авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Обеспечение промышленной безопасности сероводородсодержащих объектов нефтегазовых месторождений на основе методов оценки и управления техногенными рисками

-- [ Страница 3 ] --

На рисунке 2 представлены графики изменения величины параметра эффективности мероприятий в течение срока эксплуатации. Проведение диагностики и ремонт всех дефектных участков конденсатопровода эффективнее остальных рассматриваемых вариантов уже на 5…6 году эксплуатации.

  Графики изменения значений-3

  Графики изменения значений-4

Рисунок 2 – Графики изменения значений параметра эффективности
мероприятий в течение рассматриваемого периода
для различных вариантов проведения диагностики
и объемов работ по устранению выявленных дефектов

Проведение расчетов параметра эффективности – длительный процесс, требующий обработки большого объема информации, что усугубляется практически неограниченным количеством вариантов мероприятий, повышающих безопасность нефтегазопромыслового объекта. Поэтому для реализации на практике описанных выше подходов к оценке эффективности разработан программный комплекс «Методика КЭ», который предоставляет пользователям следующие основные возможности:

- использование при расчетах максимального ущерба базы данных по трубопроводам (таких как диаметр трубопровода, длина участка между задвижками, максимальный объем прокачки продукции, содержание сероводорода в транспортируемой продукции), скважинам и т.д.;

- расчет затрат на ликвидацию аварии и ее последствий и ежегодных страховых взносов;

- получение результатов расчета критериев эффективности мероприятий, снижающих вероятность техногенного риска, в графическом виде (графиков) и в табличном виде с выдачей рекомендаций в текстовый редактор WS Word.

В пятой главе приведены результаты разработки актуальных направлений снижения техногенного риска на опасных производственных объектах сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений.

Представленный в главе программный комплекс оценки последствий выбросов сероводородсодержащей пластовой продукции на основе совершенствования методики «ТОКСИ-3» позволяет наиболее точно, по сравнению с другими отечественными методиками в этой области, определять последствия распространения выброса опасных веществ в атмосфере.

Необходимость разработки оригинального программного комплекса обосновывается следующими основными обстоятельствами: существующие программы для ЭВМ по методике «ТОКСИ-3» не позволяют определить концентрацию опасного вещества в конкретной точке на карте; отсутствуют базы данных опасных объектов, в которых обращаются опасные вещества; привязка объектов к карте.

Преимущество разработанной автором в соавторстве программы заключается в возможности нанесения зон распространения опасных веществ, рассчитанных для любого из четырех сценариев развития аварий, на реальную картографическую основу. Возможны как произвольный расчет, так и расчет по списку опасных объектов, занесенных в базу данных. В произвольном расчете вводятся данные по оборудованию и веществам и после выполнения программой расчетов определяется точка на карте, где произошли залповый выброс или утечка. Благодаря несложному интерфейсу, наличию справочной информации и автоматическому формированию отчетов в формате Word разработанная программа является удобной в использовании. Данные, необходимые для расчетов, хранятся в базе данных. Построение полей концентраций, токсодоз, пределов воспламенения ведется на картографической основе с возможностью автоматического определения места аварии на карте.

Разработанная и апробированная программа позволяет адекватно описать процессы распространения опасных веществ в атмосфере и может быть использована в оперативном режиме диспетчерскими службами; при составлении планов быстрого реагирования в случае аварии; при разработке деклараций промышленной безопасности, паспортов безопасности; для определения затрат, направленных на ликвидацию последствий аварий.

В главе рассмотрена разработанная автором инженерная методика оценки последствий пожаров разлитий. При пожарах разлития нефтепродуктов основным опасным фактором, воздействующим на людей, здания, сооружения и находящееся рядом оборудование, является тепловое излучение.

В различных методических документах для расчета уровней теплового воздействия используются различные величины как по наименованию (хотя и имеющие одинаковую размерность), так и по количественным значениям. Расчеты уровней теплового воздействия по разным действующим методикам дают разброс в несколько десятков метров для одинаковых значений теплового потока от пожара разлития. Приведение характерного размера разлития к эквивалентному диаметру также существенно влияет на расчетные значения безопасного расстояния от очага пожара. Замена на круговую форму формы горящих разлитий, имеющих значительную протяженность и небольшую ширину («языки» разливающейся по неровностям рельефа горящей жидкости), вносит существенные погрешности в расчеты.

