Анализ аварийности на объектах трубопроводного транспорта (нефть, нефтепродукты)

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Безопасность жизнедеятельности
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    32,5 Кб
  • Опубликовано:
    2017-04-12
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Анализ аварийности на объектах трубопроводного транспорта (нефть, нефтепродукты)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Удмуртский государственный университет

Институт гражданской защиты

Кафедра безопасности жизнедеятельности





КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема:

Анализ аварийности на объектах трубопроводного транспорта (нефть, нефтепродукты)

Оглавление

Введение

. Классификация аварий

2. Сравнительный анализ аварийности в России и США

. Факторы устойчивости при воздействии, вызванном внешними причинами

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность исследования. Развитая система трубопроводного транспорта и его эффективная работа в настоящее время является одним из важнейших факторов, наряду с добычей и переработкой нефти, обуславливающих успешную деятельность любого нефтегазодобывающего предприятия, от деятельности которых зависит и экономика страны. В связи с этим выбранная тематика, несмотря на узкую направленность, входит в актуальное русло проблем энергетики России и обращает внимание на существующую в настоящее время проблему неэффективной эксплуатации промышленных трубопроводов в силу их высокой подверженности аварийностям.

Именно безаварийная работа системы трубопроводов позволяет доставить весь объем добытой нефти для переработки и далее до потребителя без повышения ее себестоимости. В то же время, согласно статистике, количество отказов на промысловых трубопроводах остается довольно высоким. Это связано в первую очередь с коррозионным износом трубопроводов.

Стоит отметить, что отказы на промысловых трубопроводах пересекающих водные преграды, наносят большой экономический ущерб не только из-за потерь продукта, но и сопровождаются, в большинстве случаев загрязнением окружающей среды, гибелью флоры и фауны, возникновением пожаров и даже человеческими жертвами.

Поэтому к трубопроводам предъявляются очень высокие требования, одним из которых является герметичность.

Среди условий, обеспечивающих избегание неприятных последствий аварийных отказов, важное место принадлежит своевременному и качественному проведению профилактических мероприятий.

Цель исследования: провести анализ аварийности на объектах трубопроводного транспорта (нефть, нефтепродукты).

Задачи исследования:

. Дать классификацию аварий.

2. Провести сравнительный анализ аварийности в России и США.

. Выделить факторы устойчивости при воздействии, вызванном внешними причинами.

4. Сделать выводы по проделанной работе.

1. Классификация аварий

Отказом трубопроводов промыслового сбора и транспорта продукции скважин считается нарушение работоспособности, связанное с внезапной полной или частичной остановкой трубопровода из-за нарушения герметичности трубопровода или запорной и регулирующей арматуры или из-за закупорки трубопровода.

Повреждением называется нарушение исправного состояния ПТ при сохранении его работоспособности и не сопровождаемое материальным и экологическим ущербом.

Отказы ПТ делятся на некатегорийные и категорийные, сопровождаемые несчастными случаями и пожарами.

К категорийным относятся отказы, которые расследуются в соответствии с инструкцией Госгортехнадзора России (РД 03-293-99 «Положение о порядке технического расследования причин аварий на опасных производственных объектах»). К ним относится полное или частичное разрушение объектов добычи и подготовки нефти и газа, внутрипромысловых трубопроводов, сопровождающееся или приведшее к разливу (утечке) нефти в объеме 10 и более кубометров или утечкой природного (попутного) газа в объеме 10 тысяч и более кубометров.

Все остальные отказы некатегорийные расследуются в соответствии с РД 39-132-94 «Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов» [2].

Некатегорийные отказы подразделяются по видам нарушений:

разрывы и трещины по основному металлу труб, по продольным и кольцевым сварным швам;

негерметичность по причине коррозии внутренней и внешней;

негерметичность запорной и регулирующей арматуры;

потеря герметичности трубопровода от внешних механических воздействий;

потеря пропускной способности трубопровода из-за образования закупорок.

