Анализ риска аварии на воздушном переходе нефтепровода

АНАЛИЗ РИСКА АВАРИИ НА ВОЗДУШНОМ ПЕРЕХОДЕ НЕФТЕПРОВОДА

Смирнягина Д.А.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия

Гурьев Е.С.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия ФГБУН НИЦ «Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин» УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия sec[AT]wekt.ru

Полуян Л. В.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия ФГБУН НИЦ «Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин» УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия sec[AT]wekt.ru Эксплуатация магистральных нефтепроводов является одним из наиболее опасных факторов, вызывающих нарушение равновесия водных экосистем. Особую опасность представляют участки нефтепроводов, проходящие через водные преграды. Одной из проблем является разработка мероприятий по ликвидации последствий аварийных разливов в руслах водотоков в кратчайшие сроки. Повышение уровня промышленной безопасности за счет применения более эффективных средств локализации и ликвидации аварий на нефтепроводах, проходящих через водные преграды, является одной из важных задач при возрастающих объемах транспортирования нефти.

Статистика аварий на магистральных трубопроводах показывает, что их количество не снижается. Основными причинами аварий являются сокращение ремонтных мощностей, низкие темпы работ по замене отработавших срок трубопроводов на трубопроводы с антикоррозионными покрытиями, а также прогрессирующее старение действующих сетей.

Особенно большую опасность представляют магистральные нефтепроводы в местах перехода через реки, например, на вантовых воздушных переходах. Как показывает практика, полностью исключить аварии, связанные с процессом транспортировки нефти и снизить до нуля вероятность их возникновения, невозможно.

В рассматриваемой работе на примере вантового воздушного перехода магистрального нефтепровода через одну из сибирских рек представлены результаты оценки риска его эксплуатации. Поскольку разливы нефтепродуктов в водотоки рек приносят огромное загрязнение не только водных ресурсов, но и большие финансовые потери, в работе рассмотрели существующие подходы к прогнозированию растекания нефти по воде. Поведение нефтяного загрязнения на водотоках зависит от состава и плотности нефти, скорости течения воды, скорости и направления ветра, температуры окружающего воздуха и воды и др. Трансформация и перенос нефтяного разлива в воде подчиняется набору сложных, взаимосвязанных, физико-химических процессов, которые зависят от свойств нефти, гидродинамических свойств и условий окружающей среды [1].

Определение количества вытекшей нефти из нефтепровода производилось на 3 периодах, характеризующихся разными режимами истечения [2].

Общий объем вытекшей нефти составляет сумму объема вытекшей нефти с момента обнаружения повреждения трубопровода до остановки перекачки (V1), вытекшей нефти из трубопровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижек (V2) и вытекшей нефти из трубопровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки (V3):

VE = V + V2 + V3,

V = Q1 • t„ V2 - Q2 ■ 12 ,

V -^■ L, где Q1 - объем прокачки нефти (расход) до обнаружения аварии, м3/с;

Q2 - объем прокачки нефти (расход) до полного закрытия задвижек, м3/с; d - внутренний диаметр нефтепровода, м; t - время вытекания нефти в соответствующем периоде, с.

В работах [1, 3] авторы одинаково оценивают объемы вытекшей из трубопровода нефти. Однако, по-разному рассматривают процесс растекания нефти по поверхности водотока. В общем случае, нефтяное пятно на водной поверхности подвержено, с одной стороны, переносу под действием течения водотока, а с другой стороны - множеству процессов трансформации. Трансформация нефти выражается в растекании в результате действия гравитационных, инерционных, вязких сил и сил поверхностного натяжения. Так же происходит: испарение нефти с поверхности разлива и тем интенсивнее, чем выше температура окружающей среды и более легкая по составу сама нефть, эмульсификация - образование эмульсии воды в нефти,- диспергирование - проникновение капель нефти в воду в результате обрушения ветровых волн,- растворение нефти в воде [1]. Следует отметить, что в данной работе при растекании не учитывается влияние погодно-климатических условий, волнение воды, скорость водотока. Скорость водотока реки является основным фактором влияющим на распространение нефти вниз по реке, и это распространение нефти может привести к загрязнению на десятки километров русла, особенно при не широких реках и быстрых водотоках.

Площадь растекания нефти зависит от времени обнаружения аварии, времени реагирования ремонтных бригад, дальности их дислокации от места аварии, оснащенности ремонтной бригады специальным оборудованием и др. В рассматриваемой работе проведен анализ риска аварии на воздушном переходе, рассчитан экологический ущерб, нанесенный окружающей среде, с учетом дислокации аварийной бригады.

Расчеты по растеканию нефти по водотокам необходимы для разработки планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти, расчета сил и средств, необходимых для ликвидации последствий аварий на водных объектах. Все расчетные зоны поражения, загрязнения накладываются на картографическую основу с использованием ГИС - технологий, которые дают возможность связать данные анализа, количественную и качественную оценку ситуации.

Анализ результатов расчетов аварии на вантовом воздушном переходе показывает, что для повышения безопасности при эксплуатации нефтепровода необходимо своевременно осуществлять его систематический контроль, иметь непосредственно на воздушном переходе через реки комплект оборудования для локализации аварии, обеспечить ремонтно - восстановительные работы всего комплекса воздушного перехода, включающего как сам нефтепровод, так и вантовую конструкцию перехода в кратчайшие сроки.

Полученные результаты позволили разработать инженерную методику оценки зон поражения при разливе нефти на водную поверхность. Она может быть использована при разработке планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти для воздушных переходов в части анализа риска.

Библиографический список

Павлов А. А., Черняев А. В. Моделирование процессов трансформации нефтяных загрязнений при разливах нефтепродуктов на акваторию малых рек. Известия ВолгГТУ том 6, №6, 2009. с.23-27.

Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах (утв. Минтопэнерго РФ 1 ноября 1995 г.)

Нуранбаева Б.М., Мутушов А. Оценка ущерба от разлива нефти при авариях на примере

нефтепровода каспийского трубопроводного консорциума (КТК). Вестник КазНТУ №3 (103), 2014, с. 36 - 42.

Количество показов: 1518