Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Структуризация эколого-экономических задач нефтегазодобывающих предприятий 10
1.1 Основные источники загрязнения окружающей среды на нефтегазовых месторождениях 10
1.2 Воздействие нефтедобывающей отрасли на окружающую среду 16
1.3 Экономическое регулирование природоохранных мероприятий 27
1.4 Нормативно-правовое регулирование экологической безопасности 31
1.5 Финансирование природоохранных мероприятий крупнейшими мировыми компаниями 39
Глава 2. Методология обеспечения безопасности на нефтегазодобывающих предприятиях 51
2.1. Потенциальные источники и оценка степени экологической опасности 52
2.2 Обоснование уровней приемлемого риска 55
2.3 Управление безопасностью и риском 60
2.4 Анализ существующих методик количественной оценки риска 63
2.5 Методика оценки риска для взрывопожароопасных технологических блоков как практический инструмент безопасного проектирования 66
2.6. Ожидаемая экономическая выгода от внедрения «Методики оценки риска для взрывопожароопасных технологических блоков» 77
2.7 Оценка риска аварий и чрезвычайных ситуаций с применением «Методики оценки риска для взрывопожароопасных технологических блоков нефтегазодобывающих предприятий» 79
Глава 3. Формирование эколого-экономической стратегии обеспечения безопасности на нефтегазодобывающих предприятиях 91
3.1 Формирование социально-экономических условий жизни коренного населения районов месторождений 93
3.2 Эффективность природоохранных мероприятий в нефтяной отрасли 96
3.3 Оптимизация контроля за состоянием трубопроводов в процессе эксплуатации 101
3.4 Страхование рисков в нефтегазодобывающей промышленности 109
3.4.1. Предпосылки и условия страхования техногенного риска 110
3.4.2. Формы, методы и механизмы страхования техногенного риска нефтегазодобывающих компаний 113
3.4.3. Организационно-методические основы внедрения страхования нефтегазодобывающих предприятий 116
3.4.4. Анализ наиболее приемлемых видов страхования опасных объектов нефтегазодобывающих предприятий 118
Выводы и предложения 122
Библиографический список использованной литературы 126
Приложение 135
- Воздействие нефтедобывающей отрасли на окружающую среду
- Финансирование природоохранных мероприятий крупнейшими мировыми компаниями
- Методика оценки риска для взрывопожароопасных технологических блоков как практический инструмент безопасного проектирования
- Оптимизация контроля за состоянием трубопроводов в процессе эксплуатации
Введение к работе
Проблемы экологической безопасности сегодня, как никогда стоят перед человечеством. Промышленность продолжает по инерции развиваться по принципу «максимальной эксплуатации» ресурсов природы. В современном критическом экономическом положении следует особо выделить приоритетные виды промышленности, развитие которых является стимулятором для оживления реального сектора экономики. К ним, в первую очередь, относится нефтяная промышленность, обладающая значительным экспортным потенциалом и конкурентоспособностью на мировом рынке. Россия давно работает на мировом рынке нефти и газа, ее присутствие там не встречает резких противодействий конкурентов или демпинговых процедур, как при торговле вооружением или экспорте металлов. Опережающее развитие нефтяной промышленности актуально еще и вследствие внутренних причин: климатических, технологических и балансовых особенностей экономики России.
Производственная деятельность по добыче нефти и газа, концентрируя в себе колоссальные запасы энергии и вредных веществ в виде нефтяных углеводородов, является постоянным источником техногенной опасности и возникновения аварий, сопровождающихся чрезвычайными ситуациями и загрязнением природной среды.
Угроза экологического стресса территорий и водоемов в зонах влияния нефтегазовых технологических объектов усугубляется моральным и физическим старением производственных фондов. Основные фонды нефтяной отрасли имеют сильный износ и большой возраст, что приводит к росту аварийности на технологических объектах и трубопроводах. В России только в 1998 году произошло 14195 зарегистрированных аварий на трубопроводах, из них более 95% из-за коррозии (58). Указанные обстоятельства, при высокой капиталоемкости и инвестиционной инерционности комплекса, создают огромную угрозу энергетической и экологической безопасности России, вызывают серьезную озабоченность правительственных органов и общественности. Поэтому, в соответствии с Указом Президента Российской Федерации № 884 от 13.06.96 г. "О доктрине развития российской науки", Постановлением Правительства Российской
Федерации № 360 от 17.04.95 г. "О государственной поддержке развития науки и научно-технических разработок", решением правительственной комиссии по научно-технической политике от 28.05.96 г. утверждены приоритетные направления развития науки и техники, включающие в себя экологию и рациональное природопользование, в которых выделена некоторая совокупность критических технологий, разработка и практическое использование которых приведет к развитию экономики страны, обеспечению роста качества жизни народа. Применительно к объектам нефтегазового комплекса такими элементами, в частности, определены технологии неистощительного природопользования, а также обеспечения безопасности продукции, производств и объектов.