Некатегорийные отказы ПТ подразделяются на отказы 1-й и 2-й групп.

К отказам 1-й группы относятся отказы на внутриплощадочных напорных внутри- и межпромысловых нефтепроводах на участке от дожимной насосной станции (ДНС) до центрального пункта сбора (ЦПС) или от комплексного сборного пункта (КСП) и далее до магистральных нефтепроводов.

К отказам 2-й группы относятся отказы на газопроводах, на нефтесборных трубопроводах на участке от групповой замерной установки (ГЗУ) до ДНС, а также на водоводах.

Аварийный разлив нефти (АРН) - любой сброс и поступление нефти, произошедший как в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы стихийного или иного бедствия, так и при транспортировке нефти, при строительстве или эксплуатации объекта, а также в процессе производства ремонтных работ.

Важным аспектом проблемы аварийных разливов нефти является исследование причин их возникновения. Аварийные разливы продукции скважин на объектах добычи нефти, как правило, происходят вследствие нарушения герметичности оборудования и трубопроводов. В большинстве случаев к основным факторам, способствующим возникновению аварии с разливами нефти относятся:

наличие опасных веществ - нефти и газа - в больших количествах;

проведение технологических процессов под давлением;

наличие в нефти механических примесей, обуславливающих абразивный износ оборудования и трубопроводов;

коррозионная активность составляющих сырой нефти.

Основные возможные причины и факторы, способствующие возникновению и развитию аварий на промысловых, межпромысловых трубопроводах:

·  Разлив нефти, в результате механического повреждения трубопровода и линейного оборудования;

·        Наличие блуждающих токов в грунте способствует ухудшению свойств металла стенок трубопровода, создает опасность разгерметизации нефтепровода;

·        Перекачка нефти под избыточным давлением, создает опасность разгерметизации трубопровода;

·        Пересечение трубопровода с автодорогами (воздействие нагрузок от движения автомобилей и изменение давление в грунте под автомобильными дорогами);

·        Разгерметизация трубопровода, в результате физико-химического воздействия;

·        Несоответствие качества металла и геометрических параметров труб требованиям ГОСТ, неудовлетворительное качество сварных швов, наличие циклических нагрузок при перекачке нефти, старение металла труб, укладка трубопровода в траншею в напряженном состоянии при строительстве и капитальном ремонте в итоге приведет к разгерметизации нефтепровода;

·        Частые пуски и остановки нефтеперекачивающих агрегатов, быстрые открытия и закрытия задвижек, всевозможные вибрации приводят к возникновению в трубопроводах нестационарных процессов, сопровождаемых резкими колебаниями давления, что в свою очередь может привести к разгерметизации трубопровода;

·        Разгерметизация трубопровода, в результате внешнего воздействия;

·        Разгерметизация трубопроводов, в результате землетрясения, наводнения, оползни и т.д.

 

2. Сравнительный анализ аварийности в России и США

 

Как в России, так и в США данные по аварийности на трубопроводах собираются на государственном уровне в соответствии с национальным законодательством. В нашей стране регулирующим органом выступает Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор), в США - Управление по безопасности трубопроводов и опасным материалам Министерства транспорта (Office of Pipeline Safety under the Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, PHMSA). Собираемые данными организациями статистические сведения находятся в открытом доступе [9, c.84].

На территории России проложена уникальная по протяженности и производительности система магистральных трубопроводов нефти, газа и нефтепродуктов. Несмотря на то, что данные по аварийности демонстрируют низкую вероятность возникновения аварий, приводящих к гибели людей, в настоящее время существует опасность возникновения экстренных ситуаций, связанных с эксплуатацией магистральных трубопроводов, перекачивающих нестабильные углеводородные жидкости, которые при аварийном выбросе могут образовывать облака топливно-воздушных смесей, характеризующихся способностью дрейфовать на расстояния до нескольких сотен метров с сохранением способности к воспламенению.

