Введение к работе
Актуальность темы
Согласно Концепции развития нефтегазового комплекса России наиболее перспективным направлением является освоение континентального шельфа Российской Федерации. Значительный объем запасов нефти и газа в России сосредоточен в недрах шельфа арктических и дальневосточных морей, характеризующихся суровыми климатическими условиями и сложной ледовой обстановкой, низкой геологической изученностью недр, ограниченностью и подчас невозможностью применения традиционных методов обеспечения безопасности подводной транспортировки углеводородов. В этих условиях решение ключевых технических проблем безаварийного освоения шельфовых углеводородных месторождений без применения методологии анализа и риск-ориентированного подхода для обоснования промышленной безопасности невозможно.
Применение методологии анализа риска в обеспечении безопасности морских нефтегазовых объектов требует разработки научно обоснованных, адаптированных к данной проблематике методик прогноза вероятности возникновения аварий и расчета возможных последствий выбросов опасных веществ, транспортируемых по морским трубопроводам.
Целью диссертационной работы является повышение промышленной безопасности при эксплуатации морских нефтегазовых объектов на основе совершенствования методических подходов к анализу риска аварий на морских трубопроводах, прокладываемых в границах территориальных вод РФ и континентального шельфа России.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие основные задачи:
1. Идентификация и анализ опасностей трубопроводной транспортировки углеводородов с морских месторождений шельфа РФ с учетом данных по аварийности существующих морских трубопроводов.
-
Исследование процесса аварийного истечения многофазной1 углеводородной продукции из морского трубопровода.
-
Разработка методических подходов и совершенствование системы уравнений гидрогазодинамики для расчета последствий аварий (объемов аварийных утечек) на морских трубопроводах.
-
Исследование распространения волны сжатия при разрушении подводного трубопровода для обоснования минимально-безопасного расстояния между нитками морского трубопровода.
Методы решения поставленных задач.
Для решения поставленных задач были использованы современные методы исследования: метод сбора и обработки данных - анализ и синтез, выявление закономерностей, описание, обобщение. Для решения отдельных вопросов применялись методы системного анализа, анализа риска и статистические методы. Для описания гидродинамических процессов в трубопроводах, в т.ч. при выбросе из них, использовалось математическое моделирование на основе численного решения системы уравнений.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Обоснованы исходные вероятности аварий, полученные на основе сбора и анализа зарубежных данных об авариях на морских нефтегазовых объектах, которые могут использоваться при проведении количественного анализа риска аварий на морских трубопроводах континентального шельфа России.
-
Определены особенности процесса аварийного истечения многофазной продукции из морского трубопровода, характерные для многих морских трубопроводов арктических и дальневосточных морей России.
-
На основе исследования аварийных процессов, протекающих при разрыве (разгерметизации) морских трубопроводов, разработана
Здесь и далее под многофазной продукцией понимается многокомпонентная смесь нефти, природного газа, воды и примесей.
методика расчета объемов аварийных утечек многофазной продукции с высоким массовым содержанием жидкой фазы на морских трубопроводах. 4. Обоснованы безопасные расстояния между подводными нитками системы морских трубопроводов, полученные на основе расчета воздействия при разрыве трубопровода на соседний с использованием модели расширения газа в водной среде с образованием в ней ударной волны. Практическая ценность работы заключается в:
- сборе и анализе зарубежных данных по аварийности существующих
морских объектов (в том числе более 1000 инцидентов на морских
трубопроводах и около 450 инцидентов на морских нефтегазодобывающих
объектах);
обосновании исходных вероятностей аварийных ситуаций, предназначенных для количественного анализа риска аварий на морских трубопроводах континентального шельфа России;
- разработке упрощенной (инженерной) методики расчета объемов
аварийных утечек на морских трубопроводах, перекачивающих многофазную
продукцию с повышенным содержанием жидкой фазы;
- обосновании проектных решений по безопасным расстояниям между
подводными нитками морского трубопровода на основе расчетов
последствий разрыва газопровода и воздействия волны сжатия на соседний
трубопровод.
При личном участии автора были разработаны:
-
Специальные технические условия «Проектирование, строительство и эксплуатация морского двухниточного трубопровода (подводный участок) для комплексного освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения. Фаза 1».
-
Проект Руководящего документа «Правила безопасности для морских трубопроводов».
3. Разделы проектной документации по проекту «Сахалин-1» в части нефтегазодобывающей платформы «Аркутун-Даги» и подводного трубопровода транспортировки многофазной продукции (декларация промышленной безопасности и отчеты по количественной оценки риска аварий). Специальные технические условия согласованы Минрегионом России (письмо 39287-ВТ/П, подписанное заместителем министра регионального развития РФ). Проектная документация по проекту «Сахалин-1» была утверждена заказчиком и получила положительное заключение государственной экспертизы. Апробация работы. Материалы работы докладывались на:
IV Международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (Уфа, 17-18.03.2010);
XXII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности» (Москва, 19-20.05.2010);
международной научно-практической конференции «Анализ промышленных рисков, как основа принятия решений по повышению безопасности промышленных объектов», проходящей в рамках IX Международного выставочного форума «Технологии защиты - 2010» (Киев, Украина, 22-24.09.2010);
-тематическом семинаре «Об опыте декларирования промышленной и пожарной безопасности и страхования ответственности. Развитие методов оценки риска аварий на опасных производственных объектах» (Москва, 28-29.10.2010);
V научно-практической конференции «Обеспечение безопасности на объектах нефтегазодобычи и нефтепродуктообеспечения. Техническое диагностирование и экспертиза» (Уфа, 24-26.05.2011);
IV международной научно-технической конференции
«Газотранспортные системы: настоящее н будущее», GTS-2011 (Москва, 26-27.10.2011).
Публикации
Основные результаты исследований изложены в 9 печатных работах, в том числе в 3 статьях в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Адаптированные к специфике Российского континентального шельфа величины вероятностей аварий, предназначенные для количественной оценки риска аварий морских трубопроводов РФ.
-
Особенности аварийного истечения многофазной продукции нз морского трубопровода, проявляющиеся в расслоении жидкой и газовой фракции и передавливании жидкой фракции многофазной продукции с высоким массовым содержанием жидкой фазы при остановке перекачки.
-
Методика расчета объемов аварийных утечек на морских трубопроводах с учетом особенностей истечения многофазной продукции с высоким массовым содержанием жидкой фазы.
-
Результаты оценки риска аварий на опасном производственном объекте морского трубопроводного транспорта, полученные с использованием разработанных методических подходов.
-
Результаты обоснования минимально-безопасного расстояния между нитками трубопровода, проложенными по дну моря.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, содержит 112 страниц основного текста, 66 рисунков, 16 таблиц.
