В работе рассмотрены сценарии развития аварийных ситуаций на мобильной установке подготовки нефти и газа, определены виды оборудования, которые наиболее подвержены риску разгерметизации.
Ключевые слова: промышленная безопасность, разгерметизация емкостного оборудования, развитие аварийных ситуаций.
Успешное и оптимальное функционирование системы промышленной безопасности каждого опасного производственного объекта, прежде всего заключается в проведении качественного анализа развития возможных аварийных ситуаций, по результатам анализа разрабатывается план мероприятий по ликвидации аварий и комплекс профилактических мер.
Разгерметизация оборудования приводит к аварийному процессу, при котором опасные вещества (нефть, попутный нефтяной газ и др.) вовлекаются в не предусматриваемые технологическим регламентом процессы, как физические — неконтролируемый выброс опасных веществ и загрязнение окружающей природной среды (ОПС), так и физико-химические — взрывы и пожары с последующим образованием поражающих факторов физико-химических процессов — образование тепловых нагрузок при пожарах проливов и избыточного давления ударной волны при взрывах топливно-воздушных смесей (ТВС) для материальных ценностей на объекте (оборудование, здания и сооружения), персонала объекта, населения и окружающей среды [1 с. 63].
Наибольшую опасность для персонала объекта и самого объекта представляют аварии, инициирующее событие которой связано с полным или моментальным «квазимгновенным» разрушением оборудования и высвобождением всего содержимого или с «гильотинным» (на полное сечение) разрывом трубопровода. Причинами такого инициирующего события могут оказаться нарушение норм ведения технологического процесса (например, резкое увеличение давления в системе), брак строительно-монтажных работ, физическое старение и усталостные напряжения в металле, отказы системы противоаварийной и противопожарной защиты объекта [1 с. 64].
На основе анализа причин возникновения и факторов, определяющих исходы аварий, учитывая особенности применяемых технологических процессов, свойства и распределение опасных веществ, на объекте можно выделить следующие типовые сценарии аварии:
1) сценарий 1 (С1) — выброс опасных веществ без воспламенения, загрязнение промплощадки, ОПС;
2) сценарий 2 (С2) — пожар разлития ГЖ на открытой площадке;
3) сценарий 3 (С3) — взрыв (дефлаграционное горение) ТВС в открытом пространстве;
4) сценарий 4 (С4) — сгорание облака ТВС без образования избыточного давления — «пожар вспышка»;
5) сценарий 5 (С5) — пожар в замкнутом пространстве (в помещении);
6) сценарий 6 (С6) — взрыв ТВС в замкнутом пространстве (в помещении, в резервуаре);
7) сценарий 7 (С7) — струевое горение шлейфа газа.
Рассмотрим схемы развития приведенных сценариев аварий в таблице 1.
Таблица 1
Схемы развития типовых сценариев аварий
|
№ сценария |
Схема развития сценария |
|
С1 Выброс опасных веществ без возгорания |
Разгерметизация оборудования (трубопровода) пролив пожароопасного вещества на подстилающую поверхность и/или выброс попутного нефтяного газа и его распространение в окружающем пространстве (в том числе выделение попутного газа из пластовой сырой нефти) загрязнение промплощадки или окружающей среды, образование зоны пожароопасных концентрации углеводородов в атмосфере. |
|
С2 Пожар разлития ГЖ на открытой площадке |
Разгерметизация оборудования (трубопровода) выброс пожароопасного вещества на подстилающую поверхность и его растекание в пределах средств локализации (ж/б ограждение/отбортовка) и/или на ландшафт (в случае отсутствия средств локализации или при переполнении/перехлесте жидкости через отбортовку/ж/б ограждение) воспламенение пролива при условии наличия источника инициирования пожар разлития → термическое поражение людей, сооружений и оборудования, загрязнение атмосферы продуктами горения. |
|
С3 Взрыв (дефлаграционное горение) ТВС в открытом пространстве |
Разгерметизация оборудования (трубопровода) с газом/двухфазной смесью выброс попутного нефтяного газа, в том числе выделение попутного нефтяного газа из пластовой сырой нефти реализация погодных условий способствующих образованию облака ГВС взрывопожароопасной концентрации, диффузионное разбавление газа воздухом с образованием газовоздушной смеси взрывопожароопасной концентрации воспламенение ГВС при условии наличия источника инициирования дефлаграционное сгорание смеси барическое и термическое поражение при сгорании облака людей, сооружений и оборудования, загрязнение окружающей среды переход к сценарию С2 при наличии пролива. |
|
С4 Сгорание облака ТВС без образования избыточного давления — «пожар вспышка» в открытом пространстве |
Разгерметизация оборудования (трубопровода) с газом/двухфазной смесью выброс попутного нефтяного газа, в том числе выделение попутного газа из пластовой сырой нефти реализация погодных условий способствующих образованию облака ГВС пожароопасной концентрации, диффузионное разбавление газа воздухом с образованием газовоздушной смеси пожароопасной концентрации воспламенение ГВС при условии наличия источника инициирования сгорание облака ГВС по модели «пожар-вспышка» (без образования ударной воздушной волны) → термическое поражение людей, сооружений и оборудования, загрязнение окружающей среды переход к сценарию С2 при наличии пролива. |