Решениями Межведомственной комиссии по экологической безопасности Совета Безопасности РФ (№ 7-1 от 06.09.95 г.) и Правительственной комиссии по окружающей среде и природопользованию (№ 5 от 31.10.95 г.) Минтопэнерго РФ и нефтедобывающим компаниям рекомендовано расширить сеть и укрепить специализированные службы (центры) по ликвидации последствий аварий, борьбе с нефтяными разливами, рекультивации загрязненных и нарушенных земель.
В этой связи исследования, направленные на разработку экономически обоснованных методов и подходов, обеспечивающих экологическую безопасность функционирования объектов нефтегазового комплекса как в штатных (нормальных) условиях, так и в условиях возможных чрезвычайных ситуаций, являются важными и актуальными.
До настоящего времени анализ безопасности в нефтегазовой промышленности по существу сводился к чисто инженерным методам достижения технически оправданных уровней безопасности технологических систем и промысловых объектов. За превышение установленных для каждого промышленного объекта предельно допустимых выбросов и сбросов в худшем случае (если его удается доказать) налагается штраф, размеры которого не сильно обременяют доходную часть нефтегазодобывающего предприятия. Такой подход в целом ориентирован на источник опасности.
Однако растущая динамика аварийности нефтепромысловых сооружений и загрязнения природной среды привела к осознанию на государственном уровне
факта, что система безопасности должна быть ориентирована не на источник, а на защищенность человека и окружающей его среды. В такой постановке, которая определена современной концепцией устойчивого развития, принятой мировым сообществом и Российской Федерацией, обеспечение экологической безопасности должно осуществляться системными методами с учетом не только экономических и инженерных факторов, но и экологических и социальных условий. Вопросы обеспечения безопасности и управления риском в России рассматривались в работах Н.И.Бурдакова, А.А.Быкова, В.В.Гидаспова, В.И.Измалкова, Н.И.Кузьмина, Б.Н.Порфирьева, В.С.Сафронова, Моткина Г.А. и др, за рубежом - в работах Д.Фея, Б.Шора, Д.Вебера и др.
Рассматривая указанную проблему с экономических позиций, следует учесть, что на устранение техногенных опасностей, связанных с применяемыми технологиями добычи нефти и газа, необходимо расходовать определенные материальные и финансовые ресурсы, которые всегда ограничены для хозяйствующего предприятия. Непропорционально большие затраты на повышение промышленной и экологической безопасности объектов нефтяного комплекса означают, что в условиях ограниченности ресурсов необходимо отказаться от развития производства, социальной сферы, материальной базы и т.д. На таком пути в обществе будут накапливаться экономические и социальные проблемы, которые в конечном итоге могут привести к снижению безопасности в обществе и даже к пределу устойчивости всей социальной системы (16).
В связи с этим важное значение приобретает проблема оптимального распределения ограниченных материальных и финансовых ресурсов на снижение риска от тех или иных видов опасности.
Отмеченное позволяет сформулировать цель диссертационной работы:
разработка методологии обеспечения безопасности на нефтегазовых объектах, включая определение риска и эколого-экономического ущерба от аварий, а также определение приоритетов эколого-экономической стратегии нефтегазодобывающих компаний.
Решение этой цели потребовало решения следующих задач:
Анализа влияния процессов и объектов нефтегазодобычи на элементы природной и социальной среды;
Выбора методологии оценки и анализа риска объектов нефтегазового комплекса;
Разработка стратегии и экономических механизмов управления техногенными воздействиями объектов нефтегазодобычи на природную среду;
Формирования оптимальной системы и структуры управления экологической безопасностью на нефтегазодобывающих предприятиях.
Разработка концепции страхования экологических рисков на нефтегазодобывающих предприятиях.
Объектом исследования являются нефтяные технологические участки, нефтедобывающие предприятия, страховые компании, оценивающие риск возникновения аварии, природоохранные органы, предметом исследования -
экономические отношения, возникающие в результате воздействия на окружающую среду предприятий нефтегазового комплекса.
Методология и методика исследования.
Теоретико-методологической основой исследования послужили
фундаментальные научные труды по проблемам воздействия антропогенных факторов на окружающую среду, работы ученых-экономистов по обеспечению безопасности на промышленных предприятиях и оценке риска, работы математиков, химиков и экономистов по вопросам аварийно-технического обслуживания оборудования нефтяной промышленности, регламентирующие и нормативные документы.
