Анализ условий возникновения и развития аварий нефтегазового месторождения «ДУЛАТ» ТОО «САГИЗ ПЕТРОЛЕУМ КОМПАНИ»

В данной статье проведены анализы опасностей и риска и условий возникновения и развития аварий нефтегазового месторождения «Дулат» ТОО «Сагиз Петролеум Компани». Рассчитаны математический расчет последствий возможных аварий. 

Авария – это опасное техногенное происшествие, создающее на объекте, определенной территории или акватории угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного или транспортного процесса, а также к нанесению ущерба окружающей природной среде [1 п.1]. Крупная авария, как правило, с человеческими жертвами, является катастрофой.

Месторождение «Дулат» расположено в пределах юго-восточной части Прикаспийской впадины, в административно-территориальном отношении находится в границах Атырауской и Актюбинской областей Республики Казахстан.

Ближайшими крупными населенными пунктами являются узловые ж/д станции Сагиз, Мукур. В таблице 1 приведены общие данные по месторождению.

Таблица 1

Общие данные по месторождению 

Природно-климатические условия

Климатические условия на объектах ведения работ ТОО «Сагиз Петролеум Компани» определены климатом Актюбинской и Атырауской областей, на границе которых находится месторождение Дулат.

Климат района резко континентальный с сухим жарким летом и холодной зимой, с резкими суточными и годовыми колебаниями температур. Для района характерны сильные ветры преимущественно северо-восточного и западного направлений со средней скоростью 4-6 м/сек.

В целом климат характеризуется значительной ветровой деятельностью. Среднегодовые природно-климатические условия показаны в таблице 1. Повторяемость штилей в рассматриваемом районе составляет 16 %. При этом возможны продолжительные (несколько дней подряд) сильные ветры. Среднее число дней с сильным ветром (15 м/с и более) равномерно распределено в течение года [2].

 Таблица 1.

Среднегодовые природно-климатические показатели 

Производственная деятельность ТОО «Сагиз Петролеум Компани» связана с добычей нефти, первичной подготовкой, хранением и отгрузкой нефти для исследования технологических свойств. Вместе с тем, в процессе добычи нефти возможны нефтегазопроявления, а также выделения нефти из технологического оборудования.

Нефть и газ сложные углеводороды, которые легко испаряются, быстро воспламеняются и взрывоопасны. Следовательно, возникает определенная опасность возникновения аварии, травмирования работающего персонала, а также загрязнения окружающей среды. Характеристики опасных веществ приведены в таблице 2. 

Таблица 2.

Характеристика опасного вещества 

Анализ опасностей и риска

Анализ опасностей и риска на производственных площадках ТОО «Сагиз Петролеум Компани» выполнен на основе изучения сведений об имевших место авариях и неполадках на предприятиях нефтяной промышленности. При этом рассмотрены различные сценарии возникновения и развития аварийных ситуаций, изучены условия возникновения и развития аварий, произведена оценка риска аварий и чрезвычайных ситуаций, с использованием различных методик анализа опасностей и риска.

Анализ условий возникновения и развития аварий

Возможные причины отказов и аварий при эксплуатации технологического оборудования производственного объекта месторождения Дулат можно классифицировать по следующим видам:

• конструктивно-технологические факторы;
• эксплуатационные факторы;
• дефекты металлических труб, оборудования и сварных швов;
• качество строительно-монтажных работ;
• внешние антропогенные воздействия;
• коррозия металла труб и оборудования;
• природные воздействия (катаклизмы).

Одна из особенностей современного этапа развития земной цивилизации связана с возрастанием риска возникновения природных и техногенных катастроф, влекущих за собой значительные социально-экономические и экологические последствия. Потенциальные опасности, связанные с риском работ по нефтедобычи, могут возникнуть в результате воздействия, как природных факторов, так и антропогенных.

Отказы по причине плохого качества труб и недостатков в конструкции оборудования, как правило, выявляются в первые годы эксплуатации технологических агрегатов.

Вероятность отказов по причине природных воздействий невелика, так как при проектировании объектов учитывались возможные природные условия района их расположения на надежность зданий и сооружений.

Оценка риска аварий и ЧС на месторождении Дулат

Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий выявленных событий и анализ неопределенностей результата, но когда частота событий крайне мала, достаточно оценить один параметр[3].

Проведение полной количественной оценки риска в некоторых случаях могут единственно допустимыми, в частности, для сравнения опасностей различной природы, что вполне относится к ТОО «Сагиз Петролеум Компани».