Одним из наиболее эффективных способов обеспечения безопасности людей является «защита расстоянием» - их удаление от опасного источника на необходимую дистанцию. После уфимской катастрофы 1989 г., унесшей жизни более пятисот человек, в СНиП 2.05.06-85* «Магистральные трубопроводы» был внесен ряд изменений, повлекших заморозку проектирования и строительства новых продуктопроводов сжиженных углеводородных газов. Таким образом, установление минимальных безопасных расстояний до объектов инфраструктуры при проектировании магистральных трубопроводов сжиженных углеводородных га- зов является одной из ключевых задач промышленной безопасности в свете государственного Плана развития газо- и нефтехимии России до 2030 г.

Важнейшей характеристикой баз данных по аварийности является «экспозиция аварийности», указывающая на статистическую устойчивость характеризующих аварийность величин и измеряемая в километро-годах. Основные сведения об источниках данных по аварийности на магистральных трубопроводах приведены в табл. 1.

 

Таблица 1

Основные характеристики баз данных по аварийности

Характеристика / страна

Общая протяженность трубопроводов, тыс. км / экспозиция, всего

Магистральные газопроводы

Магистральные нефтепроводы

Магистральные нефтепродуктопроводы

Магистральные трубопроводы сжиженных углеводородных газов (МТ СУГ)

Россия

254.5

180

52.9

21.6

1.7

США

768.8

480.8

88.8

94.8

Экспозиция наблюдения аварийности, млн км/год

Россия

3.5

2.3

0.86

0.31

0.02

США

20.0

13.0

2.0

2.8

2.2

 

Отметим, что общее число зарегистрированных аварий в базах данных по состоянию на 2015 г. составляет в России - 502 и в США - 4019. Данное различие вызвано фактом покрытия статистическими данными разных периодов: если в США сбор информации ведется начиная с 1984 г., то в России регулирующие органы начинают публиковать открытую статистику лишь с 1999 г. Помимо этого, различия в определении аварийного события в двух странах не позволяют добиться исчерпывающего сравнительного соответствия (табл. 2). Другим отличием является то, что в России преобладают сравнительно недавно введенные в эксплуатацию трубопроводы больших диаметров (более 1 м), а США характеризуются наличием разветвленной сети старых (возрастом свыше 30 лет) трубопроводов малых диаметров [7, c.16].

 

Таблица 2

Определение аварийного события в базах данных по аварийности

Характеристика / страна

Критерии определения аварии


Объем утечки, м3

Несчастный случай с летальным исходом

Пожар, взрыв

Экон. ущерб, в том числе от загрязнения окружающей среды

Другие

Газопроводы

Россия

Более 10,000

+

+

-

Повреждение или разрушение соседних объектов

США

-

+

-

Более $50,000

-

Нефте- и нефтепродуктопроводы

Россия

Более 10

+

+

+

Превышение объема утечки легкоиспаряющейся жидкости более 1 м3 в сутки

США

Более 7.9550 баррелей)

+

+

Более $50,000

-

 

Основной статистической характеристикой аварийности на магистральных трубопроводах является интенсивность аварий (табл. 3), выражающаяся в числе аварий за единицу времени на единицу длины трубопровода (как правило, за год на 1,000 км).

 

Таблица 3

Показатели аварийности российских и американских трубопроводных систем

Характеристика / страна

Количество аварий

Экспозиция наблюдения аварийности, тыс. км лет

Интенсивность аварий, в год на 1,000 км

Интенсивность аварий за последние 5 лет, в год на 1,000 км

Газопроводы

Россия (1999-2015)

313

2298

0.14

0.09

США (1993-2015)

1211

9400

0.13

0.11

Нефте- и нефтепродуктопроводы, а также МТ СУГ

Россия (1999-2015)

189

1165

0.18

0.07

США (1993-2015)

5100

0.53

0.43

 