Предложена следующая последовательность действий по оценке последствий пожаров разлитий:

  • оценивается предполагаемая, наиболее вероятная форма аварийного разлития. В случае, если объект, содержащий пожароопасную жидкость, находится в обваловании, то форма разлития устанавливается идентичной форме обвалования;
  • производится замена произвольной формы вероятного разлития на многоугольник;
  • определяются стороны многоугольника, от которых при возгорании тепловое излучение пламени воздействует на исследуемый элемент окружающей территории;
  • производится определение размеров соответствующих сторон многоугольника разлития, а также расстояния по нормали от избранных сторон до исследуемого элемента территории;
  • с использованием экспериментальных данных о мощности теплового потока от горения соответствующей пожароопасной жидкости при заданной вероятной скорости ветра, заданных размере пожара и расстоянии от фронта пламени производится вычисление суммарной мощности теплового потока, действующего на исследуемый элемент.

Описанная процедура поясняется рисунком 3, на котором некоторая произвольная форма разлития заменена многоугольником. Требуется определить мощность теплового потока, действующего на элементы I и II.


  Схема определения мощности-5

  Схема определения мощности-6


Рисунок 3 Схема определения мощности тепловых потоков,
действующих на некоторые элементы окружающей
территории (обозначены I и II), от пожара разлития
(обозначен темным цветом) произвольной
формы. Стороны «эквивалентного» многоугольника
выделены толстыми линиями

На элементы I и II воздействует тепловое излучение от фронта пламени – сторона А и сторона В. Сторона А «эквивалентного» многоугольника имеет длину, равную сумме отрезков DA1 и DA2. Элемент I находится от стороны А на расстоянии (по нормали) RAI, следовательно, на него действует суммарное тепловое излучение от фронта пламени со стороны А: EАI=1/2*E(DA1; RA1)+
+ 1/2*E(DA2; RAI). Если длина любого из отрезков, составляющих сторону А, равна или превышает Dпр, после которой увеличение протяженности фронта пламени не влияет на мощность теплового потока, то в представленной формуле используются значения E(Dпр; R). Аналогично определяется суммарное тепловое излучение от фронта пламени, действующее на элемент I со стороны B: EBI=1/2*E(DB1; RB1). В рассматриваемом примере второе слагаемое отсутствует. Таким образом, на элемент I действует тепловое излучение пожара разлития мощностью:

EI =EАI+EBI = 1/2*E(DA1; RA1)+ 1/2*E(DA2; RAI)+1/2*E(DB1; RB1). (2)

Используя представленные выше рассуждения при определении суммарной мощности теплового потока, действующего на элемент II, и учитывая особенности его расположения относительно сторон А и В пожара разлития, получим следующее выражение:

EII =EАII+EBII = 1/2*E((DA1+DA2+DA3); RA2) – 1/2*E(DA3; RA2) +

+1/2*E((DB1+DB2) ; RB2) – 1/2*E(DB2; RB2). (3)

С целью экспериментального решения поставленных задач для прогнозирования последствий пожаров разлитий было разработано устройство для моделирования формы очагов пожаров разлития в условиях специализированного полигона, которое предназначено для имитации формы возможных очагов пожаров разлития горючих жидкостей, для определения тепловой нагрузки на мишень, располагающуюся на заданном расстоянии от фронта пламени.

Приведено описание устройства и методики проведения экспериментов. Пример моделирования очага пожара в форме дуги окружности представлен на рисунке 4.

В главе приводятся результаты разработки способа дистанционного обнаружения участков повреждения трубопровода и нарушения охранной зоны трубопровода, а также устройства обработки сейсмических сигналов для системы охранной сигнализации. Способ характеризуется более точным определением координат места порыва или места, в котором производятся несанкционированные работы, и обеспечивает повышение надежности и оперативности определения места нарушения целостности трубопровода и/или места проведения нештатных работ в его охранной зоне.

