книги / Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

удельных показателей риска по всей длине участка (обычно длина участка 1-3 км).

При оценке последствий аварий используются известные модели истечения несжимаемой жидкости (нефтепродуктопроводы), двухфазного истечения (трубо­ проводы для перекачки широкой фракции легких УВ, аммиакопроводы) и газодинамики (газопроводы).

Так, при гидравлическом расчете объемов утечки жидкого продукта используются следующие предположения.

Количество нефти, которая может вытечь при аварии, является вероятностной функцией, зави­ сящей от случайных параметров:

• места расположения и площади дефектного отверстия;

•интервала времени с момента возникновения аварии до остановки перекачки: от 3-20 мин для крупных разрывов и до нескольких часов для малых утечек, которые трудно зафиксировать приборами на НПС;

•продолжительности истечения нефти с момента остановки перекачки до закрытия задвижек;

•времени прибытия аварийно-восстановительных

бригад (от десятков минут до нескольких часов) и эффективности мер по локализации аварии.

Остальные параметры и условия перекачки (диаметр нефтепровода, профиль трассы, характе­

РД «Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах»

РД «Методика определения ущерба окру­ жающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах»

СТО РД Газпром 39-1.10-084-2003 «Ме­ тодические указания по проведению ана­ лиза риска для опасных производствен­ ных объектов газотранспортных предпри­ ятий ОАО "Газпром"»

РД 03-409-01 «Методика оценки послед­ ствий аварийных взрывов топливно­ воздушных смесей»

Методика оценки последствий химиче­ ских аварий (методика «ТОКСИ»)

ССБТ. ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля»

М етодологические основы оценки состояния экологической безопасности нефтяных и газовых трубопроводов (в рам ках процедуры декларирования промышленной безопасности ОПО)

В общем случае потери в производственной и непроизводственной сферах жизнедеятельности человека и вред окружающей природной среде проявляются не только в результате аварии, но

ипри штатной эксплуатации опасного производ­ ственного объекта (ОПО). Поэтому полный (здесь

идалее сознательно ограничивается предметная область исследования и исключаются из рассмот­ рения финансовые риски предприятий) риск R эксплуатации ОПО количественно может быть оценен математическим ожиданием ущерба Y при функционировании объекта:

Чтобы подробнее раскрыть наиболее значимые составляющие полного риска R эксплуатации ОПО и установить меру опасности причинения экологического вреда человеку и природе, опре­ делим событие Вк как причинение к-ro вреда у* человеку и окружающей природной среде при эксплуатации ОПО

Тогда формулу (1.9) можно представить как

где Р(Вк) — вероятность события Вк.

Полный риск R в формуле (1.10) полезно разбить на две составляющие — риск аварии Ra и сумму ущербов при штатной эксплуатации ОПО R u m m , т. е.:

где Р(В,) — вероятность причинения /-го вреда у, человеку и окружающей природной среде при ава­ рии на ОПО, а у — размер j -го среднего вреда,

причиняемого человеку и окружающей природной среде при штатной эксплуатации ОПО (в частности, сюда относятся платы за загрязнение окружающей среды у и вред, наносимый здоровью человека

вследствие профессиональных заболеваний, у

при нормативном функционировании предприятия).

Для упрощения дальнейшего изложения риск травмирования персонала включен в риск аварии, поэтому выражение (1.11) можно представить для наглядности в виде системы:

R = R 7L + К ш ат

У, (1.12)

/=1

^штатн —У эко Умен •••

Например, оценка величины уэк0 на стадии

проектирования производится с помощью процедуры ОВОС (оценка воздействия предполагаемой дея­ тельности на окружающую среду), а на стадии эксплуатации — с помощью действующих норма­ тивно-разрешительных документов предприятия (томов предельно допустимых выбросов загрязни­ телей в атмосферный воздух, предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты и лимитов размещения отходов).

Оценка же величины Ra как на этапе проекти­ рования, так и на этапе эксплуатации ОПО про­ изводится в рамках процедуры декларирования промышленной безопасности ОПО.

Специфика технологии трубопроводного транс­ порта накладывает существенный отпечаток на тот факт, что состояние экологической безопасности нефтяных и газовых трубопроводов определяется главным образом возможностью причинения при аварии максимального единовременного вреда окружающей среде. Поэтому подробнее остано­ вимся на основных методах оценки риска аварии Ra. Для этого сначала определим событие при­ чинения /-го вреда у, человеку и окружающей природной среде при аварии на ОПО Bt:

где событие А — авария на ОПО (нерасчетное

внезапное высвобождение энергии); событие С, — реализация аварии по /-му сценарию,

Так как события А и С, являются совместными,

искомая вероятность события, связанного с причи­ нением /-го вреда у, человеку и окружающей при­ родной среде при аварии на ОПО, определяется как

P(Bt) = Р ( А п С ,) = Р{А)- Р(С\А). (1.14)

Подставив выражение (1.14) в формулу (1.12), получим для риска аварии Ra.