Информационной базой исследования послужили справочно-нормативные материалы по оценке, анализу и управлению риском опасных производственных систем, данные об авариях на трубопроводах и нефтяных загрязнениях. Используемая информация отражена как в официальных документах, так и в материалах научных и полевых исследований организаций и в научной литературе.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Разработан комплексный методический подход к обеспечению безопасности на нефтегазовых объектах, позволяющий минимизировать возможный эколого-экономический ущерб при авариях, базирующийся на внедрении наиболее эффективных природоохранных мероприятий.
Рекомендации по экологизации развития нефтегазовых компаний интегрированы в предложенную автором модель эколого-экономической стратегии нефтегазовых компаний.
Предложены эколого-экономические принципы управления природоохранной деятельностью нефтегазовых предприятий, позволяющие минимизировать экологические издержки путем повышения надежности промысловых систем.
Разработаны направления развития страхования и предложены возможные виды страхования нефтегазовых компаний в условиях ограниченности финансовых средств.
Разработаны подходы к учету социального фактора при освоении нефтегазовых месторождений, предложена система компенсационных мер для коренного населения.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Системный анализ техногенной опасности промысловых объектов нефтегазодобывающего предприятия (НГДУ) позволяет оценить потенциал эколого-экономических потерь и выбрать рациональные пути уменьшения масштабов возможных аварий и их финансовых последствий наиболее эффективным и экономичным способом.
Предложенные эколого-экономические принципы и рассмотренные задачи рационального управления природоохранной деятельностью нефтегазовых предприятий позволяют минимизировать экологические издержки путем повышения надежности промысловых систем и сократить финансовые расходы, связанные с загрязнением природной среды.
Первая редакция разработанной автором "Методики оценки риска для
взрывопожароопасных технологических блоков нефтегазодобывающих
предприятий" рассмотрена в качестве проекта стандарта ОАО НК "Роснефть" и с учетом сделанных замечаний, имеющих в основном редакционный характер, рекомендована к утверждению.
Апробация результатов работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на Четвертой Международной конференции "Освоение шельфа арктических морей России" (RAO - 99) и опубликованы в трех статьях: «Состояние и направления развития нормативно-правового обеспечения экологической безопасности при работах на нефть и газ на арктическом шельфе», «Экологические проблемы нефтяной индустрии», Вестник МГУ, экономика (в печати) и «Разработка базы данных крупнейших нефтяных аварий, экологических последствий и экономического анализа».// Тезисы Международной научной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов-98», Москва, апрель 1998.
Объем и структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и рекомендаций, изложена на 165 стр. машинописного текста, включает 26 рисунков и 7 таблиц. Список использованной литературы состоит из 109 наименований.
Воздействие нефтедобывающей отрасли на окружающую среду
По данным Госгортехнадзора в России в 1995-1997 гг. на месторождениях Западной Сибири происходило до 40 тысяч аварий. В 1997 году было зарегистрировано 13195 аварий, так как информация о части аварий скрывается предприятиями нефтегазового комплекса, что не дает возможности составить реальную картину негативного воздействия на окружающую природную среду в целом. Типовыми технологическими сооружениями нефтегазовых месторождений, оказывающими воздействие на окружающую среду, являются: - эксплуатационные и нагнетательные скважины, - дожимные насосные станции с установками предварительного сброса пластовой воды, - центральный пункт сбора нефти, - трубопроводы, по которым осуществляется транспорт продукции скважин, - кустовые насосные станции, водоводы высокого и низкого давления, - газопроводы попутного газа, - линии электропередач и связи, - дороги и другие сооружения. Технологические объекты разработки месторождения оказывают влияние на все элементы природной среды: атмосферу, гидросферу, почво-грунты, растительность и животный мир (66).