Реализация способа основана на анализе полей сейсмоакустической эмиссии в районе трубопроводов. При этом учитывается, что общее поле сейсмоакустической эмиссии в районах газопромысловых объектов имеет сложный характер из-за наложения многих факторов. Нормальные техногенные поля сейсмоакустической эмиссии возникают вследствие работы наземного и глубинного оборудования. Аномальные техногенные сейсмоакустические поля возникают при криминогенных нарушениях нормального процесса (врезках и откачках), а также при других ситуациях, связанных с аварийным нарушением целостности трубопроводов.

Технология основана на непрерывных наблюдениях («прослушивании») сейсмоакустических шумов в пределах месторождения на участках линейных трубопроводов в осложненных местах (технологических переходах) или в потенциально криминогенных, удаленных, плохо просматриваемых участках.

Система является остронаправленной фокусирующей системой. В случае внутрипромысловых или магистральных трубопроводов переменная фокусировка осуществляется в сканирующем режиме «прослушивания» трубных систем.

Система обзора работает в автоматическом режиме. Ее направленность в пространстве и изменение последней по заданному закону обеспечиваются введением временных задержек в воспринимаемые датчиками сигналы и суммированием этих сигналов по задаваемой программе для получения точечной направленности, или фокусирования, сигналов. Если система сфокусирована на случайный нерегулярный источник, то суммарный сигнал слабый («пустота»), при появлении интенсивного стационарного источника за счет многократного сканирования и суммирования возникает сигнал («объект»). Блок-схема разработанного устройства обработки сейсмических сигналов для системы охранной сигнализации представлена на рисунке 5.

1 – датчик; 2 – блок фильтров; 3 – блок усилителей; 4 – блок линий задержки;
5 – сумматор; 6 – квадратор; 7 – электронный ключ; 8 – блок памяти; 9 – ограничитель; 10 – схема сравнения; 11 – накопитель; 12 – компаратор; 13 – индикатор;
14 – регистратор; 15 – блок аварийной ситуации

Рисунок 5 Блок-схема устройства обработки сейсмических сигналов
для системы охранной сигнализации


 риведены графики изменения-10

На рисунке 6 приведены графики изменения мощности эмиссии по длине трубопровода и соответствующего участка его охранной зоны при отсутствии внешних источников – кривая Е(t1) и накопленной разности текущей и фоновой эмиссий – кривая Е(tn). Возрастание этой величины в точке LА свидетельствует о появлении нового очага эмиссии, идентифицируемого с аварийной ситуацией и с проведением несанкционированных работ.

Е(tn) – мощность эмиссии в различные моменты времени t; L – длина трубопровода;
LA– место повреждения трубопровода

Рисунок 6 Графики изменения мощности эмиссии по длине
трубопровода (включая участок охранной зоны)
при обнаружении внешних воздействий

В шестой главе представлены результаты разработки технических средств и технологии снижения последствий аварий на компоненты окружающей среды.

Описаны результаты разработки и апробации способа очистки почвогрунтов от локальных загрязнений нефтепродуктами, который предусматривает использование энергии грунтовых вод для «выдавливания» нефтепродукта на поверхность при ликвидации очаговых загрязнений грунтов при авариях на нефтепродуктопроводах. Последовательность реализации данного способа следующая: устраняется основное пятно загрязнения; определяется наличие очаговых загрязнений за пределами контура; определяются уровень грунтовых вод и направление наклона водонасыщенных слоев; в месте ниже места загрязнения образуется траншея глубиной, позволяющей поднявшимся грунтовым водам с площади очагового загрязнения поступать в траншею; поступающая в траншею жидкость откачивается в заранее подготовленную емкость с целью создания условий фильтрации грунтовых вод через загрязненные слои, смешивания их с нефтепродуктами в очагах загрязнений и создания потока водонефтяной смеси в траншею. В качестве емкости для приема откачиваемой водонефтяной смеси и ее фильтрации можно использовать горизонтальный фильтр в виде траншеи, образованной в водонепроницаемом грунте, состоящий из нескольких слоев фильтрующих и сорбирующих материалов, разделенных непроницаемыми перегородками, образующими «лабиринт». Описанный способ с применением горизонтального фильтра был применен в ноябре 2003 г. при ликвидации последствий инцидента на трассе конденсатопровода Оренбург – Салават Уфа. Ситуационный план района инцидента представлен на рисунке 7.

