35
- Несовершенство технологий.
- Аварийный разлив нефтепродуктов.
К сожалению, экологические бедствия, спровоцированные наземными
разливами нефти, становятся все более частыми. Под разливом следует понимать
сброс нефти и нефтепродуктов на почвенный покров (грунт), поверхность воды,
прибрежную зону рек и других водоемов.
В результате этого наносится существенный урон длительного характера
всей окружающей природе. Аварийный разлив нефтепродуктов охватывает
немалые площади. На отдельных месторождениях количество разливов порой
достигало нескольких аварий в день. Но вовремя принятые меры помогали
стабилизировать ситуацию и уменьшить негативные последствия. Следует
заметить, что не всегда сразу удается ликвидировать причины аварии из-за
невозможности быстро подоспеть к месту происшествия. И, как следствие, нефть
заливает значительные угодья и попадает в воду.
Основными взрыво- и пожароопасными, вредными и токсичными
веществами, находящимися в производстве, являются нефть, попутный
нефтяной газ, реагенты, ингибиторы коррозии, бензин, дизельное топливо,
неочищенные сточные воды.
На основании изученного материала, обзора статистики и описания
аварий, наиболее опасны по экологическим последствиям аварии,
сопровождающиеся выбросами и разливами жидких, газообразных или
смешанных углеводородных фракций, продуктов их переработки и
соответствующих экологически вредных компонентов.
Неконтролируемое развитие аварийных ситуаций может привести к
полному разрушению оборудования и трубопроводов, воспламенению и
горению нефтепродуктов, воспламенению с последующим горением или
взрывом парогазового облака смеси нефтепродуктов.
Масштабы аварий зависят от многих причин: количества выброшенного
взрывоопасного и токсического вещества, скорости срабатывания систем
36
противоаварийной защиты, своевременных действий производственного
персонала.
Для оценки опасности рассмотрены вероятность и масштабы аварийных
ситуаций. Возникающие на производстве аварии оценивались с точки зрения
развития ситуаций, при которых возможны выбросы из оборудования
взрывопожароопасных и токсичных веществ. Их анализ сводился к оценке
объемов опасных веществ, которые могут быть вовлечены в аварию и
определению последствий.
Ниже приводится описание возможных сценариев аварийных ситуаций и
их последствий на различных стадиях производства: добычи, транспортировки,
подготовки нефти.
Во время бурения скважин: общая вероятность возникновения
осложнений, которые могут сопровождаться аварийной ситуацией, при бурении
скважин оценивается в 0,03 шт на 1000 м бурения. Таким образом, при
суммарном объеме разведочного и эксплуатационного бурения (для примера
возьмем среднее значение 2640 тыс. м) общее количество аварий может
составить в среднем 79 шт. [44].
Во время добычи нефти:
Площадки скважин.
При эксплуатации скважин вероятность аварии с выбросом нефтегазовой
смеси значительно ниже, чем при бурении и составляет по экспертным оценкам
0,001, т.е. в процессе эксплуатации скважин частота аварийных ситуаций может
составить не более 3 шт в год.
Наиболее подвержены авариям выкидные трубопроводы. По данным
отчета «СибНАЦ» [46] более 80 % отказов трубопроводов происходит по
выкидным линиям (при длительном периоде эксплуатации).
Неблагоприятные природно-климатические условия, в которых
эксплуатируются трубопроводы, активное воздействие коррозионно-активных
компонентов, содержащихся в продукции скважин, низкое качество
37
строительства трубопроводов, нарушение правил эксплуатации являются
причинами их отказов, снижения надежности и преждевременного выхода из
строя.
Рассматривается следующий сценарий возможной аварийной ситуации:
Разрыв выкидного трубопровода внутренним диаметром 106 мм. Масса
вытекшей нефти не более 1,5-2,0 т. Разлив нефти локализуется в пределах
обвалования куста скважин.
Растекание нефти по поверхности земли и попадание ее в водоемы
исключено.
