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

Оценка технического риска возникновения аварии на транспортном коридоре

Статистический анализ показывает, что из 39 ава­ рий, произошедших в Балтийском море с 1969 по 1995 г. и сопровождавшихся разливами нефти, 20 аварий (51,3 %) произошли на акватории Шве­ ции, 10 аварий (25,6%) — на акватории Дании, 7 аварий — на акватории Финляндии и по одной аварии — на акваториях Латвии и Литвы. Самый крупный суммарный объем разлитой нефти зафик­ сирован в 1981 г. При этом 76,9% аварий сопро­ вождались средними разливами нефти и 23,1 % — большими (в соответствии с классификацией Между­ народной федерации владельцев танкеров).

Математико-статистический аспект анализа рисков предусматривает оценку вероятности возник­ новения аварии на транспортном коридоре (рис. 1.10).

В общем случае транспортный коридор рас­ сматривается как сложная техническая система, состоящая из множества элементов (порты, аква­ тории, суда, инфраструктура и т. д.). Надежность системы зависит от надежности ее элементов, от того, каким образом элементы объединены в сис­ тему и какова функция каждого из них. Надеж­ ность системы (элемента) — это вероятность того, что система (элемент) сохранит работоспособ­ ность, по крайней мере, на протяжении заданного промежутка времени при использовании ее в опре­ деленных условиях. В общем случае надежность, т. е. вероятность того, что элемент в данных усло­ виях будет работать (функционировать) безотказно в течение времени /, выражается формулой

где T(t) — интенсивность отказов, т. е. среднее число отказов в единицу времени, приходящихся на один работающий (функционирующий) элемент.

В частном случае, когда А.(/) = X = const, прихо­ дим к экспоненциальному закону надежности:

pit) -exp( -Xt) . (1.2)

Функция распределения времени безотказной работы элемента при экспоненциальном законе надежности имеет вид

Среднее время безотказной работы элемента транс­ портного коридора будет определяться выражением

При экспоненциальном законе надежности среднее время безотказной работы равно

На практике экспоненциальный закон надежно­ сти встречается, когда элементы эксплуатируются после окончания периода приработки.

Вероятности проявления опасностей, обуслов­ ленных авариями нефтеналивных судов, представ­ лены в табл. 1.42.

Вероятность аварий и разлива с танкера, транс­ портирующего нефть, обычно оценивается как функция пройденного расстояния. При этом мно­ голетняя статистика показывает, что вероятность аварии с разливом нефти более 160 м3 равна 5,3 10”7 на 1 км маршрута танкера. Аналогичные оценки приводятся также для других ситуаций. Так, вероятность аварии составляет 90 % на каж­ дые 160 млн т перевозимой нефти, что соответ­ ствует средней статистической частоте разливов 1,5 Ю~2 в год.

В табл. 1.43 представлены формулы для сугубо ориентировочных расчетов рисков разливов нефти и нефтепродуктов при потенциально возможных авариях на 1000 рейсов.

Основная схема анализа риска транспортного коридора (рис. 1.11) предполагает, что последствия аварий неприемлемы.

До начала проведения анализа должны быть определены объекты исследования (транспорт­ ные средства, нефтяные терминалы, перевалоч­ ные танкера-накопители, акватории и т. д.), цель, степень глубины анализа, вид оцениваемого риска (экономический, социальный или экологический), ограничения на анализ. Последующий анализ риска условно может быть разделен на несколько этапов. На первом этапе выявляются основные опасности данного элемента транспортного ко­ ридора. Он включает описание исследуемого объекта (элемента) и формирование перечня основных опасностей. Второй этап связан с ана­ лизом и количественной оценкой последствий аварий. На третьем этапе проводится анализ,

состоящий в определении частот или вероятно­ стей аварийных ситуаций. На четвертом этапе данные об ожидаемом ущербе и потерях от от­ дельных аварий объединяются с данными по воз­ можным частотам (вероятностям) их появления, и вычисляется общий риск. Если величины рисков оказываются слишком большими, то необходимо разработать рекомендации по их снижению с после­ дующей реализацией.

При принятии решения, связанного с риском, основываются на совместном учете двух факто­ ров: величины выигрыша и величины риска. При этом предпочтение отдается тем альтернативам, в которых выигрыш больше, а риск меньше. В каче­ стве величины риска R принимается его значение из следующей эмпирической формулы:

где РПр — вероятность проигрыша; Спр — величи­ на проигрыша.

Таблица 1.42

Рис. 1.11. Схема анализа риска транспортного коридора

1.1.2. Возможные источники разливов углеводородов на основных этапах освоения месторождений на суше

Разведка, поиск

На этапе сейсмологических работ, предваряю­ щих освоение территории и являющихся обяза­ тельным методом поиска и локализации месторо­ ждений нефти и газа, воздействие на окружающую среду минимально. Упрощенно он заключается во взрывных работах, проводимых в зимнее время, сопровождается вырубкой площадок под места базирования сейсмоотрядов и просек для бурения

шурфов под взрывчатку и протаскивания вагончи­ ков с регистрирующей аппаратурой.