1 – горизонтальный фильтр; 2 – прирусловая траншея для сбора водонефтяной смеси. Звездочкой обозначено место образования трещины на конденсатопроводе; 3 – более темным цветом обозначено место основного очага загрязнения, темными вкраплениями обозначены очаговые скопления нефтепродуктов. Литерой А обозначен насосный агрегат в позиции перекачки загрязненной воды в горизонтальный фильтр, литерой Б – в позиции перекачки отфильтрованной воды. Стрелками обозначено направление фильтрации грунтовых и подрусловых вод

Рисунок 7 Ситуационный план района инцидента на 57 км IV нитки

конденсатопровода Оренбург Салават Уфа

Приводятся описание и результаты промышленных испытаний разработанной технологии очистки водных объектов от загрязнения сероводородом, основанной на использовании природного сорбента – естественных донных минерально-илистых отложений, слагающих русло и берега природных водоемов, что обусловлено дешевизной, высоким содержанием в донных минерально-илистых отложениях природных водоемов Оренбургской области и прилегающих регионов карбонатных составляющих, возможностью использования штатной технологической и пожарной техники для взмучивания донных отложений непосредственно в зоне загрязнения, сравнительной безопасностью.

Как следует из результатов испытаний, эффективная очистка воды от сероводорода достигается уже при содержании взмученных отложений в воде 100 мл/л и при экспозиции (времени осаждения отложений) в пределах 2 часов. Одна из возможных схем размещения технических средств для реализации предлагаемой технологии представлена на рисунке 8.

1 – нефтепродукт; 2 боновое заграждение; 3 – скиммер; 4 сорбционный бон;

5 линия сбора нефтепродуктов; 6 линия сброса воды; 7 емкость сбора

нефтепродуктов; 8 – сорбент; 9 землеройная техника; 10 пост контроля воздуха;

11 – автоцистерна; 12 линия подачи воды; 13 насосная станция; 14 емкость

реагентов; 15 линия водозабора; 16 пост контроля воды

Рисунок 8 Схема размещения технических средств очистки воды
от сероводорода с использованием донных отложений

В главе рассмотрены результаты разработки и промышленного внедрения установки для рассеивания газообразных вредных веществ. Отмечается, что при аварийном опорожнении поврежденных участков трубопроводов, когда ситуация не позволяет переместить находящийся в трубопроводе продукт в соседний трубопровод или специальные емкости, осуществляется выброс смеси в окружающее пространство. Как правило, смесь поджигается. В соответствии с действующими нормативными документами осуществление описанных операций требует наличия метеоусловий, при которых снижается угроза превышения допустимых уровней загазованности на прилегающей к месту выброса территории. В ситуации с аварийным трубопроводом прекращение его опорожнения чревато неконтролируемым развитием аварии. Подобная ситуация складывается и при «отработке» скважин.

Наиболее эффективным и доступным способом не прекращать выброс и сохранить безопасные концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы является их рассеивание. Для достижения требуемого эффекта сконструирована установка рассеивания выбросов вредных веществ, представляющая собой нагнетательную турбину (авиационный винт в ограждении на специальном автомобильном прицепе). Принцип работы установки заключается в интенсификации рассеивания вредных веществ в атмосфере путем «разбавления» выброса, его динамического подъема в атмосфере, интенсификации турбулентной диффузии в зоне источника.

На рисунках 9, 10 в графическом виде представлены результаты расчетов последствий выброса из газоконденсатной скважины с дебитом 200 тыс. м3/сут и содержанием сероводорода 8,7 % масс. На рисунке 9 приведены результаты расчета приземных концентраций вредных веществ без применения установки (максимальное значение концентрации на окраине населенного пункта составляет около 6,72 ПДК по сероводороду), на рисунке 10 – результаты расчета приземных концентраций вредных веществ с применением установки, при этом концентрация на окраине населенного пункта равна 0,02 ПДК по сероводороду. Концентрация сероводорода в контрольной точке снизилась более чем в 300 раз.

  Зона распространения-14

  Зона распространения-15

Рисунок 9 Зона распространения приземных концентраций

по сероводороду («отработка» скважины № 1010 с дебитом 200 тыс. м3/сут) без применения установки

  Зона распространения-16

  Зона распространения-17

Рисунок 10 Зона распространения приземных концентраций

по сероводороду («отработка» скважины № 1010 с дебитом 200 тыс. м3/сут) с применением установки



ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.