Воздействия и их последствия коротко показаны в табл. 1.4. Основными источниками выбросов в атмосферу являются: - скважины, технологические установки, резервуары нефти; - факельное сжигание, выпуск и продувка газа, выжигание разлитой нефти; - работа двигателей внутреннего сгорания; - пыль, поднимаемая летом транспортными средствами; - утечки газа и испарение легких углеводородов. В атмосферу могут попадать углекислый газ, окись углерода, окислы азота, сернистые соединения, метан, метанол, летучие компоненты деэмульгаторов и ингибиторов коррозии, сажа и др. Основными источниками загрязнения водоемов являются: - пластовые воды; - буровые растворы и жидкости для ремонта скважин; - технические и сточные воды, включая бытовые. Земляные работы могут сильно изменить существующую систему стока, а это, в свою очередь, может привести к изменениям в растительном покрове и живой природе. Технологические процессы на промысле могут быть источником загрязнения водоемов. К возможным воздействиям на гидросферу относятся следующие: - изменение стока из-за нарушения рельефа; - прямое или косвенное воздействие на источники воды в результате удаления растительного покрова; - загрязнение грунтовых и поверхностных вод в результате сбросов, утечек, дренажа и случайных разливов, связанных с эксплуатацией промысловых объектов; загрязнение грунтовых и поверхностных вод буровыми растворами и нефтью в период проведения буровых работ. К возможным воздействиям разработки нефтяного месторождения на почву (груїіт) относятся: - эрозия в результате изменения наклона поверхности и запруживания воды; - изменения условий стекания воды; - изменения полигональных структур; - загрязнение в результате сбросов, утечек, дренажа и случайных разливов, связанных с эксплуатацией промысловых объектов.
Изменение почвенных (грунтовых) условий может повлечь за собой дальнейшие вторичные воздействия в результате того, что места обитания не могут в прежней мере обеспечить жизнеспособность фауны и флоры. Уничтожение растительного покрова или изменения в его составе происходят при строительстве одиночных и кустов скважин, промысловых сооружений, дорог и вспомогательных объектов, факельном сжигании продукции скважин и выжигании разлитой на поверхность нефти, а также производстве земляных работ и загрязнений выбросами, отходами и разливами. Изменения видового состава могут привести к изменению энергетического баланса и циркуляции питательных веществ. Серьезность последствий зависит от структуры местообитания флоры. Неуправляемые пожары, пожирающие тайгу, наносят заметный ущерб окружающей среде и представляют угрозу человеческим жизням и оборудованию. Таежные экосистемы сильно страдают от пожаров, вследствие уничтожения растительного покрова и мест обитания, нарушения ландшафта и заиливания водоемов. Именно по этим причинам за последние годы произошло сокращение площади оленьих пастбищ более чем на 70 млн.га., пастбищные угодия на сегодня занимают площадь более 280 млн.га. Особо отметим влияние факельных систем и процессов выжигания нефти. Исследования показывают (36), что в радиусе 60 м от факела растительность отсутствует. Лесная подстилка и гумусовый горизонт выжжены. Грунт в радиусе 20 м прокален и спекся в темно-серый с металлическим блеском монолит толщиной 5-7 см, который местами потрескался. Встречаются белесые пятна солей. В периферийной части отмечаются единичные экземпляры мари белой, водяного перца, иван-чая, вейника пурпурного. В радиусе от 60 до 100 м от факела проективное покрытие растениями колеблется в пределах 1-25 %, кроме вышеперечисленных растений встречаются ситники, а в понижениях - рогоз широколистный. Ширина переходной зоны, в пределах которой проективное покрытие травяно-моховой растительности возрастает от 26 до 75 % невелика ( 30 м). Здесь доминируют ситники, горец птичий, единично встречаются иван-чай и вейники. Устойчивые насаждения ивы и осины начинаются там, где сомкнутость травяно-мохового покрытия превышает 20-30 %. По мере удаления от факела добавляется самосев березы. Всходы хвойных пород отмечаются единично. Выжигание нефти на поверхности приводит к окончательной гибели растительности, образованию спекшейся корки на поверхности почвы, вторичному образованию и распространению токсичных и канцерогенных веществ, проникновению несгоревшей нефти вглубь почвы и расширению площади ее распространения. Засыпка загрязненных участков землей или песком задерживает доступ кислорода к нефти, что сдерживает процессы деградации загрязненного участка, приводит к образованию сероводорода, вторичного загрязнения и токсикоза почвы и грунтовых вод. Популяции животных могут оказаться под воздействием изменений в растительном покрове, почве и воде, а также шума. Эти изменения могут воздействовать на места обитания, кормовую базу, места размножения, пути миграции, уязвимость по отношению к хищникам, либо пастбища в случае северных оленей.
Финансирование природоохранных мероприятий крупнейшими мировыми компаниями
Далее мне хотелось бы показать на примере крупных нефтяных компаний общую политику финансирования экологических исследований и мероприятий.
