Анализ методик обеспечения безопасной эксплуатации объектов нефтегазового комплекса

Аварии на предприятиях нефтегазовой отрасли – это серьезная проблема, которая может иметь негативные последствия как для окружающей среды, так и для жизни и здоровья людей. Подобные чрезвычайные ситуации часто происходят из-за различных внутренних опасных факторов, таких как разгерметизация и разрушение технических устройств, ошибки персонала, нарушение требований безопасности и выполнения опасных работ. Опасность аварий на промышленных объектах нефтегазовой отрасли присутствует всегда, поэтому важно предпринимать меры для их предотвращения. Это позволит не только избежать серьезных экологических и социальных последствий, но и сэкономить значительные средства, которые могут быть потеряны из-за аварий.

Особое внимание следует уделить предупреждению аварий на стадии образования дефекта. Например, аварии на технологических трубопроводах являются одной из основных причин инцидентов в нефтегазовой отрасли. Анализ причин и последствий таких аварий позволяет выявить основные источники рисков, такие как состояние оборудования, коррозия, утончение толщины стенок, нарушение требований безопасности и человеческий фактор. Одним из ключевых аспектов обеспечения безопасности на производственных объектах является предотвращение разгерметизации трубопроводов. Этот процесс может привести к серьезным последствиям, включая утечку опасных веществ, пожары и взрывы. Для предотвращения разгерметизации необходимо применять современные методики и технологии, а также проводить регулярные проверки и обслуживание оборудования. Существует ряд нормативных документов для обеспечения производственной безопасности на объектах нефтегазового комплекса, в частности ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», утверждены новые федеральные нормативные акты, содержащие методики анализа опасностей и оценки риска аварий.

Одной из таких методик является система мониторинга и контроля состояния оборудования, которая позволяет оперативно выявлять и устранять потенциальные угрозы. Ростехнадзор утвердил нормативные положения, которые используются для оценки риска аварий на опасных производственных объектах. Основным документом в этом списке являются «Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах» (от 03.11.2022 № 387). Здесь изложена методологическая база для анализа риска, перечислены основные этапы этого анализа, формулы расчета составляющих риска и даны характеристики разных методов анализа риска. В отличие от подобного документа от 2016 г. здесь при расчете показателей риска предлагается проводить учет людей на опасных объектах и близлежащей территории путем отнесения их к группам и подгруппам. В связи с этим условием произошли и изменения в формулах. Изменились и отдельные частоты аварийных выбросов [1].

Кроме этого документа предлагается:

• «Методика оценки риска аварий на опасных производственных объектах нефтегазоперерабатывающей, нефте- и газохимической промышленности» от 29.06.2016 № 272. В руководстве содержится количественная оценка риска аварии на ОПО нефтегазоперерабатывающей, нефте- и газохимической промышленности, показываются примеры построения обновленных версий деревьев событий по сравнению со старой версией, расчет истечения и массы выброса опасных веществ, основных составляющих риска [2];
• «Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей» от 28.11.2022 № 412. Здесь даются рекомендации по определению параметров взрыва ТВС с использованием параметрической модели, рекомендации по определению параметров взрыва ТВС с использованием одномерной газодинамической модели, рассматриваются соотношения вычислительной гидродинамики для расчета рассеяния и взрыва в 3-мерном пространстве [3];
• Методика оценки риска аварий на опасных производственных объектах магистрального трубопроводного транспорта газа от 22.12.2022 № 454. В руководстве приводится расчет показателей риска линейной части и площадочных сооружений, ранжирование опасности магистральных нефтепроводов и магистральных нефтепродуктопроводов [4];
• Методика оценки риска аварий на технологических трубопроводах, связанных с перемещением взрывопожароопасных газов от 28.11.2022 № 410. В данном документе определятся область распространения: технологические трубопроводы и эстакады, транспортные пути перевозки газообразных ОВ [5];
• Методика анализа риска аварий на опасных производственных объектах нефтегазодобычи от 10.01.2023 № 4. Здесь рассчитываются последствия и компоненты риска аварий на сухопутных объектах нефтегазодобычи, в том числе для промысловых трубопроводов, приводится методика для оценки последствий физического взрыва при разгерметизации газопровода [6];
• Методика анализа риска аварий на опасных производственных объектах морского нефтегазового комплекса от 10.02.2023 № 51. В документе не только даются общие рекомендации по оценке риска аварий, но и конкретизируются цели проведения такой оценки, детали и ограничения по планируемой процедуре оценки, перечисляются показатели риска аварий, выделяются типовые сценарии аварий [7];
• «Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ» от 02.11.2022 № 385. Настоящее руководство содержит рекомендации к расчетам зон аварийного распространения опасных веществ в атмосфере при оценке риска аварий для обеспечения требований промышленной безопасности при проектировании, строительстве, капитальном ремонте, техническом перевооружении, реконструкции, эксплуатации, консервации и ликвидации опасных производственных объектов, на которых возможны случаи выброса ОВ в атмосферу. Здесь приводится алгоритм расчета распространения ОВ в атмосфере при аварийном выбросе, основанный на модели рассеяния «тяжелого» газа, реализуется модель струевого истечения [8].