При анализе этих данных отмечается двукратное снижение аварийности на российских магистральных газопроводах за последние 10 лет, обусловленное завершением периода врабатываемости оборудования и применением знаний прошлого опыта аварий. Следует подчеркнуть, что в силу долгосрочности процессов износа материала трубопроводов, основной вклад в причины аварийности вносят непредсказуемые внешние природные и антропогенные воздействия. Ввиду природно-климатических различий российские магистральные трубопроводы отличаются повышенными энергетическими затратами, что повышает риск аварийности объектов и травматизма персонала. Однако в последние годы показатель интенсивности аварий на магистральных трубопроводах как России, так и США стабилизировался на отметке 0.1 аварий в год на 1000 км для газопроводов и около 0,1-0,4 аварий в год на 1000 км для нефте- и нефтепродуктоводов. Данные по летальному травматизму при авариях приведены в табл. 4.

 

Таблица 4

Летальные исходы при авариях на российских и американских трубопроводных системах

Характеристика / страна

Количество аварий с гибелью людей, штук

Количество погибших при авариях, чел.

Условная вероятность аварий с гибелью людей

Частота гибели людей при авариях, чел. в год на 1000 км

Газопроводы

Россия (2000-2015)

11

15

0,04

0,007

США (1993-2015)

23

42

0,02

0,005

Нефте- и нефтепродуктопроводы, а также МТ СУГ

Россия (2000-2015)

11

14

0,06

0,012

США (1993-2015)

26

39

0,01

0,008

 

На рисунках 1, 2 показано распределение аварий на магистральных газо- и нефтепроводах, а также нефтепродуктоводах по причинам их возникновения. Как следует из данных, для магистральных газопроводов России наиболее типичны аварии, вызванные коррозией (49%) и дефектами оборудования или матери- ала (32%), в США эта причина является главной, на нее приходится 27% всех аварий. Что касается аварий на нефтепроводах, то в России подавляющей (60% случаев) причиной является внешнее воздействие, в то время как в США - дефекты оборудования или материала (26%), коррозия (24%) и внешнее воздействие (20%) [10, с.95].

 

Рис. 1. Распределение числа аварий на магистральных газопроводах в зависимости от причин их возникновения (%):

 

- внешнее воздействие; 2 - дефекты оборудования или материала; 3 - коррозия; 4 - природное воздействие; 5 - ошибочные действия персонала; 6 - другое

 

Рис. 2. Распределение числа аварий на магистральных нефте- и нефтепродуктопроводах в зависимости от причин их возникновения (%):

1 - внешнее воздействие; 2 - дефекты оборудования или материала; 3 - коррозия; 4 - природное воздействие; 5 - ошибочные действия персонала; 6 - другое

авария трубопровод безопасность зарубежный российский

3. Факторы устойчивости при воздействии, вызванном внешними причинами

 

Согласно зарубежным данным по аварийности на трубопроводных системах, именно толщина стенки и глубина залегания - доминирующие факторы устойчивости при воздействии, вызванном внешними причинами [9, c.84].

В частности, повышенная толщина позволяет выдерживать механическое воздействие многих видов землеройной техники, а большая глубина затрудняет доступ к трубопроводу. Очевидно, что увеличение толщины стенки будет основным фактором, снижающим риск разрушения трубопровода под действием внутреннего давления за счет большего запаса прочности. Так, согласно статистике, при толщине стенки менее 5 мм основной причиной утечек считается внешнее воздействие (более 60% случаев). При увеличении толщины стенки вклад фактора внешнего воздействия снижается до 20-25%, а при толщине стенки 10 мм и более частота утечек по причине внешнего воздействия снижается в 15-30 раз.

Анализируя риск гибели людей (расчет зон поражения), эффективность инженерных сооружений оценивают путем уменьшения радиуса пролива нефти (максимального приближения края горящего пролива к объектам). При оценке влияния этих сооружений на экологический риск предполагают, что их наличие исключает попадание нефти в водные объекты, тем самым существенно уменьшая компенсационные выплаты за загрязнение окружающей среды.