Компания Chevron, являющаяся многоотраслевой энергетической фирмой США, занимает 6-е место в мире среди нефтяных фирм по доходам, второе место среди американских газодобывающих фирм, четвертое место среди американских нефтяных фирм, одно из ведущих мест по сбыту сжиженного нефтяного газа. В 1997 году капитальные затраты и эксплуатационные издержки в основном направлены на предотвращение аварий, сохранение флоры и фауны и меры по борьбе с загрязнениями. С 1992 по 1997 год фирма добилась самых высоких показателей по безопасности работ среди крупных нефтяных фирм. За 1997 год объем сырой перевезенной нефти составил 85,6 млн. тонн, но при этом потери были минимальными. Среди природоохранных мероприятий компании хотелось бы отметить финансирование 3-х летней программы Всемирного фонда дикой природы Папуа-Новой Гвинеи, использование системы моделирования разливов нефти, которая позволяет прогнозировать направление движения нефтяных пятен в любой точке планеты.
Компания Amoco - интегрированная нефтегазовая и химическая компания США. Она ведет поиск, разведку и добычу сырой нефти и природного газа, а также переработку нефти мощностью 134 тыс. тонн в сутки. В США компания Amoco и девять других компаний явились инициаторами программы под названием «инициатива по публичной экологической отчетности». Amoco в течение трех лет осуществляла программу исследования загрязнения окружающей Среды и наиболее эффективных способов устранения на небольшом нефтеперерабатывающем заводе в Вирджинии. В 1993 году компания получила почетную награду за бережное отношение к природе присуждаемую Управление полезных ископаемых Департамента минеральных ресурсов США.
Более ста лет в мировой энергетике известна компания Mobil, являющаяся крупнейшей нефтяной международной компанией с годовым доходом свыше 67 млрд. долларов. Среди международных компаний Mobil занимает 3-е место по добыче нефти и газа. Компании принадлежит 21 перерабатывающий завод. Компания осуществляет крупные инвестиции в оборудование и технологию производства и имеет 750 специалистов, работающих постоянно над обеспечением охраны окружающей Среды и техники безопасности. Основной задачей природоохранной политики компании является минимизация выбросов, сбросов и производства отходов. В MOBIL создана лаборатория по охране окружающей среды, которая занимается анализами экологичности продуктов компании и разработкой методов предотвращения экологических катастроф.
Высокие показатели в области защиты окружающей среды, охраны труда и обеспечения безопасности были достигнуты компанией Эксон, третьей крупнейшей мировой нефтяной компанией. Компания в начале этого десятилетия переориентировала свои действия, направив усилия на систематическое снижение рисков и улучшение своих производственных показателей на всех уровнях (70):
На 70% сокращены потери рабочего времени из-за травм и заболеваний.
Почти наполовину сократились такие производственные происшествия, как пожары и взрывы.
На 70% сократилось количество разливов нефти с наших морских судов и на других наших производственных объектах.
Продолжались усилия по сокращению выбросов в атмосферу, сбросов воды и вредных отходов, как подробно изложено в данной брошюре.
Главная роль в обеспечении эффективности природоохранных мероприятий состоит в том, что в научно-исследовательских организациях компании Эксон занято более 330 ученых, инженеров и технологов, и ежегодно приблизительно 120 миллионов долларов США затрачивается на разработку и внедрение передовых технологий по защите окружающей среды, охране труда и обеспечению безопасности. Это позволяет сократить объем выбросов в ходе выполнения работ. Эти расходы на исследовательские работы являются дополнительными к ежегодным капитальным и другим затратам на природоохранные мероприятия, составляющим примерно 1,5 млрд. долларов США. В 1998 г. компания выделила 1,5 млн. долларов США на разработку исследовательской и образовательной экологической программы для 32 национальных парков, расположенных по всей территории США. В штате Вайоминг на территории компании Эксон работники компании
добровольно построили водоем и соответствующие сооружения с тем, чтобы помочь сохранить от вымирания красногорлого лосося, который водится в реке Колорадо. Программы по восстановлению лесов в разных регионах мира, которым оказывает поддержку компания Эксон, дадут возможность посадить к 2000 г. более двух миллионов деревьев. Совместно с Национальным фондом рыбных ресурсов и диких животных помогает сохранить тигров в естественных условиях; так, за период с 1995 по 2000 г. общая сумма пожертвований компании Эксон в Фонд спасения тигра составит 6 млн. долларов США.
Однако, осуществляя все это, руководители компании Эксон признают, что ресурсы не безграничны. Для того чтобы убедиться, что компания вкладывает деньги с максимальной выгодой, используются надежные научно-обоснованные методы для оценки рисков: вначале решаются вопросы, связанные с наиболее серьезными рисками, и выполняется экономический анализ, чтобы выяснить реальные затраты и преимущества, связанные с тем или иным подходом.
