Установление корреляционных зависимостей и статистическое моделирование на объектах газодобычи

Введение

Актуальность заданного направления формируются на пересечении двух векторов: экономической эффективности и промышленной безопасности отрасли добычи газа.

Первый вектор формируется на основании статистических данных Росстата [1], Минэнерго [2], АЦ при Правительстве Российской Федерации [3, 4] в динамике последнего десятилетия [2010/2020]:

• добыча природного газа (с учётом газового конденсата) в исследуемом периоде увеличилась на 8,3 % [2010 ‒ 641 млрд м³ / 2020 ‒ 694 млрд м³];
• за исследуемый период количество газодобывающих организаций увеличилось на 31,3 % [2010 ‒ 198 / 2020 ‒ 260];
• добыча углеводородов (в т.ч. природного газа) в исследуемом периоде в среднем составляет 70,7 % в добывающей отрасли Российской Федерации.

Таким образом, статистические данные указывают на положительную динамику в газодобывающей отрасли, более того, современная кризисная ситуация в энергетической сфере Европейского Союза [3] является потенциальным драйвером развития добычи газа и достижения целей, зафиксированных в Генеральной схеме [5] ‒ достижение добычи газа 878 млрд м³ (до 2035 года).

Крупный пожар на заводе по подготовке газового конденсата ПАО «Газпром» в 28 км от Нового Уренгоя, произошедшего 5-6 августа 2021 [6], привёл к технологическим (снижение суточной мощности транспорта природного газа по МГ в 2 раза [7, 8]) и экономическим (рост цен на 6% на рынке Европейского Союза [9]) последствиям. Данный аварийный случай иллюстрируют второй обозначенный выше вектор развития газодобывающей отрасли ‒ вектор промышленной безопасности. Аварии и аварийные случаи на объектах газодобычи несут не только технологические и экономические потери и нарушения в нормальных режимах функционирования, но и могут привести к тяжелым последствиям: смерть и ранения обслуживавшего персонала, загрязнение окружающей среды, прочее [10].

Основная часть

С целью выявления аварийных ситуаций в газодобывающей отрасли выполнили соответствующие статистические исследования в динамике последнего десятилетия [2010/2020] (по данным Ростехнадзора), в ходе которых получены основные ведомости по характеру, обстоятельствам и причинам аварий и аварийных ситуации в газодобыче, частота возникновения которых продемонстрирована на рисунке 1.

Рис. 1. Статистический анализ аварий в газодобыче и смежной отрасли (нефтедобыче) по частоте возникновения в динамике в динамике последнего десятилетия [2010/2020] (по данным Ростехнадзора)

Рис. 2. Основные причины аварий в газодобыче и смежной отрасли (нефтедобыче) по медианному срезу в динамике в динамике последнего десятилетия [2010/2020] (по данным Ростехнадзора)

Полученные данные в медианном срезе коррелируются с аналогичными данными, что свидетельствует о правильности статистической выборки и отсутствия действенного решения по снижению данных причин аварий и аварийных ситуаций. Также следует отметить низкую динамику аварий непосредственно в отрасли добычи газа в сравнении со смежной отраслью добычи нефти: при медианном значении количества аварий для нефтегазодобывающей промышленности в исследуемом десятилетнем периоде в 14 аварий/год, аналогичный показатель для газодобывающей промышленности составил 2 аварии/год, следовательно ‒ 14,3%, что указывает на сниженный риск аварийных нарушений в функционировании объектов добычи газа, в сравнении с фоновыми показателями отрасли в целом.

Аналогичные результаты получены и для количественного параметра смертельно травмированного персонала, привлекаемого в нефтегазодобычу ‒ рисунок 3, согласно анализу которых газодобыча демонстрирует более низкие показатели в сравнении с фоновыми показателями отрасли в целом.

