Особенности оценки риска при добыче нефти на морских платформах Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 504+331.131.7.522(27(5+279)

ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ РИСКА ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ ЬА МОРСКИХ ПЛАТФОРМАХ

О.В. Штснгауэр. ЕВ. Шсндалсва Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

Аннотация - Статья посвяшена экологическим рискам, возникающим при эксплуатации морских стационарных и плавучих платформ для бурения скважин, добычи нефти п газа. Исходным событием для оценки экологического риска является реализация технического риска как факта нанесения вреда окружающей природе. Оценка экологического риска проводится в зависимости от нанесения Бреда атмосфере. водным ресурсам, почве, флоре и фауне. При этом учитывают требования российских законов и нормативных документов, действующих в области охраны природы

Ключевые слэсл:опенка риска, дерево событии, аварийное фонтаппроваппс, морские платформы, природные ресурсы.

I. Введение

В течение уже многих лет нефтегазовый комплекс (НТК) является основой энергоснабжения страны, он обеспечивает более 10 % общего потребления природных ресурсов. НТК - это главный источник налоговых и валютных поступлении государства. Именно поэтому в энергетической стратегии России на период до 2020 года проблеме функционирования и развития НПС уделяется особое внимание. Во-первых, к 2020 году необходимо увеличить добычу нефти в 12 раз? по сравнению с уровнем добычи в 2000 году в ееяш с качественным ухудшением сырьевой базы отрасли. Для решения поставленной задачи предметом стратегических интересов стп потенциал шельфа России, расширяющий плошадн с нефтегазоносными месторождениями на 3.? млн. кв. км Шельфом является подводная окраина материка с геологическим строением, аналогичным прилегающему участку суши. границей которого является бровка - резкий перепад глубины морского дна. Кроме шельфа с глубинами моря до ?0С - Я00 м многие более глубоководны? участки морской периферии России также являются перспективными для дсбычи углеводородов Освоение месторождений мг>роки\- акваторий позволит ком-пеноирокат-, снижение обкемпв добычи нефти и гааа на суше

Для обеспечения добычи углеводородов на шельповых и морских иесторо-кденигх исполкяукгг гпециалти-рочанны* буровые и добывающие установки (гпртщалкны* платформы) Устаиовки атносятст к сложным производственным системам, яетяюшихся опасными, как с технической, так н экологическэй точки зрения 1]. Увеличение масштабов бурения и добнчн нефти и морских акваториях иитенсифичалия транспортировки нефти на танкерах, строительстзо л эксплуатация новых морских добывающих платформ приведут к позыше-нию рисков аварийных ситуаций. Аварийные ситуации, в свою очередь, приводят к расширению масштабов негативного воздействия на экологическое состояние окружающей среды

Отличительной особенностью аварии на морских буровых и добывающих платформах язляется скоротечность развития аварийных процессов, связанных с выбросом углеводородов и их горением в условиях компактного размещения оборудования В настсяшее время опенке технического риска таких аварии уделяется большое внимание [2.3]. однако при этом экологические рисков рассматриваются Еак часть технических рнсеов. то есть Еак физическое яьление вне полного определения экологического вреда, нанесённого природе. Псэтому оценка экологического риска нефтедобычи с морских платформ является задачей первостепенной важности.

II. ПОГТАНСВКА ЗАДАЧИ

Под экологическим ри:ком понимается вероятность наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для природной среды, вызванного чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера. а также негативным воздействием хозяйственной н иной деятельности.

Нефть представляет собой сложную жидкую смесь углеводородов и высокомолекулярных углеводородных соединений с атомами кислорода, серы, азота, мегалтов и органических кислот, растворенных углеводородных газов, мннератьных солей, воды и других элементов. В свэю очередь, состав природного газа содержит взвеси жидких углеводородов, воды, частицы тверды?: веществ.