Математический расчет последствий возможных аварий

Для обоснования моделирования аварий по разработанным сценариям были приняты следующие начальные условия и предложения:

1. Состав опасных материалов и их молярные массы (таблица 2).
2. Объемы опасных материалов и масса выброса опасных веществ (всего опасного вещества на объекте: 765,145м3; из них: в сосудах и аппаратах 765,875 м3, в трубопроводах 2,27 м3).

Наиболее вероятны выбросы взрывоопасного материала с дебитом (расходом) 6,3 кг/с. Время истечения смеси до аварийной остановки не превышает 5 мин, запас материала при аварии будет поступать из манифольда выкидной линии. Давление на скважине принято 20МПа. Для этих условий и характеристики погоды D5 опасные расстояния составляют:

Взрыв, давление 35 кПа35 м;

• Тепловые излучения 35 kW/м2 20 м;
• Токсическое воздействие 500 ppm 250 м.
  3. Для расчетов аварийных ситуаций приняты следующие погодные условия:
• класс D5 день, скорость ветра 5 м/с;
• класс D1,5 день, скорость ветра 1,5 м/с;
• класс F1,5 день, скорость ветра 1,5 м/с.

В расчетах вероятность погодного условия F 1,5 принята равной 0,5; a D5 и D 1,5 0,25 для каждого условия. В соответствии с данными (таблица 2) направление ветра принято с одинаковой вероятностью во всех направлениях.

4. В расчетах аварийных ситуациях возможны следующие опасные события, влияющие на обслуживающий персонал и оборудование при нарушении герметизации оборудования и трубопроводов:

• факельный пожар с возможным расширением (эскалацией);
• бассейновый пожар;

Бассейновые пожары не моделировались, так как, при выбросах углеводородов под высоким давлением жидкие компоненты распространяются на большие расстояния и сгорают в факельном пожаре. Последствия при факельных пожарах более экстремальны, чем при бассейновых. 

Сценарии возможных аварийных ситуаций

Аварии на производственном объекте месторождения «Дулат» могут создавать локальные и местные чрезвычайные ситуации. Основным негативным последствием аварии является загрязнение окружающей природной среды, вследствие проникновения опасных веществ в почвенные грунты, атмосферный воздух, а также образование взрывоопасных паровоздушных смесей в случае внезапного выброса нефти и газа. В таблице 3 представлены сценарии возникновения и развития возможных аварий.

Часть взрывов, пожаров и загораний на предприятиях обусловлена несовершенством, неисправностью или необоснованным отключением контрольно-измерительных приборов, блокировок и других средств автоматического управления процессом. Наибольшую опасность представляют отказы в работе средств регулирования заданных параметров: температуры, давления, уровней жидкости в аппаратуре, скорости дозирования и состава материальных сред, которые, в конечном итоге, приводят к разгерметизации технологического оборудования, выбросам в атмосферу взрывоопасных продуктов и крупным авариям. Многие отклонения режима, вызванные отказами и средств регулирования, являются также и причиной возникновения источников воспламенения или импульсов взрыва [4].

Таблица 3

Сценарии возникновения и развития возможных аварий

На рисунках 1, 2 показаны схемы сценариев вероятного развития возможных аварий на производственном объектах месторождения Дулат.

Рисунок 1. Блок-схема вероятного развития аварии в резервуаре с нефтью

Рисунок 2. Блок схема вероятного развития аварии при загорании нефти. 

Последствия аварий и чрезвычайных ситуаций

Резервуарный парк: разлив нефтепродуктов, загазованность территории парка, отравление токсическими веществами, загрязнение окружающей среды, остановка работы склада ГСМ в связи с разгерметизацией трубопровода (запорной арматуры). Возникновение взрывопожароопасной ситуации, пожар из-за искрообразования. Возможно полное разрушение резервуара. Получение работниками травм, ожогов, отравлений парами бензина и продуктами горения, в том числе травмы со смертельным исходом.

Насосная станция: частичное или полное разрушение насосных агрегатов или подводящего трубопровода, разлив (истечение) нефтепродуктов с образованием лужи, образование взрывоопасной концентрации паров нефтепродуктов в воздухе, воспламенение нефтепродуктов, разрушение оборудования и конструкции насосной. Получение работниками травм, ожогов, отравлений парами бензина и продуктами горения, в том числе травмы со смертельным исходом. 