Для оценки достаточности компенсирующих мероприятий применяют методологию анализа риска (для объектов с присутствием людей) и экологического ущерба (для водных объектов).

Порядок оценки для объектов с присутствием людей:

) рассчитывают риски для участка ненормативного сближения без компенсирующих мероприятий;

) полученное значение риска удовлетворяет требованиям [1] - компенсирующие мероприятия не требуются;

) значение риска не удовлетворяет требованиям [1] - рассчитывают риск с учетом различных компенсирующих мероприятий (увеличение толщины стенки и заглубления трубопровода, инженерные мероприятия). По результатам данных расчетов определяют необходимый перечень компенсирующих мероприятий для участка ненормативного сближения: увеличение толщины стенки и заглубления трубопровода, применение инженерных мероприятий, либо мероприятий в комплексе.

Порядок оценки для водных объектов:

) рассчитывают ожидаемый экологический ущерб для участка ненормативного сближения без компенсирующих мероприятий;

) полученное значение ожидаемого экологического ущерба соответствует низкой степени риска [8] - компенсирующие мероприятия не требуются;

) значение ожидаемого экологического ущерба не соответствует требованиям низкой степени риска [8] - рассчитывают ожидаемый экологический ущерб с учетом инженерных компенсирующих мероприятий, не допускающих попадание нефти в водные объекты.

Результаты данных расчетов подтверждают достаточность применения инженерных мероприятий. Для оценки достаточности компенсирующих мероприятий при прокладке магистрального нефтепровода на ненормативном сближении с населенными пунктами, железными и автомобильными дорогами, садами, промышленными зонами используют расчет индивидуального риска гибели человека [6, с.59].

За последние 12 лет на трубопроводах США произошло 525 серьезных аварий, в результате которых 200 человек погибли, 747 получили ранения, материальный ущерб достиг 539 млн. долл. Среди недавних примеров - разлив нефти в г. Маршалл, штат Мичиган в июле 2010 г., взрыв газотранспортной системы в г. Сан-Бруно, штат Калифорния в сентябре 2010 г. и взрыв газораспределительной системы в г. Остин, штат Техас в январе 2012 г.

В течение последнего десятилетия Управление по безопасности трубопроводов и опасным материалам Министерства транспорта США потребовало от операторов трубопроводов реализации ряда программ по безопасности, нацеленных на существенное снижение угроз на трубопроводных системах страны. Осуществляется Программа управления целостностью - Integrity Management Program (IMP), направленная на выявление и предотвращение нарушений в работе трубопроводов. Было принято более 1400 правоприменительных мер против операторов трубопроводов, наложено более 3 млн. долл. гражданско-правовых санкций [9, c. 84].

Для обеспечения высоких стандартов безопасности трубопроводной системы США бюджет 2014 г. предлагает реформы, связанные с увеличением финансирования и пересмотром программы безопасности трубопроводов Департамента транспорта. В настоящее время обследованием 4,2 млн. км трубопроводов занимаются 135 инспекторов [9, c.84].

 

Таблица 5

Безопасные расстояния и другие законодательно установленные способы обеспечения безопасности при прокладке магистральных трубопроводов на густонаселенных территориях в США

Тип трубопровода

Газопроводы

Нефте- и нефтепродуктопроводы, МТ СУГ

Классификация территорий

Деление территорий вдоль магистрального трубопровода на 4 класса по плотности застройки

-

Требования по безопасным расстояниям

Не установлены

15 м от жилых домов, промышленных зданий и мест скопления людей

Способы обеспечения безо- пасности при прокладке трубопроводов на густонаселенных территориях

Ограничение уровня расчетных кольцевых напряжений величиной 0,72÷0,4 от нормативного предела текучести металла трубы. Уменьшение расстояния между за- движками (с 16 до 4 км). Увеличение глубины заложения/ высоты засыпки. Ограничение рабочего давления

Требование по соблюдению безопасных расстояний (15 м) может быть отменено при дополнительном заглублении МТ на 0.3 м

Нормативные документы

Pipeline Safety Regulations - 49CFR Parts 190, 191, 192, 193, 194, 195, 198 and 199, revised as of October 1, 2011, U.S. Department of Transportation, Research and Special Programs Administration, Washington, D.C.