Компании, занимающиеся добычей нефти на морских платформах, в процессе деятельности с учётом эколо-го-ресурсных компонентов окружающей природной среды, могут оказать негативное воздействие на следую-

птие ьи.ты ттриродььг: ресурсов атмосфера, чодньте ресурсы. земельные ресурсы биопсгт-ческие ресурсы (рлг-татгльнын н животный мир).

Анализируя нормативную документацию компаний нефтяной отрасли, можно сделать вывод о том. что при разработке дожументапии ттргменен сис-е\птыи подход объединяющий анализ как технических tsk и экологических рисков. Однако при таком подходе экологические риски рассмотрены как варианты реализации технических рисков, но не с позиций потенциального зкслогкчесЕого вреда для персонала и населения, флоры а фауны окружающих территорий. При этом в большинстве компании отсутствуют модели формирования и методики расчета экологических рисков, основанные на нормах и требованиях российского законодательства в области экологии.

Задача данной статен заключается в идентификации, анализе н оценке экологических рисков, связанных с разведкой и добычей у: ленодородои ш морских и шельфоных месторождениях как со сгационар.чьих. гак и шы-вучнх буровых и добывающих платформ. Решение задачи включает в себя следующие этапы:

1) ндентнфнхадня инцидентов и опасностей на основе анализа различных факторов;

2) опенка экологического риска идентифицированных опасностей п анализ его допустимости;

3) устранение или снижение экологического ри:ка.

При идентификации экологических опасностей d качестве npinrai иапесепия экологического вреда дтя окружающей среды, го есть и качежлве начальных, событии для оценки злили ичееммо риска исио.1Ыоъаны конечные ссбытня технических инцидентов и аварий (фонтанирование скважины, зыброс или утечка из подзод-ных трубе прово доз. взрыв, пожар).

Ш. Теория

Основная задача раздела идентификации экологических опасностей - выявление н четкое списание всех источников. оказывающих негативное влияние Еа окружающую среду, а таЕже описание спенарнев их реализации.

На данном этапе следует [4.5]

а) прочегти г бор и оденьу достоверной исходной инфпр\ляттри необходимой для оценки экологического риска;

о) определить, какие результирующие сооытия технических аварий требуют более серьезного анализа, а какие предела тт<гтст меньший интерес г точки прения или гаи я ня окружающую среду;

в) провести анализ услозин возникновения аварий, на осноес которого определить социально-экономические последствия для населения и окружающей среды;

г) псстрсить ¿деревья событий» для каждэгэ результирующего события.

Для оценки степени риска объекта необходимо рассмотреть все зозможные варианты аварийных ситуаций, способных Еызватъ чрезвычайные ситуации экологического характера.

Факторы ночиикнорекия аварийных ситуации прр добыче нефти m морских платформах можно разделить на три основных типа.

1. Внешние факторы, воздействующие на платформы (шторм, лёд. айсберг надводные н подводные суда).

2. Проектные и строительные факторы (коррозия металла и усталостные факторы конструкций платформ).

3. Технологические факторы, связанные с особенностью технологического процесса (пожар, взрывы, выбросы).

К плавучим буровым установкам можео отнести установки трех видов: гравитационные, полупогрулные и самокодьёмные. Исючннками зафлзншощих вещссш на всех лапах освоения морских мссшролденлй ха.м-ются:

- бурсвсе оборудование. установленное на ллавучей буровой установке (ПБУ) и морской стационарной wiai форме (МСП) дш орошельсква разъелочныл и зкочшунгацконных скважин, сбора и оСрабшки охходоъ бурения, опробования н освоения скважин

эксплуатацпопиое оборудевглше. устаповлешюе па МСП дтя разраболен месторождений и обработки лла стовой продукции (ПП). п для других операций, обеспечивающих требуемую технологию добычи;

- подводные трубопроводы для сбора ПП сателлитных платформ нг центральной платформе. трш:порта ПП па берегооые сооружения пли па морской пефтеоттрузочпый терминал длч отгрузки нефти беспртпалышм наливом танкерсв:

- оборудование. дл! сбора ПП. обработки и псдготоеки её до товарных, транспортных и утилизационных

копдеций

- транспорт неотн и газа на внутренние и внешние рынки сбыта;

- загрязнённые жщкне отходы технологических процессов Ьурения и доЬычн. закачиваемые в поглощающие или нагнетательные скважины, н твёрдые отходы, транспортируемые на объекты утилизации или захсрс-нения:

- плавучие технические средства. используемые в процессе обустройства, буренил и эксплуатации месторождения.