Компания Эксон более чем на 50% снизила число происшествий, вызванных пожарами, взрывами, загрязнением окружающей среды и заражением продуктов. Всего число таких происшествий снизилось на 44% (рис. 1.2).
Компания «Транснефть» уделяет большое внимание разработке и внедрению экологических программ. В АК "Транснефть" функционирует центр по ликвидации аварий и их последствий. В него входят 189 аварийно-восстановительных пунктов, 16 специализированных аварийно-ремонтных служб, 7 специализированных управлений по ликвидации аварий, два аварийно-восстановительных поезда и служба экологической безопасности. Это позволило сократить в 1995-1997 гг. количество аварий с 0,14 до 0.06 на 1000 км нефтепровода, т.е. более чем в 2 раза. Начиная с 1993 года компанией проводятся Всероссийские учения по ликвидации аварий и их последствий на магистральных нефтепроводах.
Интересные и полезные преобразования провела компания "Татнефть". В Татарии к концу 80-х годов скопилось 1 млн. тонн нефтяных шламов. Их переработкой занялось СП "Татойлгаз" (53% Татнефть и 47% Германская компания Minerraloil Roastoff Handel. Через 1,5 года установка стала приносить прибыль. Из 600 тыс. тонн жидких шламов получено 250 тыс. тонн нефти экспортного качества. После переработки жидких шламов установка выбрасывает воду и твердые шламы 5% нефти, а остальное сухой черный порошок, используемый как дорожное покрытие.
Методика оценки риска для взрывопожароопасных технологических блоков как практический инструмент безопасного проектирования
В России с 1997 года действует новый федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Этот федеральный закон в новой плоскости определяет механизмы стимулирования деятельности предприятий с опасным производственным циклом по снижению риска и страхования промышленных источников опасности. Вместе с тем в настоящее время существующие методические указания по проведению анализа риска не позволяют строго подойти к нормативному назначению количественной величины оцененного риска промышленной эксплуатации опасных производственных объектов (33). Для оценки вероятности событий необходимо использовать базу данных ранее известных аварийных событий и чрезвычайных ситуаций. Оцененные на этой базе вероятности событий от качественных факторов следует экстраполировать на будущий период эксплуатации. В России ни одна государственная структура не занимается созданием базы данных аварий, а данные МЧС России можно назвать в лучшем случае ограниченными. Из известных баз данных об авариях приемлемы лишь базы данных Организации научных исследований и разработок «Индустриальный риск» и центра менеджмента и страхования риска, но и они нуждается в совершенствовании и развитии. Вот почему при разработке «Методики оценки риска взрывопожароопасных технологических блоков» автором были использованы классификации опасных веществ и факторов, а также расчетные алгоритмы, разработанных фирмой "Dow Chemical". Фирмой «Dow Chemical» собран огромный материал по статистике аварий, с учетом ущербов и платежей, на основе чего разработана система индексов оценки различных показателей для количественной оценки риска опасных объектов. Материал был подготовлен для нефтеперерабатывающих предприятий, но так как при сравнении оборудования, сырья и материалов для нефтедобывающих предприятий и нефтеперерабатывающих можно сделать вывод об их взаимозаменяемости автором использовались алгоритмы для разработки собственной методики для нефтедобывающей отрасли. База данных аварий американской компании включает все основные крупнейшие аварии за последние 10 лет.
Предлагаемая автором "Методика оценки риска взрывопожароопасных технологических блоков нефтяных объектов" позволяет реалистически оценить возможный максимальный экономический ущерб при аварии на нефтегазодобывающем предприятии, ущерб, который действительно может случиться при наиболее неблагоприятных условиях. При этом все расчеты исходят из количественных данных, на основе базы данных, используемых при анализе риска, включает мировые данные об ущербе от имевших место аварий, энергетическом потенциале исследуемых материалов, а также сведения о применяемых в настоящее время средствах предотвращения пожаров и взрывов.
За всеми числами, диаграммами и планами, приведенными в "Методике ..." лежит важная цель - дать администрации нефтегазодобывающего предприятия (НГДУ) представление о потенциале потерь, имеющемся на его производственных и технологических площадях, помочь найти пути уменьшения масштабов возможных аварий и их финансовых последствий наиболее эффективным и экономическим способом. Методика оценки взрывопожароопасности является инструментом, который позволяет определить участки технологического процесса добычи, подготовки, хранения и транспорта нефти и газа с наибольшим потенциалом потерь. Она позволяет также оценить ущерб от разрушения оборудования в случае возникновения аварии, а также ущерб вследствие остановки производства.