Выброс продукции локализуется в пределах обвалования скважины.
Потенциальным источником загрязнения в данном случае являются легкие
(испаряемые) фракции нефти.
Система сбора нефти, газа и воды.
Нефтегазосборные коллекторы проходят по участкам с разнообразными
гидрологическими условиями, в зависимости от которых меняются и условия
эксплуатации трубопроводов. Аварийные выбросы происходят через свищи,
реже через порывы.
Пластовая вода, насыщенная солями, обводненная нефть, сырой газ,
низкие скорости течения жидкости усиливают коррозию металла. Часто аварии
происходят из-за повреждения механизмами сторонних организаций и из-за
некачественного выполнения строительно-монтажных работ. При этом
источниками загрязнения окружающей среды являются растекание нефти и воды
по поверхности земли, в ряде случаев их частичный смыв в водоемы, потери
нефти от испарения и выброс свободного газа в атмосферу [33].
На основании данных, приведенных в отчете «СибНАЦ» [44] определены
частота аварий на трубопроводах, а также средние объемы истечения
транспортируемого продукта при возможных авариях в зависимости от диаметра
трубопроводов, инженерно- геологических условий, технологических
параметров и т.д.
38
В таблицах 1, 2 приведены среднестатистические данные по удельной
частоте порывов трубопроводов из обычных труб нефтяного сортамента и
объемам разлива нефти [44].
Таблица 1 - Статистика отказов трубопроводов
Тип трубопровода
Параметр потока отказов, пгг/км в год
всего
по причине коррозии
внезапные
Нефтесборные трубопроводы
0,022
0.014
0,0075
Таблица 2 - Средний объем разлива нефти при аварии на трубопроводах, т
[44]
Диаметр трубопровода, м
114
159
219
273
325
426
530
Средний объем разлива, т
1.56
2,16
12,28
23,72
44.8
69.6
96.5
Средний объем разлива нефти на 1 аварию определяется по формуле [1]:
(1)
V
H
- средний объем разлившейся нефти из трубопровода определенного
диаметра, м
3
;
Li - протяженность участка трубопровода определенного диаметра, км;
SLi - суммарная протяженность трубопроводов, км.
Частота аварий определяется:
N = nу∙SLi (2)
nу - удельная частота порывов, шт./км в год.
Суммарная протяженность трубопроводов по месторождениям SLi
принята согласно технологическим схемам нефтесборных сетей и напорных
трубопроводов.
Установки подготовки нефти.
39
Повышенная опасность технологических площадок ДНС (дожимная
насосная станция), подготовки нефти, прежде всего, связана с опасностью
возникновения взрыва и пожара, так как аварийные разливы нефтепродуктов
локализуются в пределах территории площадок.
Анализ аварий, происшедших на установках подготовки нефти,
показывает, что наиболее часты локальные утечки через фланцевые соединения,
сварные швы, запорную арматуру, торцевые уплотнения насосов. Следует
отметить, что с точки зрения развития аварии такие утечки не значительны (как
правило, не более 1 м
3
).
Анализ вероятности взрыва внутри технологических блоков во время
протекания в них технологических процессов показал, что частота наступления
такого события невелика. Взрывоопасные ситуации могут возникать в
результате истечения горючих веществ через неплотности в атмосферу, а также
при нарушении техники безопасности при проведении ремонтных работ.
Постепенное развитие аварии, предшествующее взрыву, способствует раннему
ее обнаружению техническими средствами автоматического контроля и
локализации парогазовой смеси на стадии низких энергетических потенциалов.