Наиболее распространёнными аварийными ситуациями на вышеперечисленных источниках является нефтяные разливы в море, которые могут произойти на любом из этапов добычи, хранения или трснсиортнроЕ-кн Есфтн. Среди потенциальных источников разливов нсотн можно выделить:

- аварийное фонтанирование скважины во время подводного Ьурения или добычи нефтн;

- выбросы или утечки не<$ти го подводных трубопроводов:

- утечки из резервуаров для ранения нефти, располагающихся на суше, или утечки ю трубопроводов в береговой зоне,

- аварии с угасшем судов, трансиортир/кщих нефть, или разлив топлива с судов.

По тяжести последствий для окружающей среды и ьоздействию на персонал одной из наиболее опасных аварийных ситуаций на буровых установках является аварийное фонтанирование скважнны при ее бурении или эксплуатации.

Для более детального рассмотрения злияния аварийного фонтанирования скважнны построим деревья сс-бчгшй [5, 6] ли* четырёх видов природных ресурсов (атмосфер*, ночи? роднкте ресурсы, биогошчеокие ресурсы).

IV. Результаты экспериментов

Основным путём аварийного фонтанирования подводной птажнны может быть выход углеводородов ш продуктивного пласта по обсадной колонне, эксплуатационной или бурильной колоипе и пс межтрубиому ирс странству. Для эксплуатационных скважин при оценке вероятности фонтанирозанш скважнны также необходимо рассмотреть вероятнссть аварии знутрискважннного оборудования и фонтанной арматуры. Дтя скважин с пересечением нескольких выделяющих формаций схема должна учитывать возможные боковые притоки т вышележащих форхацнё н мсжпластовыс пер стоки

На Рис. 1,2, 3, 4 приведены деревья событий блеяния аварийного фоигаинрования нефти на природные ресурсы

Предельно допустимые концентрации 1ДК") за-ргеняющих веществ в атмосферном роядухе населенных мост регламентируете* гягнсннчсскнмн нормами ГН 2.1.6.2897-11 н ГК 2 1.6.1338-03 [7].

Лшрнйжк-фонганкрсеавие

За1ри11СШ1С тчдухи

•ккс1-м10.1мм

псщсстгамм

I ютикс гэрючнх п:ро|к>-.ду"1>

Исиароннс .клкнх уг.к водородсв

Влажное осаждсннс паров нефти

Сухое осаждснис парой нефти

Распространена« сме;и нрд сильном вегре

Итготяиис сыеси при палит« устоппикп коли 1.1 \и:11.:мнк

Диспер1 а им .уптсюлородов

Иоиа.инне напоив ' капли ьо,чы и тумане

Ныналспис паров нсфги ч пиле оса.-ко*

Трсюшпцнснпос ■ осождсипс 'шепш

Отложеннс частиц па |фсдмстах, находнцихся па пути

OGj.ii лиыанис •я>риямсй

(Ьджд^т*" т (Лмтя* наяо/тпмхеи ми нуги рдспролражикя

С "коглечие продуктов сгоратя

Рис.1. Дерево :обыгий для выявления влияния аварийного фонтакнроЕакня нефти на атмосферу