 

В таблице 5 приведена общая информация по безопасным расстояниям при прокладке магистральных трубопроводов на густонаселенных территориях в США.

 

 

Заключение


В результате проделанной работы нами был проделан анализ аварийности на объектах трубопроводного транспорта (нефть, нефтепродукты).

При эксплуатации промышленных трубопроводов (водоводы высокого давления, нефтесборные коллектора, напорные и магистральные трубопроводы и т.д.) существует актуальная проблема в том, что при порыве трубопроводов происходит загрязнение окружающей среды, которое в свою очередь влечет за собой огромные экологические штрафы и затраты на ликвидацию последствий аварии со стороны эксплуатирующего предприятия. А так же существенный урон экологии.

Особое место занимают порывы на переходах трубопроводов через реки и озера, а так же порывы в пойменной зоне водных объектов. Порывы трубопроводов на водных объектах гораздо опаснее порывов на наземной части тем, что многократно увеличивается площадь загрязнения, время и средства на локализацию зоны загрязнения и ликвидацию последствий аварии, а так же наносится более серьезный вред окружающей среде. Ежегодно в бассейны рек и водоемы попадают сотни тысяч тонн нефти, в результате на воде образуется тонкая пленка, препятствующая газообмену. Основная задача при ликвидации последствий аварийных разливов нефтепродуктов на водной поверхности - ни при каких обстоятельствах не допустить загрязнения береговой полосы, так как в этом случае затраты на ликвидацию последствий аварии возрастают многократно.

Сложность устранения аварийных разливов на водных поверхностях заключается в том, что возникает необходимость привлечения дорогостоящего оборудования и спецтехники (моторные лодки, боновые заграждения, нефтесборное оборудование и техника). Дополнительная сложность заключается (в большинстве случаев) в отсутствии подъездных путей для спецтехники.

Не стоит также забывать о том, что пластовая вода (сеноман) полностью растворяется в воде (в отличие от нефти) и приводит к гибели растительного и животного мира

 

Список литературы


1.   Федеральный закон от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» // Собрание законодательства Российской Федерации. 2008. №30. Ст. 3579.

2. РД 39-132-94 «Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов».

3.      РД 03-293-99 «Положение о порядке технического расследования причин аварий на опасных производственных объектах».

4.   СП 34-116-97 «Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтегазопроводов».

5.      ВСН 005-88 «Строительство промысловых стальных трубопроводов».

.        Лисанов М.В. и др. Анализ риска магистральных нефтепроводов при обосновании проектных решений, компенсирующих отступления от действующих требований безопасности // Безопасность труда в промышленности. - 2010. - №3. - С. 51-59.

.        Лисанов М.В. и др. Анализ российских и зарубежных данных по аварийности на объектах трубопроводного транспорта // Безопасность труда в промышленности. - 2010. - №7. - С. 16- 22.

.        Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах. Сер. 27. Вып. 1. М.: Промышленная безопасность, 2005. 118 с.

.        Олейник А.П. Сравнительный анализ аварийности на объектах трубопроводного транспорта в России и США // Вестник РУДН. - №4. - 2016. - с.84-90.

.        Савина А.В. Анализ риска аварий при обосновании безопасных расстояний от магистральных трубопроводов сжиженного углекислого газа до объектов с присутствием людей: дисс. ... канд. техн. наук. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2013.

Похожие работы на - Анализ аварийности на объектах трубопроводного транспорта (нефть, нефтепродукты)

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!