ожидаемые последствия аварии.

Оценка причинных составляющих в риске аварии (нахождение в выражении (1.15) первого члена)

производится в настоящее время с использованием статистических данных по аварийности, методов анализа «дерева отказа» и имитационного моделиро­ вания происшествия в человеко-машинной системе.

Оценка ожидаемых последствий аварии на ОПО (т. е. нахождение в выражении (1.15) второго члена) базируется главным образом на анализе «дерева событий». Определение собственно воз­ можных последствий аварии является в настоящее время достаточно изученным вопросом с хорошо разработанным методическим аппаратом.

На рис. 1.18 представлен алгоритм расчета аварийных утечек нефти.

Образование свища с условной вероятностью/,,

^Время остановки перекачки и начала закрытия задвижек /, (мин) с условной

^вероятностью/

Объем истечения нефти в напорном режиме Vй

Разгерметизация трубопровода

ш

3

'"Объем истечения нефти в самотечном режиме Vе с вероятностью/. (%)

успешных/неуспешных ^действий АВБ___________________

Общая масса утечки нефти Г

Определение потерь нефти V

По статистике, с точки зрения масштабов пора­ жения людей и разрушения материального обору­ дования наибольшую опасность представляют сценарии аварий на «высокой стороне» КС, свя­ занные с разрывом труб, фасонных элементов или арматуры на узлах подключения компрессорных цехов к соответствующим магистралям, на всасы­ вающем и нагнетательном шлейфах, а также на надземной технологической обвязке газоперека­ чивающих агрегатов.

Поражающими факторами при авариях, как и на магистральных газопроводах, являются: бари­ ческое воздействие воздушной ударной волны, вызванной расширением сжатого газа, и термическое воздействие пожара при загорании газа.

Для вычисления и построения полей потенци­ ального риска на реальной картографической основе вся территория КС разбивается как координатная сетка с началом координат в некоторой точке О и характерными размерами ячеек (Ах, А,,) — (х„,ут); п= 1, ..., N; т=1, ..., М. Каждому выделенному опасному объекту (узел подключения, подземные трубопроводы, агрегаты воздушного охлаждения, пылеуловители, надземная технологическая обвязка газоперекачивающего агрегата и др.) или его эле­ менту присваиваются соответствующие координаты (Xj; у,), а элементарным участкам трубопроводов — координаты начала и конца участка, а также угло­ вая координата у'„ определяющая направление истечения газа со стороны предшествующего или последующего линейного перегона для сценария полного отказа отключающей арматуры и обратных клапанов.

Для каждого идентифицированного элемента системы / (/ = 1, У) проводится обоснование ожидаемой частоты возникновения аварийных разрывов (ki, год"1), причем как с загоранием, так и без загорания газа, параметров ударных воздуш­ ных волн и т. п., сценариев развития пожаров (интенсивности истечения газа, конфигурации пламени) и расчет масштабов действия поражающих факторов. После чего проводится расчет распре­ деления по территории потенциального риска (/?,) для людей от каждого из выделенных элементов.

В силу принятой независимости возникновения аварий на выделенных опасных элементах инте­ гральное значение риска для конкретной точки территории (х„;ут) со стороны всех опасных объектов (элементов) определяется как

где у — доля времени пребывания человека (груп­ пы людей) в рассматриваемой точке в течение года.

Наибольший риск аварий существует на участках, имеющих лупинги, подводные переходы, пересе­ чения с другими трубопроводами, автомобильными

ижелезными дорогами, линиями электропередачи,

атакже на участках с наличием запорной арматуры, участках, проходящих вблизи населенных пунктов (врезки с целью хищения нефтепродуктов и ущерб населению) и объектов повышенной хозяйствен­ ной деятельности. Результаты получены при дек­ ларировании промышленной безопасности МН, обслуживаемого Ярославским управлением МН

ОАО «Верхневолжские нефтепроводы» ОАО «АК "Транснефть"».

В табл. 1.69 приведены расчеты частоты утечек более 1, 100, 500, 1000 и 5000 т на всей линейной части (875 км), которые можно использовать при разработке планов по ликвидации аварийных раз­ ливов нефти в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 613 от 21.08.2000.

Экспертиза деклараций промышленной безопас­ ности, а также специальные расчеты с использова­ нием численного моделирования показывают, что аварии на площадочных сооружениях магистраль­ ных трубопроводов (за исключением морских терминалов) не являются реальным источником чрезвычайных ситуаций с поражением населения и существенным экологическим ущербом. Основ­ ной риск аварий и чрезвычайных ситуаций на магистральных трубопроводах связан с авариями на линейной части.

Таблица 1.69

Частота возникновения утечки выше заданного уровня (без учета действий

аварийно-восстановительных сил (АВС) по сбору нефти)

1.1.3. Разливы нефти в резервуарных парках и на нефтебазах

С момента добычи нефти и газового конден­ сата на промыслах до непосредственного исполь­ зования у конечного потребителя нефтепродук­ ты подвергаются более чем 20 перевалкам, при этом 75 % всех потерь приходится на испарение и 25 % — на аварии и утечки. Потери нефтепро­ дуктов на складах, нефтебазах, предприятиях нефтепереработки и других объектах офици­ ально по нормам не должны превышать 3 % от оборота, в действительности же эта цифра гораз­ до больше.