Нарушеьие Аварийное структуры

фонтанирозание почвенного покрова

Иаарушегие плодородного :лоя

Увегичэнне кислотности почвы

Деградация юивенного ПГМСрПЯЯ

накопление нефти

в 1юнижепны* местах территории

изменение

фнзики-химлчсского состава паты

Снижение способности поглощать калий фоефер, микроэлементы

Инфильтрация в грунтовую сред/

Активизация криогенных процессов

Битумизация, гудронизация. цементация почвы

Гпкрацение ппощади сельскохозяйственных земель

Нгрушение Оалснса микриэлемешив поной

Изменение - минерального состава почвы

Растрескивание почвы

Перемещение частиц грунта

Потер л почвой

спгсобног.ти впитыве-ть влагу

Заболачивание почоы

Рис. 2 Дерево событий хтт выявлен:« влияния аварийного фонтанирования нефти на земельные ресурсы

ПДК химических веществ в почве регламентируется в соответствии с [8] и другими нормативными документами.

Азгдойпие фон-анировачие

Ргспросгргнение нефти по течению всдото<а

Появлегое радужней гленки «а вире

Наруиение процессов

нагревания и выхелажмеания зоды

Загрязнеюе вода

Т0КС»МИ>1М1

веществами

При поеыченхи 1 Образование

быстрое стойкой эмульсии

смешение -ипа «нефть в

нефти с водой воце>

Рястяоренле нефти в поверхностном слое воды

ЭмуЛЬГИрООО!1ИС летучи« фрекци*

Образование твёрдых сгустксв «смоляных шзрикоз»

Образование стойкой эмульсии типа «вода в нефти п

Осаждение тлчёлых нефтяных фракций на дно

ПОГЛОЩС! 1ИС ДО ■ И.1МИ

загэязненияли раствсреннсго в воде кислорода

Узегичение кол-ва разла-ающихся органических веществ

Опуска-ие зафя$ненной нефтью водь пс глублне водоёма

ИОМС1С11ИС

— температуры воцы

ПретятстЕие протеканию ок/1стте/**1ьк процессов

умепьиеьие концентрации нефти в зоде

ПорСМСЩС 1ИС _ лгусткоя ПП говер>ности воды

— Спускание не дго

не поддается

— бактериальном/

разрушению

_ Раапагзется под дейстзием бактерий

Рхт растений и жизотньк, участвующих в

— разложении

Нарушение _ слохиЕшегося биогогмческого оаЕнозесия в воде

_ Накопление то»гичнк* отложений

Рис. 3. Дерезо соЗыгай для выявления елияния аварийного фонтанирования нефти на водные ресурсы

Аварийное Вред для Влияние Поступление

фонта нлровзние рзстений улеводородз »<*«"«"»* аивяем! «в

в клетку

Вред для животных

Нарушение естественны* Вздержка ростз реакций &6мс ю и эазоития вгществ

Изменение структуры оргаг-елл

У^еныиенуе зктивнссти ферментов

Гибеп»

Иамоы»ии®

процессов

Нзкопле-ме элементов

Влияние огсида азста

Примюе в; ипнпе через кисготные ССЗДЮ

Окисление хлоро$>иллз

трзиспимщм

_ Снижение

процессов ассимиляции

Интоксикация Обесцвечивзние флэры итм похелтение листьм

Некроз

Косвенное влияние

путём фото1И ии-с оного ОбрЗЗОЕЗНИЯ

ОСрззсвзнле кислоты при у.*; 1 аире- ии ОКСИДЗЗЗОТЗ

Влияние нз мо-а&очиам

Нарушение жизнен^х процессов

Употребление нефти с пищей

Нзру-иение роста рзс-ени!

