Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. 11
1.1. Анализ опыта законодательного регулирования в области промышленной безопасности. 11
12. Методы анализа техногенных рисков 24
1.3. Основные методы управления техногенным риском 28
1.4. Выводы по главе 34
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫМИ РИСКАМИ. 36
2.1. Идентификация опасных объектов 36
2.2. Оценка вероятности возможных аварий 48
2.3. Прогнозирование последствий возможных аварий 50
2.4. Разработка комплексного алгоритма управления техногенными рисками 69
2.5. Выводы по главе 71
ГЛАВА 3, РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ НАПРАВЛЕННЫХ НА ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫМИ РИСКАМИ 72
3.1. Основные направления оптимизации техногенных рисков 72
3.2. Обеспечение надежности технологического оборудования 76
3.3. Диагностирование состояния оборудования и трубопроводов 85
3.4. Автоматизация производственного оборудования и технологических процессов 3.5. Контроль воздушной среды 96
3.6. Повышение промышленной и экологической безопасности технологических процессов 3.6.1. Совершенствование технологии і іус ко наладочных и регламентных работ 100
3.6.2. Совершенствование технологии консервации скважин 103
3.6.3. Оценка эффективности новых технологий 107
3.7 Выводы по главе 109
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ РИСКАМИ АВАРИЙНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ 111
4.1. Постановка задачи и характеристика объекта исследований 111
4.2. Экспериментальные исследования термического воздействия на аварийный выброс 112
4.3 Разработка и внедрение метода зажигания аварийного выброса при разрушении трубопроводов 121
4.4. Исследование эффективности и разработка технического метода защиты с применением средств динамического воздействия на выброс 129
4.5. Исследование и разработка методов защиты с применением нейтрализаторов сероводорода 132
4.6. Выводы по главе 136
ВЫВОДЫ 139
ЛИТЕРАТУРА
Введение к работе
В настоящее время проблема обеспечения промышленной безопасности производственных объектов приобрела приоритетное значение в сфере жизнедеятельности населения и является одним из ведущих факторов, определяющих экономическую эффективность топливно-энергетического комплекса. Вовлечение в разработку новых месторождений природных углеводородов и внедрение высокоэффективных технологий, отличающихся увеличением концентрации и единичных мощностей технологического оборудования, связано как с ростом объемов капитальных вложений в производство, так и с увеличением возможных ущербов от аварийных ситуаций на опасных производственных объектах [1-4].
В России совокупный годовой материальный ущерб от техногенных аварий, включая затраты на их ликвидацию, превышает 40 млрд. рублей. Результаты анализа динамики техногенных рисков в нефтяной и газовой промышленности показывают, что только за последние десять лет экономический ущерб от них возрос более чем в 2 раза. Согласно опубликованным данным Госкомэкологии, Минтопэнерго и МЧС России, ежегодно на объектах нефтяной и газовой промышленности происходит около 20 тысяч аварий, связанных с опасным загрязнением воздуха, природных водоемов и территорий [5,6].
В этих условиях промышленная и экологическая безопасность является одним из важнейших факторов, определяющих экономическую устойчивость топливно-энергетического производства.
Вовлечение в разработку нефтяных и газовых месторождений с высоким содержанием сероводорода и других вредных веществ качественно приумножает техногенные риски, связанные с выбросами пластовых флюидов в окружающую среду. Высокая токсичность сероводорода, а также пожаров-зрывоопасность сероводородсодержашего природного сырья определяют повышенную опасность технологических процессов разработки сероводо родсодержащих нефтяных и газовых месторождений для персонала, населения и окружающей природной среды. По оценкам компетентных экспертных организаций США, совокупный ущерб от крупной аварии на сероводород-содержащих месторождениях нефти и газа может превысит 50 млн, долл, США [5-8]. Основными составляющими указанных ущербов могут являться вред, нанесенный здоровью и жизни промышленного персонала и населения, а также загрязнение окружающей природной среды и материальные потери. Так, при разработке месторождения сероводородсодержащего газа Лак во Франции, имелось более 40 человеческих жертв. Аварийное фонтанирование скважины Лоджпол в Канадской провинции Альберта привело к опасному загрязнению окружающей среды на территории более 1000 км2 и создало угрозу здоровью отдельных групп населения (детей, женщин, лиц пожилого возраста и слабого здоровья) на удалении до 60 км [8-] 0].