Автоналивная эстакада: выброс и воспламенение нефтепродуктов, пожар, разрушение конструкции и оборудования автоналивной и железнодорожной эстакады, причиной которой может служить разгерметизация трубопровода и отсутствие заземляющих устройств. Загрязнение окружающей среды, токсичность. Получение работниками травм, ожогов, отравлений парами бензина и продуктами горения, в том числе травмы со смертельным исходом.

Тепловой узел: при взрывах в системах оборудования вероятны разрушения оборудования, травмирование персонала, оказавшегося в зоне поражения, от ударной волны, воспламенившихся конструкций и изделий, а также вторичных факторов поражения (стекло, обломки оборудования).

Зоны действия основных поражающих факторов

Резервуарный парк: в пределах обваловки и прилегающая территория.

Насосная станция: помещение насосных агрегатов.

Автоналивная эстакада: территория эстакад.

Котельная: наиболее опасная обстановка сложится в пределах здания котельной.

Зона действия зависит от количества выброшенного вещества, способного к возгоранию (взрыву), и протекания аварии есть или нет возгорания.

На течение и тяжесть последствий аварии оказывают большое влияние атмосферные явления, а именно направление и скорость перемещения воздушных потоков.

Независимо от места возникновения аварий необходимо рассматривать последствия и течение следующих аварий:

• факельный пожар;
• взрыв облака паро-газовоздушной смеси; образование и воздействие токсичного облака;
• взрыв распределяющихся паров кипящей жидкости в сосудах под давлением, для ЛВЖ продолжением взрыва является возникновение «огненного шара»;

опасность при работе кранов, расположенных на площадках объектов ТОО «Сагиз Петролеум Компани» не моделировались, т.к. опасности аварий, возникающих на этих объектах, ограничены размерами зоны действия крана [2].

Критерии вероятности смертельного исхода

Случаи со смертельным исходом возможны в следующих ситуациях:

• воздействие теплового излучения загоревшихся углеводородов: газоконденсатной смеси, газа или конденсата;
• воздействие избыточного давления, образовавшегося в результате взрыва углеводородов.

В таблице 4 даны критерии летальных исходов при авариях.

Таблица 4

Критерии вероятности смертельного исхода 

Сведения об известных авариях

Сведений об известных авариях на месторождении Дулат за последние 5 лет не имеется.

Величина возможного ущерба

Руководство ТОО «Сагиз Петролеум Компани» принимает все меры для обеспечения безопасной эксплуатации и предупреждения аварий и обеспечения готовности к локализации и ликвидации их последствий. В случае аварии на опасных производственных объектах месторождения руководство ТОО «Сагиз Петролеум Компани» гарантирует возмещение убытков, причинённых физическим и юридическим лицам и окружающей среде.

Выводы

Политика ТОО «Сагиз Петролеум Компани» направлена на выявление всех опасных и вредных производственных факторов, оценку рисков и принятие соответствующих мер по их контролю. Можно сказать, что основной упор сделан на рисках для людей, хотя при соответствующем изменении критериев оценки, такой подход может также применяться и для оценки и управления рисками для окружающей среды, имущества и других видов риска, связанных с трудовой деятельностью.

Для своевременного проведения ликвидационных работ можно намечать выполнение следующих организационно-технических мероприятий:

• наличие на каждом из объектов, на всех участках и рабочих местах комплексного плана по предупреждению и ликвидации аварии, а также регламентов по оповещению государственных и иных служб, организации аварийно-спасательных работ;
• для каждого потенциально опасного объекта уточнены состав и количество штатных средств, виды связи, оборудование, необходимое для ликвидации аварии и ее последствий.

Таким образом, выявленные основные причины, условия возникновения и развития взрывов показывают, что низкий уровень обеспечения взрывопожаробезопасности отдельных предприятий создает повышенную вероятность возникновения на них взрыва.

Список использованной литературы: 

1. Приказ Министра по чрезвычайным ситуациям РК от 29 мая 2007 года № 88 «Об утверждении Правил разработки Декларации промышленной безопасности».
2. Безопасности промышленного объекта месторождения «Дулат» ТОО «Сагиз Петролеум Компани». Декларация. – Актобе,
3. Имангазин М.К. Анализ травматизма в ферросплавном производстве Республики Казахстан. Монография. Издательство LAP Lambert Academic Publishing. Saarbrucken. August, 2014 Deutschland/ Германия, стр
4. В.Г. Жиряков «Органическая химия», М.: Химия, 1974 г, стр