Ингубирование ферме гтатлоиь х резкц^й

Отрзвление животных

Болезни

Рэ зруиоыю оперения у пгиц. Л1у 1эш<асие мела у ЖИВОТНЫХ

Гибель

Невозможность перемгщемя. миграций

Нзрушеше функьуи воспроизводства

Н.-лггплеиие токсичных алиментов

Интоксикация фа>нв1

Рзздрз:«зющее воздействие

Сокращение численности оиаоо

Рзздрзжение

ОЛИ1ИОТИХ

Рис. 4. Дерево событий дтя выявления влияния аварийного фонтанирования нефгн на биологические ресурсы

ЛДК химических веществ в воде регламентируется в соответствии с ГН 2.1.5.2280-07 и ГН 2.1.5.1315-03 [9]. Далее аеибхидимо оирсде:ииь колвчечвенные иика&пелн всех деревьев сибьшш. Каждая ьспвь деревьев рассмахриваехся в охдахьиисхи.

V. Обсуждение результатов Экологический ущерб (урон. нанесенный объектам окружающей средк) при аварийных ситуациях склады-застся нз ущерба. нанесенного окружающей среде за слет загрязнения почв, попадания нефти нефтепродуктов з водные объекты, поступление в атмосферу летучих углеводородов с поверхности пролива н продуктоз сгорания нефти нефтепродуктов при возникновении пожара н определяется по формуле:

Уэ~^еод- (1)

Размер возможного вреда три аатря-нении почв кефткто У^ млн руб

У^=СХВ- ь-Кг- - (2)

где СХВ - степень химического -загрязнения: 5 - плещадь загрязненного участка, м";

Кг - показатель б зависимости от глубины химического загрязнения или порчи почв: Кца - показатель в зависимости от категории земель н целевого назначения:

Тх - такса для исчисления размера вреда, причиненного почвам пак объекту окружающей среды, при химическом загрязнении почв. рубУм2.

Расчёт ущерба за загрязнение атмосферы У^. млн. руб.

где М, - масса выброса одного загрязняющего вещества в атмосферу, т; /р - толщина слоя раз.чившейся нефти;

С, - расчётная сгавЕа платы за выброс одной тонны /-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита, с учетом коэффициентов, руб.. представленная как

С, - Н{ К з • Кт0 кт к

(4)

где Н, - норматив платы за выброс одной тонны /-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита. руб.;

А? - коэффициент, учитывающий экологические факторы (состояние атмосферного воздуха), го территориям экономических районов РФ;

Кг - коэффициент за выбрссы вредных веществ в атмосферный воздух городсв.

Кпр- коэффициент для особо охраняемы; природных территорий. Кч=2 для особо охраняемых природных территорий, в том числе территорий лсчсбно-оздоровнтсльных местностей и Еурортсв. а также для районов Крайнего Севера и приравненных к ним местностей. Байкальской природной территории н зон экологического бедствия.

Кло - коэффициент, установленный законом на соотеетлвующий год.

Размер плат за загрязнение водньге объектов нефтью млн. руб.

где Квг - коэффициент, учитывающий прнродно-клкматнчсскиг условия в зависимости от времени года;

Ко.< ~ коэффициент, учитывающий длительность негативного воздействия загрязняющих веществ на водный объект при непринятии мер по его ликвидации:

К* - коэффициент, учитывающий состояние водных объектов:

Ко, - коэффициент индексации, учитывающий инфляционную составляющую' экономического развития: Кк - такса для исчисления размера вреда от сбрсса нефтепродуктов в водные объекта. Ущерб рассчитывается исходя ш ма:сы нефти, нефтепродукта, попавшего в водный объект.

vi. выеоды и заключение Величину экологического риска можно определить путём соотиошешл вероятности паетуплешш аварийной ситуации и величины потенциального гоциа.льчо---ко.тюгнчес1огс ущерба и результате яа-ря-нения нефтью и нефтепродуктами

где Кзх - экологический рнск:

Р- вероятность наступления аварийной ситуации: У- велнтнна улцерба окружающей среде в результате аварин.

Для определения величины экологического рнсьа воспользуемся матрицей риска. Матрица риска - простой и эффективный метод определения уровня риска тон или иной опасности [3].