Анализ риска для взрывопожароопасных технологических блоков нефтегазодобывающих предприятий выполняется с целью: количественной оценки ожидаемого ущерба от потенциальных пожаров и взрывов в реальных условиях; определения технологических блоков, являющихся наиболее опасными для возникновения и развития аварий; получения сводных оценок риска для промысловых технологических объектов, необходимых для принятия управленческих решений по уменьшению масштабов возможных аварий наиболее эффективным и экономичным способом. Процедура анализа взрывопожароопасности состоит в последовательном выполнении оценок параметров и последствий возможных пожаров или взрывов, а также энергетического потенциала технологического оборудования, используемого в процессах добычи, сбора, подготовки, хранения и транспорта нефти, газа и воды. Количественные оценки, используемые при анализе риска, основаны на статистических данных об ущербе от имевших место мировых аварий, энергетическом потенциале нефтяных углеводородов, а также сведениях о применяемых в настоящее время средствах предотвращения пожаров и взрывов. Исходными данными для расчета взрывопожароопасности технологических объектов по предложенной методике являются: - генеральный план предприятия или отдельных промышленных площадок; - карта технологических процессов; - сведения о стоимости технологического оборудования. Блок - схема процедуры оценки риска, разработанная автором, приведена на рис. 2.3. Каждый из перечисленных здесь этапов оценки риска подробно описывается в проекте, разработанной автором "Методики ..." (приложение).
Процедура оценки риска начинается с выделения на генеральном плане предприятия или отдельной промышленной площадки всех технологических блоков, существенных для технологического процесса и потенциально опасных во взрывопожарном отношении. Далее для целей анализа взрывопожаробезопасности производится отбор существенных технологических блоков. Под технологическим блоком понимается любая относительно изолированная часть технологического оборудования. Резервуары и склады также могут рассматриваться как технологические блоки. В частности, материалы, хранящиеся на площадке, окруженной огнезащитными стенами, или весь склад, не имеющий огнезащитных перегородок, образуют технологические блоки. Расчеты индекса взрывопожароопасности проводятся для тех технологических блоков, аварии на которых могут привести к значительному ущербу. Чем больше величина каждого из перечисленных факторов, тем больше вероятность того, что данного технологического блока следует провести оценку риска.
Разрушение при аварии единичного, уникального оборудования, находящегося в составе или в непосредственной близости от технологического блока, может вызвать многодневную остановку производства. Поэтому возможность потери такого критического оборудования также является важным критерием отбора существенных технологических блоков.
Оптимизация контроля за состоянием трубопроводов в процессе эксплуатации
Оптимизация контроля за состоянием трубопроводов является важнейшим разделом разработанной стратегии, так как загрязнения окружающей среды, происходящие вследствие аварий на трубопроводах составляют более 70% всех загрязнений. Если на нефтегазодобывающем предприятии имеется информация об авариях трубопроводов, позволяющая построить функцию распределения времени с начала функционирования трубопровода до момента появления F(t) и функцию распределения времени с момента появления повреждения до момента его самостоятельной индикации f(t) и считать их заданными, то для произвольного графика из п проверок значение средних суммарных затрат на интервале планирования проверок трубопровода Г определяется выражением (3.1): Дифференцируя функцию цели и приравнивая производную к нулю, можно получить рекуррентные соотношения для определения оптимального графика проверок. При линейной функции потерь и отсутствии самостоятельной индикации повреждения эти соотношения принимают вид: При длительном функционировании трубопровода и отсутствии плановых ремонтов, график проверок определяется рекуррентно с помощью выражения (3.2) при заданном значении //. Если плотность вероятности f(t) принадлежит гамма-распределению, распределению Вейбулла, нормальному распределению, то выполняется следующее условие, позволяющее разработать эффективный алгоритм определения оптимального графика проверок где 5к - промежуток времени между к-й и k+1-й проверками, t/ - оптимальный момент проведения первой проверки. Последовательными итерациями, задавая значения U- с помощью соотношения (3.2) и с учетом условий (3.3) оптимальный график проверки находится с любой требуемой точностью. В качестве первого приближения t; задается исходя из равенства средних затрат на первую проверку и среднего ущерба при появлении повреждения до первой проверки При показательном виде функции распределения F(t) с параметром та последовательные проверки вырождаются в периодические.
