CC BY
164
____________________________________ © Н.В. Чухарева, Т.В. Тихонова,
2011
УДК 622.691.4.004. (571.56)
Н.В. Чухарева, Т.В. Тихонова
ИЗМЕНЕНИЕ ДИНАМИКИ ПРИЧИН АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА УГЛЕВОДОРОДОВ В ЗОНЕ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
Рассмотрен магистральный газопровод, проложенный в зоне вечной мерзлоты. Особенностью данной газотранспортной системы является экстремальные условия эксплуатации.
Ключевые слова: эксплуатация трубопроводов, вечная мерзлота, газопровод, аварийные ситуации.
Обеспечение надежной и безопасной эксплуатации трубопроводов, транспортирующих ценное углеводородное сырье потребителю, является важнейшим стратегическим направлением стабильного развития регионов, удаленных от центральной части Российской Федерации. Это во многом зависит от результатов анализа отказов и разрушений в системе магистрального транспорта. И только комплексный подход к данному вопросу, учитывающий специфику района прохождения трубопроводной трассы сможет дать реальную картину причин, приводящих к нарушению устойчивого режима эксплуатации.
В статье рассматривается магистральный газопровод (МГ) протяженностью около 2000 км и производительностью - 1,5 млрд.м3/год, проложенный в зоне вечной мерзлоты.
Особенностью данной газотранспортной системы является экстремальные условия эксплуатации. Резко континентальный климат отличается продолжительным зимним (от 6,5 до 9 месяцев) и коротким летним периодами. Средняя температура самого теплого месяца (июля) от 18-25 °С, в то время, как средняя температура холодного периода времени года лежит в пределах от -35 до 50 °С.
Все эти условия, безусловно, накладывают свою специфику в период строительства трубопроводной системы и обуславливают достаточно жесткий подход при выборе технологических режимов работы газопровода, основного и вспомогательного оборудования.
Исходя из вышесказанного, следует, что выявление динамики причинности аварийных ситуаций, позволит наиболее рационально использовать имеющиеся производственные ресурсы предприятий трубопроводного транспорта, работающих в специфических условиях эксплуатации.
Задачей данного исследования является классификация факторов аварий и повреждений газопроводов с определением основной доли наиболее значимых в сложных условиях эксплуатации.
Для реализации данной цели необходима:
• классификация причин аварийных ситуаций;
• анализ причин;
• определение доли наиболее значимых факторов, вносящих основной вклад в аварийные ситуации;
• выявление динамики изменения аварийных ситуаций.
Согласно литературному обзору по анализу причинности аварийных ситуаций в системе МГ [1-5,7-13] и привязке к реальным условиям эксплуатации в условиях Крайнего Севера можно выделить 7 основных групп факторов, приводящих к аварийным ситуациям: брак строительно-монтажных работ; механические повреждения труб машинами и механизмами при земляных работах; нарушение материалов и конструкций, вызванные их длительной эксплуатацией; коррозия; нарушение требований эксплуатации и ошибки персонала; металлургические дефекты и стихийные бедствия.
Рассмотрим причины аварийных ситуаций на МГ, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера с учетом предложенной классификации за период с 1990 по 2010 гг.
Как следует из полученных данных (рис. 1) наибольшие количество доли аварийных ситуаций приходится на 2003 и 2009 гг. Более детальный анализ позволит выявить влияние наиболее значимых факторов на динамику изменения аварийных ситуаций с привязкой данных к предложенной выше классификации.
Анализ аварий газопровода по причинам их возникновения позволил распределить процентное соотношение причин аварийных ситуаций за период эксплуатации МГ с 1990 по 2010 гг. (рис.
2).
->п ГіГіП/.
1 Я ♦
іо.ии /о А їй ППО,^ Д
іи.ии /О ~ 1 ¿1 /\
- 1 4 и /О := I п ППО,^ / V
* 1^.ии/о Сш ■ Я ппо,^ * /
^ і и -,и и /0 С\С\ОЛ, Л /
_ о.ии'го ■ /С по о..-" \/
^ О.ии^о "ч. І Г\Р\0А, Л Ї V
4эииТо \ А А > * /
2.00%
и.ии’го 1985 ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ 1990 1995 2000 2005 Годы 2010 2015
Рис. 1. Динамика доли аварийности газопровода с 1990 по 2010 гг.
6%
Рис. 2. Структура причин аварийных ситуаций на магистральном газопроводе за период 1990-2010 гг.
1- брак строительно-монтажных работ; 2 - механические повреждения труб машинами и механизмами при земляных работах; 3 - нарушение материалов и конструкций, вызванные их длительной эксплуатацией; 4 - коррозия; 5 -нарушение требований эксплуатации и ошибки персонала; 6 — металлурги-ческие дефекты труб; 7 - стихийные бедствия (природные катаклизмы)
Как следует из полученных данных наибольшие доли аварийных ситуаций характерны для следующих факторов: брак строительно-монтажных работ (что составляет 29 % от общего объема за 20 лет эксплуатации МГ) и механические повреждения труб машинами и механизмами при земляных работах (23 % соответственно).