При открытом нефтегазовом фонтане на одной из разведочных скважин Тенгизского нефтяного месторождения реальная опасность для весьма уязвимых экосистем Прикаспия наблюдалась на территории более 600 км2, при этом угроза опасного загрязнения атмосферы потребовала эвакуации людей из зоны радиусом более 10 км. Аварийный фонтан на скважине Карачага-накского нефтегазоконденсатного месторождения привел к загрязнению поверхностного слоя почвы серосодержащими жидкими углеводородами на территории более 30 га, а также к загрязнению приповерхностных водоне-сущих горизонтов.
Неуправляемый выброс на скважине подземного хранилища сырья Астраханского ГКМ, где содержание сероводорода в пластовом флюиде достигает 25%, привел к групповому несчастному случаю. Подобные случаи безвозвратных потерь, а также случаи нанесения ущерба здоровью персонала в результате поражения сероводородсодержашими выбросами происходили при разработке Оренбургского и ряда других месторождений.
В этих условиях обеспечение безопасности промышленного персонала, населения и защита окружающей природной среды требуют разработки и внедрения эффективных методов и технических средств управления техногенными рисками, исииианноги на системном анализе причин и условий формирования чрезвычайных ситуаций, достоверном прогнозировании их развития и последствий [10-15].
К основным условиям практической эффективности методов и средств управления техногенными рисками относят их рациональный выбор, соответствующий тяжести последствий возможных аварий и чрезвычайных ситуаций, а также обеспечивающий соблюдение принципов нормативной достаточности и максимальной эффективности ресурсных вложений [4,6,14-19],
Существенным недостатком, сдерживающим внедрение новых технологий и технических средств защиты населения от аварийного загрязнения атмосферы, является отсутствие достоверных критериев, определяющих опасность токсичного воздействия сероводорода на человека при аварийном загрязнении атмосферы. В отличии от ряда других стран (Канада, Германия), установленные Минздравом СССР значения предельно допустимых аварийных концентраций сероводорода в атмосфере (100 мг/м3 для Оренбургского ГКМ и 30 мг/м3 для Астраханского ГКМ) никак не связаны со временем его воздействия на человека, что не позволяет обоснованно планировать и достоверно оценивать эффективность защитных мероприятий.
Не менее важной проблемой является недостаточная эффективность традиционных методов защиты населения и окружающей природной среды от техногенных выбросов токсичных веществ в атмосферу. Как показали результаты вероятностных расчетов, а также анализ результатов практических исследований на Астраханском ГКМ, если эффективность использования средств индивидуальной защиты обученным персоналом превышает 90%, то для населения она не достигает 80%. Расчетная эффективность средств коллективной защиты в этих условиях, включая средства временной эвакуации,
-7-составляет около 30% для населенных пунктов, находящихся в зоне часового достижения опасных концентраций (с учетом срабатывания системы оповещения) и существенно ниже для людей вне населенных пунктов.
В связи с высокой коррозионной агрессивностью сероводородеодержа-щих сред к конструкционным материалам, особую актуальность и практическую значимость приобрели задачи обеспечения надежности оборудования и трубопроводов, включая повышение достоверности диагностирования их технического состояния, а также совершенствования коррозионного контроля и защиты [6,8,15].
В то же время, накопленный производственный опыт и результаты выполненных научных исследований свидетельствуют о том, что проблемы защиты персонала и населения могут быть решены путем внедрения эффективных методов управления техногенными рисками, включая методы профилактики возможных аварийных ситуаций, а также обоснованные и адекватно прогнозируемые активные воздействия на развитие -зтих ситуаций и их последствия [1,4,10,14,19-24].