|
С5 Пожар в ограниченном пространстве |
Разгерметизация оборудования (трубопровода) с ГЖ или ЛВЖ в помещении пролив и ограниченное растекание жидкости в пределах помещения испарение продукта воспламенение пролива при условии наличия источника инициирования (фрикционные искры, разряд статического электричества, механический удар, огневые работы) воспламенение паров и диффузионное горение ГЖ термическое поражение оборудования и персонала, поступление токсичных продуктов сгорания в атмосферу. |
|
С6 Взрыв ТВС в замкнутом / в ограниченном пространстве |
Разгерметизация оборудования (трубопровода) с ГЖ или ЛВЖ в помещении пролив и ограниченное растекание жидкости в пределах помещения образование взрывоопасной ПВС при испарении с поверхности пролива взрыв ПВС (дефлаграционное сгорание) при наличии источника инициирования разрушение остекления, повреждение УВВ элементов конструкции здания распространение ударной волны за пределы аварийного помещения поражение оборудования и персонала ударной волной, осколками стекол и частями строительных конструкций переход к сценарию С5 при наличии пролива. |
|
С7 Струевое горение шлейфа попутного нефтяного газа |
Разгерметизация оборудования (трубопровода) с попутным нефтяным газом истечение газа из трубопровода воспламенение газа при появлении источника воспламенения струевое горение шлейфа попутного нефтяного газа термическое поражение персонала и оборудования |
Примечание:
1) Приведенные типовые сценарии аварий выделены и описаны по признакам основных поражающих факторов. В то же время, отдельные сценарии можно рассматривать как составляющую часть более крупного и протяженного во времени сценария аварии. Так, взрыв ТВС (сценарии С3, С6) обладает признаками отдельных сценариев (характеризуются конкретными поражающими факторами), но, в то же время, может рассматриваться как начальная стадия аварий, связанных с горением пролитой ГЖ при разгерметизации оборудования (сценарии С2, С5) [2 с. 57].
2) При определении типовых сценариев аварии цепное развитие аварии, как типовое, не рассматривалось из-за множества комбинаций схем развития.
Перечень основных сценариев возможных аварий на оборудовании мобильной установки освоения скважин приведен в таблице 2.
Таблица 2
Перечень основных сценариев возможных аварий
|
Наименование оборудования |
Событие, инициирующее аварийную ситуацию |
|
Входной нефтепровод |
Разгерметизация |
|
Сепаратор двухфазный НГС-1 |
Разгерметизация |
|
Газопровод НГС-1 — ГС-1 |
Разгерметизация |
|
Газосепаратор ГС-1 |
Разгерметизация |
|
СИКГ |
Разгерметизация |
|
Нефтепровод НГС-1 — Т-1,2 |
Разгерметизация |
|
Кожухотрубчатый теплообменник Т-/1,2 |
Разгерметизация продуктовой полости |
|
Нефтепровод Т-1,2 — ПНПТ-1…4 |
Разгерметизация |
|
Подогреватель нефти с промежуточным теплоносителем ПНПТ-1,2,3,4 |
Разгерметизация продуктовой полости |
|
Нефтепровод ПНПТ-1,2 — НГСВ-1,2 |
Разгерметизация |
|
Нефтегазовый сепаратор со сбросом воды НГСВ-1,2 |
Разгерметизация |
|
Нефтепровод НГСВ-1,2 — ОН-1,2 |
Разгерметизация |
|
Отстойник нефти ОН-1,2 |
Разгерметизация |
|
Нефтепровод ОН-1,2 — КСУ-1,2 |
Разгерметизация |
|
Сепаратор концевой ступени сепарации КСУ-1,2 |
Разгерметизация |
|
Нефтепровод КСУ-1,2 — насосная |
Разгерметизация |
|
Насос откачки нефти в магистральный трубопровод Н-2/1,2,3 |
Разгерметизация |
|
Насос откачки нефти из КСУ-1,2 Н-1/1,2,3 |
Разгерметизация |
|
Насос для откачки нефти из РВС Н-4/1,2,3 |
Разгерметизация |
|
Выкидные трубопроводы насосной |
Разгерметизация |
|
СИКН |
Разгерметизация |
|
Выходной нефтепровод |
Разгерметизация |
|
Отстойник воды ОВ-1,2 |
Разгерметизация |
При развитии аварии по различным сценариям число потерпевших будет варьироваться в зависимости от места и характера аварии, возможности появления того или иного поражающего фактора, поведения людей в ходе аварии.
Разработка профилактических мероприятий, по предупреждению аварийных ситуаций, а также соблюдение всех норм и требований безопасности — является залогом безаварийной эксплуатации мобильной установки подготовки нефти и газа. Самой распространенной причиной разгерметизации емкостного оборудования и трубопровода является внутренняя и внешняя коррозия, для предотвращения последствий коррозии — стоит обратить внимание на применение антикоррозионных покрытий и также проведение регулярных дефектоскопических измерений.
Литература:
- Технологический регламент «Временная мобильная установка подготовки нефти (МУПН) в режиме комплексного опробования» № П1–01.05 ТР-4490 ЮЛ-416. Тюмень: ООО «…», 2021–186 с.
- Декларация промышленной безопасности «Временная мобильная установка подготовки нефти (МУПН) в режиме комплексного опробования». Тюмень: ООО «…», 2021–270 с.