Для каждой опасности или опасной ситуации необходимо оценить степень тяжести вреда или последствий. Чаще всего степень тяжести ассоциируется с масштабом ущерба дтя объектов окружающей среды. Степень тяжести может разделяться на следующие градации: -катастрофическая, величина ущерб? более 200 мле. руб.; -тяжелая, величина ущерса лежит в диапазоне от 20 до 200 млн. руб.; -средня.?:, вслигчннг ущерба лежит в диапазоне от 2 до 20 млн. руб;

лёпсая. велпчгаа ущербамепее 2 млп. руб. Как и степень ттже^ти вреда вероятность егп нанесения может быть оценена с использованием следующих градаций:

-очень вероятно - зред практически нетбежен: -вероятно - вред может быть нанесён; -матовероягно - вред, скорее всего, не будё? нанесён: -невероятно - вероятность нанесения вреда олизка к нулю Матрица расчёса зкшкл ическш о рисьа пред славлена в табл. 1.

Упд =Кв: • Юг, • К* • Хия • Ни.

(6)

у;

(7)

ТАБЛИЦА 1 РАСЧЕТ РИСКА С ПОМОЩЬЮ МАТРИЦЫ

Вероятность нанесения вреда Степень тяжести Бреда

Катастрофическая Тяжелая Средняя Лёгкая

Очень вероятно Высокий Высокий Высокий Средний

Вероятно Высокий Высокий Высокий Низкий

Маловероятно Средний Средний Низкий Пренебрежнмый

Невероятно Низкий Низкий Пренебрежимын Пренебрежимын

После оценки степени тяжести вреда и вероятности его нанесения с помощью выбранной матрицы можно оценшь уровень риска, т.е. установил, соотношение между вероятностью и степенью тяжести. Результат оценки представляет собой ряд определений от «иренебрежимого» до «высокого».

список литературы

1. Российская Федерация. Законы. О промышленной безопасности опасных производственных объектов : федер. закон [от 21.07.1997 № 116-ФЗ] (в ред. от 04.03.2013). Доступ из справ.-правовой системы «Консупь-тантПлюс».

2. ГОСТ Р 54144—2010. Менеджмент риска. Руководство по применению органигацнонных мер безопасности и оценки рисков. Идентификация инцидентов. Введ. 2010-12-21.М: Стандартннформ. 2012.28 с.

3. ГОСТ Р ИСО 17776-2010. Менеджмент риска. Руководящие указания по выбору методов и средств идентификации опасностей п оценки рыска для установок по добыче нефти и газа из морских месторождений. Введ. 2010-12-29JM.: Стандартннформ. 2011. 67 с.

4. ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010—2011. Менеджмент рнскд. Методы оценки риска .Введ. 2012-12ЧН.М.: Стандарпшформ. 2012.121 с.

5. ГОСТ Р МЭК 62502-2014. Менеджмент рнска. Анализ дерева собьгтай.Введ. 2014—10-24.М: Стандарпшформ, 2015.50 с.

6. Шгеигауэр О. В.. Шендалева Е. В. Оценка экологических рисков при транспортировке, хранении нефти и нефтепродуктов Н Стандартшацня. метрология и управжнне качества: материалы Всерос. науч.-техн. конф.. посвящ. 90-летню Росстандарта и 170-летию метрол. службы Росснн.Омск: Изд-во ОмГТУ. 2015.С. 273-277.

7. ГН 2.1.6.2897-11. Дополнение № 9 к ГН 2.1.6.1338-0. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.Введ. 2011-07-12.Доступ из справ-правовой системы «КонсультантПлюс».

8. СанПнН 2.6.6.1169-02. Обеспечение радиационной безопасности при обращении с прошводственнымн отходами с повышенным содержанием природных радионуклидов на объектах нефтегаювого комплекса Российской Федерации. Введ. 2003—01-01. Доступ нз справ.-правовой системы «КонсупьтантПлюс».

9. ГН 2.1.5.2280-07. Дополнения и изменения 1 е ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водо-полыования.Введ. 2007-09-28. Доступ ш справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».