Эти две группы причин аварийных ситуаций, согласно анализу Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору [14] в основном связаны с отступлением от проектных решений при строительстве и ремонте, несоблюдением технологии сварки, низким уровнем пооперационного контроля качества со стороны должностных лиц и недостаточным техническим надзором за строительством.
Средние показатели аварийности 10-13% характерны для следующих факторов: нарушение материалов и конструкций, вызванные их длительной эксплуатацией (13%), коррозия (11%), нарушение требований эксплуатации и ошибки персонала (10%).
Аварийные ситуации по причине нарушение материалов и конструкций, обусловлены накоплением усталостных напряжений после длительной эксплуатации газопровода 30 лет и более, что приводит, в конечном итоге, к их разрушению. Причем, тенденция к ухудшению общего технического состояния линейной части будет увеличиваться и может снизить эксплуатационный ресурс МГ до 20 % буквально за ближайшее 20-летие, если не предпринимать соответствующих мер по оценке технического состояния и не проводить работы по плановым предупредительным ремонтам.
Типичные для средней полосы России отказы газопроводов, вызванные развитием коррозии могут достигать 50% от причин возникновения аварийных ситуаций [8, 14]. Для газопроводов, эксплуатирующихся в условиях многолетнемерзлых грунтов эти данные находятся в значительно меньших пределах и составляют по данным проведенного анализа только 11% от общего числа аварийных ситуаций за последние 20 лет эксплуатации МГ. Такой фактор вполне логично объясняется продолжительным периодом действия отрицательных температур, что находится в соответствии с данными [5-7].
Доля аварий по причине нарушений требований эксплуатации и ошибки персонала составляет до 10%, что указывает на недостаточную подготовку обслуживающего персонала и требует от предприятий серьезного и тщательного подхода к подбору персонала,
периодичности его обучения, переподготовки и повышения квалификации, а так же более тщательного контроля при проверки знаний в области промышленной безопасности.
Дефекты труб и оборудования связаны с несовершенством технологии изготовления труб или их нарушением при изготовлении. Доля аварийных ситуаций, вызванные по этой причине от общего числа аварийных ситуаций составило 8%
Доля аварийных ситуаций, возникших в результате воздействия стихийных природных воздействий, составляет 6% от общего числа аварийных ситуаций за 20 лет эксплуатации МГ. Их возникновение не закономерно и не прогнозируемо, но все же встречается за данный период эксплуатации.
С целью выявления изменения динамики причин аварийных ситуаций сравним десятилетние периоды (рис. 3.). В 90-годы в статистических данных отмечаются только аварийные ситуации по причинам: механических повреждений труб машинами и механизмами при земляных работах и нарушения требований эксплуатации и ошибки персонала. В период с 2000 по 2010 год количество факторов причин аварийных ситуаций увеличивается в 3,5 раза по сравнению с периодом обследования, проведенного с 1990 по 2000 гг. По видимому, причиной такого изменения является, прежде всего, истечение эксплуатационного срока ресурса, заложенного в период строительства. А так же ресурса, заложенного заводом-изготовителем на эксплуатационное оборудование. Кроме того, срабатывает ряд факторов отрицательных температур, обуславливающий более быстрое ухудшение физических и механических свойств трубопроводной системы.
Проведенные исследования анализа аварийных ситуаций на МГ проложенном и эксплуатирующемся в условиях вечной мерзлоты позволили выявить следующее:
1. Аварийные ситуации происходят в основном из-за несоблюдения требований проектных решений при строительстве и ремонте трубопроводов (например несоблюдения технологии сварки)
2. Недостаточным уровнем пооперационного контроля качества со стороны лиц ответственным за данный вид работ (например технический надзор за строительством);
8096 6096 4094 2096 094
1990-2000 2000-2010
Рис. 3. Динамика причин возникновения аварийных ситуаций на МГ по пятилеткам
1 - брак строительно-монтажных работ; 2 — механические повреждения труб машинами и механизмами при земляных работах; 3 — нарушение материалов и конструкций вызванные их длительной эксплуатацией; 4 — коррозия; 5 — нарушение требований эксплуатации и ошибки персонала; 6 - металлургические дефекты труб; 7 — стихийные бедствия (природные катаклизмы)
3. Минимальный процент аварийных ситуаций связан с нарушением эксплуатационных требований и ошибками обслуживающего персонала, что указывает на хорошую подготовку обслуживающего персонала и четкую организацию производства эксплуатации и ремонта данных систем;
Данный анализ позволит предприятиям эксплуатирующих трубопроводный транспорт в условиях Крайнего Севера обратить внимание на первоочередные вопросы, связанные с причинностью возникновения аварийных ситуаций.