В соответствии с методическим руководством по моделированию распространения аварийных выбросов исследователи, работающие в этой области, создают различные сценарии развития аварийной ситуации на гипотетическом технологическом трубопроводе в результате его разгерметизации. Благодаря смоделированным ситуациям специалисты способны определить участки трубопровода, наиболее подверженные внешним и внутренним воздействиям, которые впоследствии могут привести к аварийным ситуациям [10, с. 183-187; 12].

Работы по моделированию процесса разгерметизации трубопровода состоят из нескольких этапов:

1. Планирование и организация анализа опасностей и риска аварии, сбор сведений об анализируемом опасном объекте.
2. Идентификация опасностей аварии на объекте.
3. Оценка риска аварий на опасном производственном объекте.
4. Установление степени опасности аварий на ОПО или установление наиболее аварийно-опасных компонентов ОПО.
5. Разработка рекомендаций по снижению аварий на ОПО.

Указания по составлению подобных сценариев носят рекомендательный характер, так как единой методики в этой области еще не существует. Но специалисты в этой области разработали примерный алгоритм составления подобных сценариев для оценки риска на ОПО [9, с. 729-736; 13, с. 46-66]:

• определить участок или промышленный объект, внутреннее и внешнее воздействие на который может привести к аварии;
• установить возможные ситуации, которые способны привести к аварии;
• выявить потенциальные явления, которые могут возникнуть в ходе воздействия событий аварии на конкретный объект;
• определить варианты гипотетических исходов аварии исходя из причин, вызвавших ее;
• проанализировать полученные данные и составить логическую цепочку возникновения аварии и развития её последствий.

Для проектирования 3D – моделей применяется программное обеспечение FlowVision. Для моделирования сценариев воспламенения и токсического выброса на суше используется программа FLACS. Чтобы оценить воздействие опасных или вредных веществ на промышленный объект, можно обратиться к российскому программному комплексу «TOXI+Risk». Для моделирования последствий аварий и угроз, способствующего изучению цепочки событий от самой аварии до ущерба, применяется Phast Lite [11].

Как мы видим, комплекс руководств по безопасности Ростехнадзора включает в себя методики для выявления рисков различного направления – от аварий до пожаров. Указанные методики используются для качественной или полуколичественной оценки риска и предлагают алгоритмы расчетов:

• дрейфа облака тепловыделяющих сборных блоков, являющегося наиболее опасным сценарием выброса сжиженного углеводородного газа (СУГ), с учетом метеоусловий, оказывающих существенное влияние на дисперсию газовых облаков;
• истечения и дисперсии аварийного выброса опасных веществ из протяженных трубопроводов различного назначения или при открытом фонтанировании из нефтегазовых скважин;
• термодинамических показателей облаков вредных веществ при аварийном выбросе сниженного углеродного газа и нестабильных жидкостей;
• риска взрыва для замкнутых, полузамкнутых объектов с применением методов вычислительной гидродинамики.

Таким образом, существующие методики обеспечения безопасной эксплуатации объектов нефтегазового комплекса позволяют выявить уязвимые места и разработать эффективные меры по предотвращению аварий и несчастных случаев. Профессиональный подход к этому вопросу не только обеспечивает безопасность персонала и окружающей среды, но и способствует повышению эффективности производственных процессов и улучшению репутации компании. Программные комплексы, применяемые для моделирования риска аварий в нефтегазовой отрасли, позволяют сформировать точное видение последствий аварийной ситуации и осуществить корректный прогноз ее развития. Грамотное применение программ дает возможность приблизить полученную модель к реальной ситуации и учесть все параметры анализа.