При строительстве поисково-разведочных сква­ жин на отведенном во временное пользование земельном участке производится вырубка леса и обустройство различных технологических объек­ тов (буровой и вертолетной площадок, подъездного пути, жилого поселка, технологической зоны). На этом этапе воздействие на окружающую среду более заметное и проявляется:

• в формировании антропо- и экзогенных, а также эндолитических геологических процессов и явлений;

• механическом уничтожении растительного

ипочвенного покрова;

•химическом загрязнении атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, геологической среды;

•биологическом загрязнении территории и гео­ логической среды.

Максимальное отрицательное воздействие на окружающую природную среду при геолого­ разведочном бурении заключается в химическом загрязнении, происходящем в результате:

•утечек жидкостей из устьев скважин;

•миграции химреагентов и нефти из буровых амбаров;

•разливов ГСМ в местах хранения топлива, стоянки транспорта и дизельных агрегатов.

Вследствие длительного простоя и отсутствия технического обслуживания поисково-разведочные скважины разрушаются, что приводит к наруше­ нию герметичности и нефтеводогазовым проявле­ ниям на устье. Утечка нефти и минерализованных пластовых вод формирует стойкий очаг химиче­ ского загрязнения прилегающей территории, нефтя­ ное загрязнение в виде разливов нефти, горюче­ смазочных материалов и скоплений нефти в буро­ вых амбарах.

Таким образом, на этапах сейсмических работ

иразведки бурением техногенное воздействие на окружающую среду носит преимущественно точечный, очаговый и линейный характер.

Наибольшую экологическую опасность пред­ ставляют буровые амбары, содержащие отходы бурения. Многие из них находятся в водоохранных зонах и представляют серьезную угрозу речным, озерным и болотным экосистемам. Как правило, отходы промыслового бурения скважин имеют класс опасности 3 (умеренно опасные).

Бурение скваж ин

Аварийные ситуации, возникающие в процессе бурения, обычно не приводят к значительному экологическому ущербу, а оказывают сверхнорма­ тивное воздействие, связанное с дополнительными выбросами, сбросами, образованием отходов при работах по ликвидации последствий аварии. Значи­ тельный экологический ущерб может быть причинен при аварийной ситуации, связанной с фонтаниро­ ванием скважины.

Источники и объекты загрязнения окружающей среды при бурении скважин, согласно РД 51-1-96 «Инструкция по охране окружающей среды при строительстве скважин на суше на месторождениях углеводородов поликомпонентного состава, в том

числе сероводородосодержащих», представлены на рис. 1.12.

На основании обобщения статистической инфор­ мации по аварийным ситуациям в филиале «Тюменьбургаз» с 1994 по 2003 г. установлено следующее:

•вероятность возникновения аварий — 7,2 события

вгод (т. е. ориентировочно 1 авария на 40 скважин);

•средняя частота аварий на 1 км проходки — 0,033 события в год;

• средняя тяжесть аварий (затраты времени на ликвидацию аварий) — 872,978 ч/год (121,247 ч/авария);

Статистическая информация, полученная в север­ ной военизированной части по предупреждению фонтанов по Ямало-Ненецкому автономному округу, показала, что аварийная ситуация, связанная со сво­ бодным истечением газа (конденсата) или с его воз­ горанием при бурении скважин с 1999 по 2003 г., зафиксирована 1 раз (вероятность возникновения составляет 0,00067, ущерб — 339,84 руб. на одну бурящ уюся скважину в год).

Аварийные ситуации, связанные с фонтаниро­ ванием скважин, возникают в основном при их капремонте (вероятность возникновения составляет 0,00093, ущ ерб — 932,21 руб. на одну скважину, находящ ую ся в эксплуатации, в год).

Статистическая информация, касающаяся веро­ ятности возникновения аварий в процессе бурения

итяжести их последствий, представлена в табл. 1.44—

1.48и на рис. 1.13.

Таблица 1.44

Сравнительные данные по вероятности выбросов

(на каждую операцию)

Таблица 1.45

Вид бурения по нефтяной отрасли

Разведочное

Эксплуатационное

Таблица 1.48

Возможные аварии

Нарушение герметичности колонны; перелив при фонтанировании скважины; пожар

Порыв трубопровода; нарушение герметично­ сти аппаратов; утечка нефти через неплотности фланцевых соединений; перелив нефти через факельный стояк

Нарушение герметичности аппаратов; утечка нефти через неплотности фланцевых соединений; перелив нефти через факельный стояк; порывы трубопроводов в пределах площадок УПН

Масштаб последствий Умеренные

Порывы выкидных линий скважин, нефтесборных тру­ бопроводов; нарушение гид­ роизоляции шламовых амбаров

Фонтанирование скважины при ПРС или КРС; перелив нефти через факельный стояк Разгерметизация устья скважины

Объем разлива, м3

< i,6 >16 >160 >1600

>1 ,6 - ю 4

>1 ,6 - ю 5

>1 ,6 - 106

Таблица 1.51

Расчетные вероятности разливов нефти/конденсага