Опираясь на данные исследований [2, 3, 10, 12] для предупреждения возникновения чрезвычайных и аварийных ситуаций и снижения их последствий на магистральном газопроводе, и собственный проведенный анализ можно рекомендовать следующий комплекс мероприятий:
1) Качественная приемка построенных объектов;
2) Своевременно проводить профилактические и плановые работы по выявлению дефектов различных видов оборудования, их ремонт или замену;
3) Контроль за выполнением правил технической эксплуатации, комплекса мероприятий по повышению технологической дисциплины и увеличения ресурса работы оборудования, качественным и своевременным выполнением аварийно - ремонтных и восстановительных работ;
4) Следить за соблюдением требований техники безопасности, охраны труда;
5) Проводить регулярное обучение, тестирование и тренировки персонала по специальной программе обучения действиям по локализации и ликвидации аварий, а также способам защиты от поражающих факторов в чрезвычайных ситуациях;
6) Обеспечивать надлежащее хранение и ведение проектносметной и эксплуатационной документации;
7) Подбор и использование новых технологий и материалов для обеспечения надежной эксплуатации и бесперебойной перекачки углеводородного сырья.
Соблюдение и выполнение всех этих вышеуказанных пунктов позволит сэкономить капитальные затраты на локализацию, ликвидацию и ремонт аварий, которые могут произойти на магистральном трубопроводе.
Статья выполнена в рамках ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. ГК № П1404 от 03.09.2009г. проект «Изменение динамики причин аварийных ситуаций при эксплуатации оборудования трубопроводного транспорта углеводородов в зоне вечной мерзлоты»
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Промышленная безопасность и надежность магистральных трубопроводов / Под ред. А.И. Владимирова, В.Я. Кершенбаума. - М.: Национальный институт нефти и газа. - 2009. - 696 с.
2. Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Аварийные выбросы природного газа: проблемы и пути их решения // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2010. - №8. - С. 4-11.
3. Большаков А.М. Анализ разрушений и дефектов в магистральных газопроводах и резервуарах Севера // Газовая промышленность. - 2010. - №5. - С. 5253.
4. Большаков А.М., Татаринов Л.Н. Надежность МГ после 30 лет эксплуатации в условиях Крайнего Севера // Газовая промышленность. - 2009. - №2. - С. 28-31.
5. Большаков А.М., Голиков Н.И., Сыромятникова А.С. и др. Разрушения и повреждения при длительной эксплуатации объектов нефтяной и газовой промышленности // Г азовая промышленность. - 2007. - №7. - С. 89-91.
6. Гилязов А.А.,Большаков А.М., Голиков Н.И. и др. Исследование несущей способности стареющих магистральных газопроводов в условиях Крайнего Севера // Газовая промышленность. - 2006. - №1. - С. 38-39.
7. Ермоленко Ю.Г., Большаков А.М., Черемкин М.К. и др. О техническом состоянии магистральных газопроводов Якутии // Безопасность Труда в Промышленности. - 2003. - №10. - С. 5-7.
8. Лисанов М.В., Савина А.В., Дегтярев Д.В. и др. Анализ Российских и зарубежных данных по аварийности на объектах трубопроводного транспорта // Безопасность Труда в Промышленности. - 2010. - №7 - С. 16-22.
9. Лисанов М.В., Сумской С.И., Савина А.В. и др. Анализ риска магистральных нефтепроводов при обосновании проектных решений, компенсирующих отступления от действующих требований безопасности // Безопасность Труда в Промышленности. - 2010. - №3. - С. 58-66.
10. Медведев В.Н. Анализ уровня эксплуатации и аварийности МГ Северного коридора // Газовая промышленность. - 2004. - №6. - С. 13-15.
11. Мокроусов С.Н. Проблемы обеспечения безопасности магистральных и межпромысловых нефтегазопродуктопроводов. Организационные аспекты предупреждения несанкционированных врезок // Безопасность Труда в Промышленности. - 2006. - №9. - С. - 16-19.
12. Ревазов А.М. Анализ чрезвычайных т аварийных ситуаций на объектах магистрального газопроводного транспорта и меры по предупеждению их возникновения и снижению последствий // УКАНГ. - 2010. - №1. - С. 68-70.
13. Сунагатов М.Ф., Гумеров К.М. Человеческий фактор в нефтегазовой отрасли // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. -2009. - № 3(77). - С. 86-92.
14. Годовые отчеты о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. URL: http://www.gosnadzor.ru /osnovnaya_deyatelnost_otchety. шгд=1
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------------------------------------
Чухарева Н.В. - кандидат химических наук, доцент,
Тихонова Т.В. -
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, e-mail:Natasha@tpu.ru