Рис. 3. Статистический анализ смертности в нефтегазодобыче в динамике в динамике последнего десятилетия [2010/2020] (по данным Ростехнадзора [13]): левая ось для фоновых отраслевых значений, правая ‒ для значений газодобычи

Наиболее частой причиной летальности привлекаемого технологического персонала является разрушение технологического оборудования и коммуникаций (средний показатель ‒ 19%) и прочие нарушение норм промышленной безопасности (средний показатель ‒ 33%). Данные показатели демонстрируют коррелятивное сходство с анализом частоты возникновения причин аварий (рисунок 2): наибольшую частоту повторений получили аварии с открытыми фонтанами и выбросами, что приводит к наиболее частому проявлению причины летальности привлекаемого технологического персонала вследствие разрушения технических устройств.

Также стоит отметить, что медианный фоновый показатель летальности нефтегазодобывающего сектора нефтегазовой отрасли в исследуемом десятилетнем периоде имеет значение 13 смертей/год, в то время как для газодобычи данный показатель составляет 0 смертей/год, что указывает на более низкие риски в профессиональной деятельности газодобытчиков в сравнении с персоналом нефтедобычи.

В рамках статистических исследований аварийности на объектах газодобычи целесообразно определить корреляционные зависимости с экономическими показателями отрасли, которые проиллюстрированы на рисунках 4-7.

Рис. 4. Статистический анализ показателей экономического ущерба, вследствие наступления аварий и авариных ситуаций в газодобыче и смежной отрасли (нефтедобыче) в динамике последнего десятилетия [2010/2020] (по данным Ростехнадзора [13])

Рис. 5. Коррелятивный анализ аварийности в газодобыче и смежной отрасли (нефтедобыче) и добычи газа в динамике последнего десятилетия [2010/2020] (по данным Ростехнадзора [13] и Минэнерго [2])

Рис. 6. Коррелятивный анализ показателей добычи и экономического ущерба, вследствие наступления аварий и авариных ситуаций в газодобыче и смежной отрасли (нефтедобыче) в динамике последнего десятилетия [2010/2020] (по данным Ростехнадзора [13] и Минэнерго [2])

Рис. 7. Коррелятивный анализ показателей экономического ущерба, вследствие наступления аварий и авариных ситуаций разных типов в газодобыче и смежной отрасли (нефтедобыче) в динамике последнего десятилетия [2010/2020] (по данным Ростехнадзора [13]

Заключение

Данные на рисунках 4-7, свидетельствуют о следующих аналитических зависимостях:

• экономический ущерб от наступления аварий и аварийных случаев в большей степени коррелируется с фоновыми значениями нефтегазодобывающей отрасли в целом, нежели с аналогичными сравниваемыми параметрами для газодобычи, что указывает на относительно низкое влияние аварийности в добыче природного газа на экономические потери в отрасли;
• аварийность в нефтегазодобывающей отрасли коррелируется с добычей природного газа: снижение частоты аварий и аварийных случаев характерно для периода с высокой годовой газодобычей, и наоборот;
• производной от частоты аварийности в нефтегазодобывающей отрасли является соответствующий экономический ущерб, который также демонстрирует высокую степень коррелятивности: низкие параметры экономических потерь, вызванных отраслевой аварийностью характерны для периодов с высокой годовой газодобычей, и наоборот;
• наибольшую коррелятивную сходимость по параметру экономического ущерба имеют аварии, вызванные фонтанированием и выбросом добываемых углеводородов и прочих нарушений нормального функционирования технологического оборудования и коммуникаций нефтегазодобывающей отрасли.

Таким образом, в ходе статистических исследований аварийности на объектах газодобычи приходим к резюмирующему суждению, применимому для разработки дополнительных мероприятий по обеспечению промышленной безопасности ‒ необходимо осуществить поиск и разработку действенных решений, направленных на профилактику и предотвращение аварий, вызванных фонтанированием и выбросом добываемых углеводородов, которые происходят наиболее часто и имеют последствия: высокий уровень летальности и экономического ущерба.