Оптимальное значение периода проверок Для объектов трубопроводного транспорта весьма типичны такие повреждения, появление которых означает наступление аварийного состояния. При этом непосредственный ущерб пренебрежимо мал, и он становится значимым, только когда происходит самостоятельная индикация аварии. Этот случай получается из общего выражения (3.1), если j принять функцию с2 0) тождественно равной нулю. Прямая подстановка / = кТ/(п + 1) в выражение (3.1) позволяет оптимизировать график проверок в случае периодических проверок. Он определяется непосредственным перебором я от 0 до фиксированного значения птах. Если в НГДУ имеются определенные сведения о надежности трубопроводов, но их недостаточно для построения обеих функций распределения F(t) и /(f), оптимизация графика проверок производится при частичной информации. Под термином "частичная информация" понимается любая ситуация между полным незнанием обеих функций распределения и их полной известностью. Пусть функция распределения f(t) полностью известна, в то время как о функции распределения F(t) нет никаких сведений. В этих условиях целесообразно использовать минимаксный принцип, который позволяет получить некоторое гарантированное значение показателя эффективности проверок.
В соответствии с этим принципом задачей исследования является определение графика проверок, обеспечивающего минимум предполагаемого значения показателя эффективности Любое отступление от найденного плана ft к}" к=о при полностью неизвестной функции F(t) может только снизить эффективность проверок. В работе (76) показано, что в случае, когда ущерб при аварии превышает стоимость проверки (са С/), оптимальный график проверок должен удовлетворять соотношению При наличии ограничения Sk = Т система уравнений (3.7) относительно неизвестных S/t, имеет однозначное решение при каждом значении п = 0, 1, 2, 3, ... . Значение максимальных средних суммарных затрат возрастает с увеличением So. Следовательно, при са с і план проверок, удовлетворяющий условиям (3.7) и имеющий наименьшее значение So, является искомым оптимальным графиком. Если решения не существует, то проведение проверок нецелесообразно. В практике эксплуатации промысловых нефтепроводов имеют место повреждения, ущерб от появления которых описывается линейной функцией потерь, т.е. C2(t) = C2t и при условии са Cj оптимальный график проверок трубопровода определяется по соотношению Оптимальное число проверок я равно целой части числа (24): Наиболее распространенным способом выявления свищей и аварийных утечек, не обнаруживаемых режимным диспетчерским контролем, по трассе трубопровода является патрулирование (воздушное или наземное). Использование дорогостоящих средств передвижения и необходимость снижения аварийного загрязнения природной среды актуализируют задачу оптимизации графика осмотров трубопроводов. Для решения этой задачи может быть использована описанная ранее модель проверок. Практика аварийности трубопроводов подтверждают правомерность использования пуассоновского потока случайных событий при описании моментов появления свищей и утечек из трубопровода в процессе эксплуатации. При этом за прогнозируемый период интенсивность потока отказов со можно считать постоянной. Тогда функцию распределения длительности интервала до момента появления повреждения F(t), используемую при оптимизации графика проверок, можно считать показательной. В соответствии с минимаксным подходом периодичность осмотров 8= 8опт определяется из условия (76): При длительной эксплуатации трубопровода (Т = оо ) и стоимости осмотра, превышающей размер ущерба при аварии, оптимальная периодичность осмотров приближенно определяется по выражению: Если размер ущерба при аварии превышает стоимость осмотра, оптимальное значение периода осмотра определяется численным методом, как показано ниже в таблице 3.1. В указанной таблице представлены результаты расчетов по определению рациональной периодичности осмотров трассы трубопроводов при наиболее вероятных параметрах: стоимости осмотра С/, ущерба от аварии С0, вероятности появления со и интенсивности утечек, выраженной в рублях, q. При расчетах принято, что период между очередными осмотрами выражается целым числом суток и не может быть меньше 1. Для проверки достоверности оптимальности расчетных данных, приведенных в таблице 3.1, производятся вычисления общих суммарных затрат на аварийно-техническое обслуживание трубопроводов, включая в них ущербы, связанные с нарушением герметичности труб. В классе периодических проверок трубопроводов уравнение (3.1), полученное для произвольного графика проверок, трансформируется и средние суммарные затраты при появлении повреждений после момента последней проверки определяются по выражению: В этих условных трех примерах принимается, что промысловые трубопроводы диаметрами, соответственно, 1 - 150 мм (qi = 3000 руб./сут.), 2 - 325 мм (ц2 = 7000 руб./сут.) и 3 - 500 мм (q3 = 10000 руб./сут.), имеют равные (примерно 50 км) длины и, естественно, одинаковую стоимость проверки (сі = 1500 руб.), а также перекачивают продукцию скважин одного месторождения, что обусловливает постоянство для всех трубопроводов интенсивности свищей и утечек - to = 10"2 1/сут. и дополнительного ущерба от аварии са = 50000 руб.