Таблица 3 - Оценка аварий установки подготовки нефти
Тип отказа оборудования
Вероятность
выброса,
случаев в год
Масштабы выброса опасного
вещества
Разгерметизация
трубопроводов
протяженностью более 30
м на 1 м
5∙10'
6
Объем выброса, равный объему
трубопровода, ограниченного
арматурой, плюс дополнительный
объем, поступающий от соседних
блоков за время перекрытия потока
40
Продолжение таблицы 3
Тип отказа оборудования
Вероятность
выброса,
случаев в год
Масштабы выброса опасного
вещества
Разгерметизация
емкостного
оборудования (включая
разрыв
сварных швов и фланцев
подводящих
трубопроводов)
1∙10*
Полное содержимое емкости
Разрыв соединительных
шлангов, рукавов при
заправке из емкостей
(цистерн)
1∙10'
3
Объем вытекший через сливное
отверстие за время перекрытия потока
Для оценки аварий, связанных с разливом более 1 м
3
опасных веществ,
использовались среднестатистические данные отчета «СибНАЦ» [44],
представлены в таблице 3.
Исходя из анализа аварийности, технологической схемы, характера
распределения опасных веществ по аппаратам были рассмотрены три сценария
аварийной ситуации:
- повреждение корпуса сепаратора, сопровождающееся воспламенением и
пожаром пролива нефтепродукта, воспламенением с последующим горением
или взрывом парогазового облака топливовоздушной смеси,
- частичная разгерметизация резервуара нефти на ЦПС (центральный
пункт сбора нефти) с последующим воспламенением и пожаром пролива
нефтепродукта,
41
- частичная разгерметизация резервуара пластовой воды на ЦПС с
последующим проливом пластовой воды.
Транспортировка нефтепродуктов.
При транспортировке, нефтепродуктов автомобильным транспортом
потенциально возможно возникновение крушения автоцистерны с дизельным
топливом или бензином на автотрассе, в пределах населенного пункта или
падение ее в одну из рек, пересекаемых автодорогой.
Частота возникновения аварий с тяжелыми последствиями с участием
грузового автотранспорта (вид происшествия - опрокидывание), рассчитанная за
период 1980- 1994 гг., по данным ВНИЦБ МВД составляет 1,2∙10-6 1/ч. Для
сравнения, по статистическим данным США, интенсивность возникновения
значительной аварии составляет 5,43∙10-9 1/ч.
Значения интенсивностей возникновения аварий по видам на
железнодорожном транспорте за период 1985-1990 гг. составили:
- сходы – 7,9∙10
-7
,
- столкновения – 2,3∙10
-7
,
- пожары – 2,5∙10
-7
.
Вероятность аварийных событий крайне мала (менее или приблизительно
равна 106) и поэтому в дальнейшем они в качестве аварийных ситуаций не
рассматриваются.
Резервуарные парки: согласно обобщенным статистическим данным
вероятность аварий с частичной разгерметизацией резервуаров с нефтью
составляет 1,8∙10
-4
, с полной разгерметизацией - 1,8∙10
-4
.
Частичное повреждение одного резервуара с нефтью емкостью 2000м
3
,
разлив 84,7 т нефти в пределах обвалования, площадь разлива – 222м
2
, толщина
слоя – не более 2,0 м.
При ситуации повреждения резервуара без возникновения пожара,
последствия возможного загрязнения почв от разлива локализуются в пределах
42
обвалования резервуарного парка, интенсивность испарения углеводородов с
поверхности разлившегося продукта незначительна.
Также, хочется обратить внимание на количество аварий на
нефтепромыслах в ХМАО-Югре. Данные были взяты из монографии
Солодовникова А.Ю. и Чистобаева А.И. «Влияние нефтегазодобычи на
социально экологическую среду Обского Севера» и представлены в таблице 4
Таблица 4 - Количество аварий на нефтегазопроводных системах в ХМАО-
Югре в 2008-2017гг.