Возможные источники разливов на нефтебазах:

•резервуары хранения нефтепродуктов;

•железнодорожные и автоцистерны;

•сливоналивные устройства;

•бензобаки заправляющихся автомобилей;

•аппаратура и технологическое оборудование, расположенное на открытых площадках;

•помещения, в которых установлены аппараты

итехнологическое оборудование;

•пруды-отстойники, нефтеловушки и др.

Сведения об авариях в резервуарных парках и на нефтебазах представлены в табл. 1.70-1.76 и на рис. 1.19-1.22.

Таблица 1.70

Инициирующее событие

Перелив нефтепродукта при заполнении резервуара

Разгерметизация насосов

Разгерметизация трубопроводов (на 1 м)

Разрыв трубопроводов (на 1 м)

Частота, год"1

5,0- 10'6

1,0 • Ю"3

Основная опасность, исходящая от резервуаров с нефтепродуктами и приводящая к катастрофиче­ ским последствиям с большим материальным ущербом и гибелью людей, связана с возможно­ стью полного разрушения резервуара и формиро­ вания гидродинамической волны прорыва. Процесс разрушения резервуара чрезвычайно быстрый, а ударная сила образовавшейся волны прорыва велика. Нормативное обвалование, рассчитанное на гидростатическое удержание вылившейся жид­ кости, под воздействием гидродинамического потока в 49 % случаев разрушалось или промыва­ лось, а в 29 % поток перехлестывал через него. Как следствие, жидкость растекалась по прилежащей территории на площади от нескольких десятков до сотен тысяч квадратных метров.

1.1.4. Аварийные разливы нефти на нефтеперерабатывающих предприятиях

Для современных предприятий нефтеперера­ ботки характерна концентрация потенциальных опасностей, связанных с возможными разливами нефти и нефтепродуктов. Например, средняя про­ изводительность их достигает 10 млн т в год, что означает наличие единовременно на промышленной территории 200-500 тыс. т углеводородного топлива.

К возможным источникам разлива относятся: технологические установки, резервуарные парки, трубопроводы, приемные и сливные эстакады и газораздаточные станции (ГРС).

Ежегодно в мире на предприятиях нефтепере­ работки происходит до 1500 аварий, материальный ущерб от которых в среднем превышает 100 млн долларов в год.

Аварии на предприятиях данной отрасли обу­ словлены:

•интенсификацией, связанной с возрастанием мощности объектов (блоков, аппаратов, установок

ит. д.);

•комплексной переработкой сырья, ведущей

кконцентрации на единой площади различных производств, а следовательно, и к увеличению размеров промышленного комплекса в целом;

•модернизацией технологий, усугубляющей противоречия между темпами научно-технического прогресса и методами управления новой техникой.

Во многих странах мира, осуществляющих крупномасштабное хранение и переработку нефти, наблюдается рост аварий, взрывов и пожаров. При этом число жертв и ущерб достигают катастрофи­ ческих значений (табл. 1.77).

Причины возникновения аварий на НПЗ, связан­ ных с технологическим оборудованием, расположен­ ным на открытых производственных площадках, представлены в табл. 1.78.

Количество аварий, связанных с разными вида­ ми технологического оборудования, представлено в табл. 1.79.

Большое количество сжиженных углеводород­ ных фракций может выбрасываться в результате утечки содержимого из любой емкости хранилища либо в результате разрыва питающих ГРС прово­ дов и линий, проводящих углеводородные фрак­ ции во время прокачивания через них сжиженных газов.

Возможен разрыв линии с полным истечением сжиженной углеводородной фракции из резервуара. Все инциденты, связанные с выбросами сжижен­ ного газа, могут вызвать эффекты «домино», имею­ щие наиболее серьезные последствия. Наиболее характерные виды аварий, степень аварийности оборудования представлены в табл. 1.80 и 1.81.

Таблица 1.80

Тип объекта

Резервуары (изотермические храни­ лища):

сдвойной оболочкой

содинарной оболочкой или сосу­ ды под давлением

Резервуары (хранилища), контейнеры для хранения стабильных жидкостей

Трубопроводы (в том числе длиной более 30 м)

Шланги, рукава

Загрузочные шланги (используются более 10 раз в год)

Контейнеры для хранения (барабаны, цилиндры и т. д.) на складах и других объектах хранения

Степень

аварийности

1,0 • Ю"4

1,0- и г 4

5,0 • 1<Г*

1,0- 1<Г3

Единица

Размер утечки

измерения

»» 90 % — мгновенный выброс;

10 % — утечка через отверстие 1 дм

»» 90 % — выброс содержимого через отверстие 1 дм до остановки; 10 % — мгновенный выброс