В связи с этим, в России и других технически развитых странах активно ведутся работы по поиску эффективных решений в области повышения надежности оборудования опасных производственных объектов и управления промышленными рисками. Развитие проблематики эффективного управления рисками на объектах топливно энергетического комплекса, отличающегося повышенной химической опасностью в нашей стране связано с именами таких ученых как, В, А, Легасов, А.Н. Елохин, В.М Поляков, А.В. Из-малков, П.В. Куцый, ГА.. Одишария, Е.Е. Прусенко, А.И. Попов, О.Н. Русак, B.C. Сафонов, В.Д. Щугорев и др. [1,4,5,10,14,16,19,14-24), Однако, ввиду относительной новизны этой проблемы, ряд ее аспектов требует дополнительного развития в отечественной науке и реализации в промышленности, что и явилось объектом исследований автора.
Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы является обеспечение промышленной безопасности при добыче сероводородсодержащих газов путем создания эффективных технических решений, направленных на повышение надежности оборудования, а также методов аварийного реагирования, обеспечивающих защиту персонала и населения при возможных чрезвычайных ситуациях.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:
- анализ методов обеспечения и возможных направлений повышения уровня промышленной безопасности при добыче сероводородсодержащих газов с учетом накопленного практического опыта, а также достигнутого научно - технического уровня;
- обоснование системного подхода к выбору эффективных технических и технологических методов и средств, направленных на обеспечение промышленной безопасности на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации опасных производственных объектов добычи сероводородсодержащих газов,
- обоснование комплекса научно-технических решений, направленных на повышение надежности производственного оборудования и безопасности технологических процессов с учетом состава и физико-химических свойств агрессивных сероводородсодержащих сред;
- апробация и внедрение концепции эффективного аварийного реагирования с использованием технологических методов и технических решений, обеспечивающих активное воздействие на развитие и последствия аварийных ситуаций, связанных с выбросами сероводорода и других вредных веществ в атмосферу.
Выполненные теоретические исследования и практические результаты работы реализованы в виде:
- новых эффективных методов обеспечения промышленной безопасности на опасных производственных объектах добычи сероводородсодержащих газов, разработанных и апробированных на примере Астраханского, а
также Тенгизского и Карачаганакского серо водородсодержащих месторождении нефти и газа;
- совершенствования методов диагностирования технического состояния, повышения надежности и оптимизации коррозионной защиты оборудования;
- новых технологических методов и технических решений в области защиты персонала и населения от газовой опасности, обеспечивающих активное воздействие на развитие и последствия аварийных ситуаций;
- совершенствования норм проектирования и строительства производственных объектов на сероводородсодержащих месторождениях нефти и газа;
- требований, введенных в нормативные акты Госгортехнадзора России, включая "Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности", "Инструкцию по безопасному ведению работ при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений с высоким содержанием сероводорода" и др.
Предложенные и обоснованные в настоящей работе теоретические исследования и практические выводы могут быть использованы при обеспечении эффективной защиты промышленного персонала и населения от техногенных чрезвычайных ситуаций на предприятиях различных отраслей промышленности, связанных с эксплуатацией химически опасных производственных объектов.
По теме диссертационной работы опубликовано в открытой печати 16 научных трудов, получено авторское свидетельство СССР и патент России.
Научные положения и практические результаты работы доложены и рекомендованы к использованию в промышленной практике на научно-технических конференциях и симпозиумах, включая Межрегиональную конференцию "Касний-настоящее, будущее" (Астрахань, 1995 г.), научно -10 технический семинар "Перспективные подходы к решению проблем экологической безопасности Нижнего Поволжья в связи с разработкой и эксплуатацией нефтегазовых месторождений с высоким содержанием сероводорода1 (Астрахань, 1997 г.), научно-техническую конференцию "Проблемы нефтегазового комплекса России" (Уфа, 1998 г.), Международный конгресс "Защита 98ті (Москва, РГУ нефти и газа им И.М. Губкина 1998 г.), 3-ю научно - техническую конференцию, посвященную 70-летию РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (Москва, 1999 г.).
Основные научно- методические, технические и технологические решения в части раннего обнаружения, предотвращения и оперативной ликвидации техногенных чрезвычайных ситуаций, а также защиты персонала и населения от их последствий реализованы в проектной документации на разработку и обустройство промысловых объекто?з Астраханского, Тенгизского. Карачаганакекого и ряда других сероводородшдержащих месторождений нефти и газа, апробированы в промышленной практике и легли в основу ряда Федеральных и отраслевых нормативных документов по промышленной и экологической безопасности.
