 16 p.Fay, J.A., Hoult, D.P. Physical processes in the spread of oil on a water surface. AD-726 281. United States Coast Guard, Washington, DC, 1971. 16 p.Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука, 1978. 224 с.Dwight H.B. Tables of integrals and other mathematical data (Russian edition). Moscow: Nauka, 1978: 224 p. [In Russian].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. С. 208–221.Zatsepa S.N., Ivchenko А.А., Solbakov V.V., Stanovoy V.V. Some engineering estimations of oil spill parameters in the marine environment. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2018, 64, 2: 208–221. [In Russian].Зацепа С.Н., Ивченко А.А., Коротенко К.А., Солбаков В.В., Становой В.В. Феноменологическая модель диспергирования нефтяного разлива в море и параметризации некоторых процессов // Океанология. 2018. Т. 58. № 6. С. 843–853.Zatsepa S.N., Ivchenko А.А., Korotenko K.А., Solbakov V.V., Stanovoy V.V. Phenomenological model of natural dispersion of a marine oil spill and some associated processes parameterizations. Okeanologiia.Oceanology. 2018, 58, 6: 769–777. [English translation].Phillips O.M. Spectral and statistical properties of the equilibrium range in wind-generated gravity waves // J. Fluid Mech. 1985. V. 156. P. 505–531.Phillips O.M. Spectral and statistical properties of the equilibrium range in windgenerated gravity waves. J. Fluid Mech. 1985, 156: 505–531.Овсиенко С.Н., Зацепа С.Н., Ивченко А.А. Моделирование разливов нефти и оценка риска воздействия на окружающую среду // Тр. ГОИН. 2005. Вып. 209. С. 248–271.Ovsienko S.N., Zatsepa S.N., Ivchenko А.А. Modelirovanie razlivov nefti i ocenka riska vozdejstviya na okruzhayushchuyu sredu. Trudy Gosudarstvennogo Okeanographicheskogo instituta. Proc. of SOI. 2005, 209: 248–271. [In Russian].Potter S., Buist I., Trudel K., Dickins D., Owens E. Spill response in the Arctic offshore (ed. D. Scholz). Shell Exploration and Production Services, 140 p. URL: https://www.shell.com/content/dam/shell-new/local/country/rus/downloads/pdf/wpc/new-oil/osr-book-rus.pdf (дата обращения 10.07.2018).Potter S., Buist I., Trudel K., Dickins D., Owens E. Spill response in the Arctic offshore (ed. D. Scholz). Shell Exploration and Production Services: 140 p. Available at: https://www.shell.com/content/dam/shell-new/local/country/rus/downloads/pdf/wpc/new-oil/osr-book-rus.pdf (accessed 10.07.2018).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.