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:
- Планирование и организация анализа опасностей и риска аварии, сбор сведений об анализируемом опасном объекте.
- Идентификация опасностей аварии на объекте.
- Оценка риска аварий на опасном производственном объекте.
- Установление степени опасности аварий на ОПО или установление наиболее аварийно-опасных компонентов ОПО.
- 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.