Районы ХМАО-Югры
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
Белоярский
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
Березовский
2
0
0
1
0
0
0
0
0
0
Кондинский
81
26
6
18
8
15
1
1
1
5
Нефтеюганский
506
556
444
409
703
994
1428
2184
2491
997
Нижневартовский
915
736
743
726
438
456
538
1071
1427
1399
Октябрьский
347
204
246
158
183
125
66
61
37
32
Советский
7
4
2
0
5
2
3
3
2
8
Сургутский
39
48
45
59
135
92
155
266
306
252
Ханты-Мансийский
117
58
99
40
126
87
44
44
47
46
Всего:
2014
1633
1585
1412
1598
1771
2235
3631
4311
2739
Одним из основных источников поступления углеводородов в
окружающую среду являются аварии на нефтегазопромыслах, причем до 80%
разлившихся углеводородов поступает в водные объекты и лишь 27% из них
удается нейтрализовать за счет процессов самоочищения.
Больше всего аварий зафиксировано в ОАО НК «Роснефть» (ООО
«Юганскнефтегаз», ОАО «Томскнефть»-ВНК) и ОАО «ТНК-ВР» Самая крупная
авария произошла в 2011 году в Нефтеюганском районе на предприятия ОАО
«Юганскнефтегаз», в результате которой в протоку Большая Юганская вылилось
43
230 т нефти. По факту данной аварии было заведено уголовное дело и
предъявлен ущерб в размере 253,89 млн. руб.
Проанализировав вышесказанное, можно сказать, что чаще всего
аварийные ситуации происходят на стадии бурения. Статистика аварийности по
этапам добычи нефти говорит о том, что при соблюдении правил пожарной
безопасности, своевременного ремонта скважин и замены труб, строгой
дисциплины персонала, квалифицированного рабочего состава частота аварий
будет меньше. Практически все аварии, связанные с нефтедобычей, происходят
по вине рабочего персонала. Поэтому в первую очередь важно соблюдать все
нормы и правила сотрудникам предприятия, т.к. от них зависит ущерб,
наносимый окружающей среде.
2.2 Система предотвращения нештатных и аварийных ситуаций в
сфере нефтедобычи
Для защиты гидросферы и почвенного покрова от аварийных ситуаций в
технико-экономическом обосновании проекта (ТЭО) должны быть
предусмотрены следующие решения:
- полная герметизация системы сбора и подготовки нефти;
- антикоррозионное покрытие оборудования;
- испытание оборудования и трубопроводов на прочность и герметичность
после монтажа;
- оснащение предохранительными клапанами всей аппаратуры, в которой
может возникнуть давление, превышающее расчетное;
- сброс газа с предохранительных клапанов на факел аварийного сжигания
газа;
- применение системы контроля над возможным загрязнением
поверхностных вод в процессе эксплуатации месторождения.
44
Предотвращение аварийных разливов нефти в результате повреждения
трубопроводов должно обеспечиваться при создании проекта следующими
решениями:
- использование труб из материалов, соответствующих климатическим
условиям строительства, закрытая система сбора нефти,
- контроль качества сварных швов трубопроводов радиографическим и
магнитографическими методами,
- применение для систем нефтесбора труб с увеличенной толщиной стенки
(12 мм),
- электрохимическая защита нефтесборных сетей;
- оборудование трубопроводов узлами контроля скорости коррозии с
установкой устройств зондирования,
- оборудование нефтепроводов электроприводной отсекающей арматурой
при пересечении водотоков,
- установка опознавательных знаков по трассе трубопроводов.
В процессе эксплуатации следует предусмотреть строгое соблюдение
сроков периодических осмотров технического состояния фланцевых
соединений, уплотнений насосов, запорной арматуры.
В частности, обследование емкостных аппаратов следует проводить:
- без остановки оборудования - через год;
- с выводом из эксплуатации - через три года.
Ревизия технологических трубопроводов производится в зависимости от
результатов предыдущих осмотров и ревизий, но не реже одного раза в три года.
Ревизия и ремонт насосного оборудования проводятся в соответствии с
инструкцией по монтажу и эксплуатации.
Локализация потенциальных аварийных разливов нефти и соответственно
сокращение воздействия на природную среду обеспечивается следующими
проектными решениями: