CC BY
44
Повышение безопасности морской нефтегазодобычи на арктическом шельфе путем применения средств индивидуальной защиты
А.Л. Терехов, профессор, главный научный сотрудник Центра информатизации и автоматизации ООО «Газпром ВНИИГАЗ», д.т.н., А.М. Семенцев, доцент, заместитель директора Центра стандартизации и сертификации ООО «Газпром ВНИИГАЗ», д.т.н.
В статье подробно описаны условия труда на объектах морской нефтегазодобычи на арктическом шельфе, оценены профессиональные риски персонала, рассмотрены проблемы, связанные с определением требований к спецодежде и средствам индивидуальной защиты для работников нефтегазовой отрасли в условиях Арктики. Показаны результаты исследований воздействия природно-климатических факторов, характерных для условий арктического шельфа, на защитную одежду. Приведены требования и рекомендации для разрабатываемых образцов защитной одежды и средств индивидуальной защиты.
__Ключевые слова:
арктический шельф, спецодежда и средства индивидуальной защиты,
эргономичность и комфорт.
настоящее время развитие нефтегазовой отрасли во многом определяется освоением российского шельфа Арктики и Дальнего Востока. При этом осуществляется комплекс работ, связанный с добычей и транспортировкой углеводородов в тяжелых природно-климатических и геофизических условиях. Эксплуатация морских сооружений проводится в суровых климатических условиях при удаленности районов добычи нефти и газа от большой земли, что вызывает изоляцию ограниченного коллектива в замкнутом пространстве на длительный период и появление у персонала синдрома полярного напряжения.
Критериями для отнесения техно -логических операций, выполняемых на морских сооружениях, к категории арктических является факт расположения объекта севернее Северного полярного круга с одновременным выполнением одного из следующих условий [1]:
• среднесменная температура атмосферного воздуха за три зимних месяца ниже -25 °С и скорость ветра не менее 6,8 м/с;
• среднесменная температура атмосферного воздуха за три зимних месяца ниже -41 °С и скорость ветра не менее 1,3 м/с.
Среди главных проблем, которые сопутствуют реализации крупномасштабных
проектов по освоению углеводородных ресурсов арктических территорий и шельфа северных морей, можно указать не только климатические особенности региона, но и неопределенность тенденций их изменений. Природные условия в районе арктических месторождений характеризуются следующими особенностями:
• штормовой период (сентябрь-ноябрь) с высотой волн до 6 м;
• обледенение надводных и подводных конструкций;
• частые и продолжительные туманы;
• мерзлотность грунта;
• разнонаправленность и сила подводных течений;
• порывистый ветер, сила которого доходит до 36 м/с;
• короткое холодное лето и продолжительный зимний период с экстремально низкой температурой воздуха;
• тяжелые ледовые условия в зимне-весенний период;
• значительные колебания уровня моря.
При использовании многочисленных технических средств, обеспечивающих разведку и добычу нефти и газа, строительство и эксплуатацию подводных трубопроводных систем, основное внимание уделяется вопросам безопасности персонала, надежности и работоспособности оборудования. Первостепенную роль в решении этой проблемы играют качественные проектные решения, выбор надежного оборудования, оптимизация технологических процессов, использование материалов конструкций с учетом условий их эксплуатации.
Холодный арктический климат придает особую важность мерам по обеспечению безопасности персонала промышленных объектов на рабочем месте, которые должны быть приоритетными для компании. Работа при низких температурах может оказать неблагоприятные воздействия на работоспособность и здоровье человека
- тепловой дискомфорт, увеличенная напряженность труда и связанные с холодом болезни и повреждения организма. Деятельность персонала на морских добычных платформах на арктическом шельфе является одной из самых тяжелых и опасных. Эта работа осуществляется в экстремальных природно-климатических (холод, сильный ветер, туман, морской лед, айсберги, обледенение, постоянные темнота или свет) и производственных (угроза взрывных выбросов и пожаров, загрязнение рабочей зоны опасными химреагентами и газами, общая и локальная вибрация, интенсивные уровни шума технологического оборудования) условиях. В результате этого могут увеличиться частота возникновения несчастных случаев, серьезность их последствий, а также вероятность развития профессиональных заболеваний.
В этих условиях оценка и управление профессиональными рисками на основе системного анализа возможных причин профессиональных заболеваний и травматизма на производстве, прогнозирование их последствий и принятие необходимых адекватных технических и организационных решений являются необходимыми для обеспечения безопасности на рабочих местах.
Проведенный анализ методик оценки профессионального риска [2] позволяет сделать вывод о том, что в настоящее время приемлемой для применения на объектах ПАО «Газпром» является экспертная методика субъективной оценки. С учетом того обстоятельства, что в настоящее время отсутствуют в достаточном количестве морские сооружения на арктическом шельфе, данная методика является единственно возможной для оценки профессиональных рисков на этих объектах.
В результате оценки профессиональных рисков с использованием материалов рабочей группы проекта «Баренц
2020» [3] были определены основные
58
группы профессиональных рисков при эксплуатации морских сооружений на арктическом шельфе [2]:
• воздействие гигиенических факторов условий труда;
• потенциальная опасность некачественной организации рабочих мест и рабочих зон;
• воздействие экстремальных психолого-социальных условий труда;
• потенциальная опасность при выполнении особых видов работ;
• опасность воздействия негативных факторов, вызванных аварийными ситуациями.
Рейтинг риска, определенный по методике СТО Газпром 18000.1-002-2014, зависит от проекта и организации эксплуатации конкретного вида морского сооружения (МС).
Снижение профессиональных рисков на добычных платформах всех типов может быть достигнуто применением средств индивидуальной защиты (СИЗ). В ООО «Газпром ВНИИГАЗ» разработан проект национального стандарта «Нефтяная и газовая промышленность. Арктические операции. Производственная среда», который будет введен в действие в 2017 году. Стандарт содержит основные требования по созданию здоровых и безопасных условий труда и оптимизации профессиональных рисков, в том числе устанавливается порядок обеспечения персонала средствами индивидуальной защиты.
Для защиты от опасных и вредных производственных факторов персонал МС рекомендуется обеспечивать средствами индивидуальной защиты, в том числе и зарубежного производства, соответствующими требованиям технических регламентов [4, 5]. Защитные свойства СИЗ рекомендовано подбирать с учетом условий работы персонала с ожидаемыми значениями индекса охлаждения ветром WCI [4, 6]. СИЗ подлежат обязательному подтверждению
соответствия требованиям технического регламента [4].
Обязательное подтверждение соответствия СИЗ требованиям технического регламента [4] осуществляется в форме декларирования соответствия или сертификации. Выбор формы проводится в соответствии с классификацией СИЗ по степени причинения вреда пользователю.
Декларированию соответствия требованиям технического регламента [4] подлежат СИЗ первого класса с минимальными рисками причинения вреда пользователю. СИЗ сложной конструкции второго класса, защищающие персонал от гибели или опасностей, а также остальные СИЗ, которые могут причинить необратимый вред здоровью пользователя, подлежат обязательной сертификации.
Для защиты персонала МС рекомендуется применять СИЗ тех видов, которые соответствуют классификации по ГОСТ 12.4.011.
При проектировании спецодежды для работы в арктических условиях рекомендуется учитывать ограничение скорости движений и ловкость.
Следует применять СИЗ ярких оттенков, со светоотражающими элементами, а при выполнении работ на взрывопожароопасном объекте - огнестойкие и изготовленные из антистатических материалов [7]. Теплоизоляция комплекта СИЗ должна обеспечить необходимую продолжительность времени пребывания на холоде. Теплоизоляционные показатели комплекта СИЗ должны соответствовать физической активности человека и метеорологическим условиям, в которых предполагается его использование. В IV климатическом поясе (регион 1Б) рекомендуется использовать спецодежду 3-го класса защиты по ГОСТ Р 12.4.236, в «особом» климатическом поясе (регион 1А) - 4-го класса защиты по ГОСТ Р 12.4.236.
Эффективность СИЗ при защите
от шума рекомендовано оценивать по требованиям ГОСТ Р 12.4.211 и ГОСТ Р 12.4.212 и обеспечению необходимых защитных свойств органов слуха.
Неблагоприятные условия окружающей среды негативно влияют на эксплуатационные свойства специальной одежды. С целью определения подходов к назначению материалов и конструкций спецодежды для рассматриваемых условий были проведены исследования теплопроводности защитной одежды при различных воздействиях [8]. Эти исследования позволили оценить степень снижения теплозащитных свойств специальной одежды в результате воздействия сильного ветра и насыщения материалов морской солью в условиях низких температур и высокой влажности. Исследования на микроуровне текстильных материалов, насыщенных морской солью, показали изменение их структурных характеристик, которое влечет следующие последствия:
• снижение устойчивости к износу в результате абразивного воздействия кристаллов морской соли;
• снижение прочностных свойств в результате «впивания» кристаллов в волокна и разрушения их целостности;
• разрушение красящего пигмента и защитных пропиток;
• изменение антистатических качеств.
Проведенные исследования позволили оценить степень снижения теплозащитных свойств специальной одежды от воздействия сильного ветра, а также насыщения материалов морской солью в условиях низких температур и высокой влажности. Выявлено, что деформация одежды с объемными утеплителями в наветренной зоне становится видимой при скорости ветра более 4 м/с. При скорости ветра 20 м/с снижение теплового сопротивления пакетов теплозащитной одежды с объемными утеплителями в результате аэродинамической деформации происходит в среднем на 40 %. При скорости ветра
более 26 м/с у пакетов наблюдаются дрожание, вибрация, которые являются причиной резкого падения суммарного теплового сопротивления одежды.
Наиболее существенное изменение коэффициента теплопроводности материалов теплозащитной одежды происходит при пониженной температуре от -50 до +10 °С. В сухих тканях с ростом температуры в этом диапазоне коэффициент теплопроводности увеличивается на 25 %. Во влажных тканях с ростом температуры коэффициент теплопроводности монотонно уменьшается. При этом при максимальной влажности ткани (95 %) по отношению к сухой ткани коэффициент теплопроводности в диапазоне температур от -50 до 0 °С увеличивается в 7 раз, а при температуре от 0 до 25 °С - в 4 раза.
Влияние насыщенности морской солью на изменение коэффициента теплопроводности сухих и влажных материалов неодинаково: насыщенность материалов морской солью в их сухом состоянии увеличивает коэффициент теплопроводности, а во влажном - уменьшает. Так, насыщенность морской солью ткани в сухом состоянии увеличивает коэффициент теплопроводности в среднем на 22 % в области пониженных температур, что связано с образованием на поверхности волокон в структуре материалов кристаллов морской соли и увеличением доли конвективного теплообмена. С ростом температуры выше 10 °С влияние морской соли на изменение коэффициента теплопроводности утеплителей менее выражено.
В целях предотвращения увлажнения и связанного с ним снижения теплоизоляции внутренние слои комплекта средств индивидуальной защиты от холода должны хорошо впитывать и отдавать влагу. Одежда не должна препятствовать удалению влаги из пододежного пространства. Наружный слой спецодежды должен иметь влагоотталкивающую пропитку.
60
Операции, выполняемые на открытой территории в условиях холодного климата, должны быть сведены к минимуму. Для работы на открытом воздухе следует предоставить утепленную одежду с учетом погодных условий и специфики выполняемых обязанностей. Работа в холодной среде предполагает изменяющиеся климатические условия и виды деятельности и, следовательно, различные требования к средствам защиты. Использование утепленной спецодежды является важным фактором обеспечения здоровья, безопасности, комфорта и работоспособности персонала. Идеальным решением в данном случае является многослойная одежда, в которой каждый слой выполняет определенную функцию:
• внутренний слой (нижнее белье) -поглощение и перенос влаги;
• средний слой (рубашка, свитер) -изоляция и перенос влаги;
• внешний слой (ветровка, арктическая одежда, плащ-дождевик) - защита от внешней среды и перенос влаги.
Кроме того, защитная одежда должна обеспечивать необходимую защиту головы, лица, шеи, рук и ног. Даже в нейтральных температурных условиях конечности, особенно руки, могут подвергаться нежелательному охлаждению. Это в значительной степени зависит от местного климата, средств защиты и притока тепла за счет кровообращения. Последнее во многом определяется общим тепловым балансом организма. При отрицательном тепловом балансе, имеющем место в условиях низких климатических температур, если защитная одежда не соответствует погоде, кровообращение в конечностях замедляется из-за сужения сосудов. Это сильно снижает приток тепла. Конечности, особенно пальцы на руках и ногах, постепенно охлаждаются, и температура в них достигает неприемлемо низких значений. Охлаждение конечностей
можно предотвратить или снизить с помощью специальной защиты, например, теплоизолирующей обуви и перчаток. При этом обувь должна быть противоскользящей для обеспечения устойчивости на поверхностях, покрытых снегом и льдом. Во избежание риска взрыва противоскользящая обувь должна быть нестатичной и не образующей искры.
Одежда и СИЗ должны соответствовать конкретной производственной среде. При разработке требований к ним необходимо учитывать арктические климатические зоны. Предоставляемая одежда должна обеспечивать комфорт рабочим и при этом позволять выполнять производственные задания. Должны быть также оценены необходимость использования наружных водонепроницаемых материалов и степень защиты от ультрафиолетового излучения. Если работа не может быть выполнена штатным образом с использованием подходящей одежды и СИЗ для холодного климата, то во избежание потенциальной угрозы для здоровья и безопасности персонала следует предусмотреть применение других мер, например, активных систем нагрева или местных укрытий как временных, так и постоянных.
При разработке требований к костюмам для аварийной эвакуации, предназначенным для использования в морских условиях Арктики, необходимо учитывать, что в арктической климатической зоне рабочие, скорее всего, будут использовать одежду и другие СИЗ для холодной погоды.
Для исключения обморожения или переохлаждения персонала во время проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования на открытых палубах при отрицательных температурах воздуха и сильном ветре следует применять СИЗ от холода и регламентировать продолжительность пребывания на холоде и время, необходимое
для обогрева, с учетом физической активности, теплоизоляции СИЗ и методических рекомендаций [9].
Для повышения эффективности использования спецодежды и СИЗ в тяжелых климатических условиях необходимо обеспечить обратную связь между работником и определенным диспетчером (наблюдатель за проводимыми работами). Для этого в режиме онлайн должен осуществляться контроль состояния работника с возможностью принятия корректирующих действий. В настоящее время известны инновационные предложения и решения для выполнения поставленной задачи.
Для защиты человека в рассматриваемых условиях была разработана специальная одежда [9-13] с повышенными эргономическими и теплозащитными свойствами с встроенной системой дистанционного мониторинга его теплового состояния. Так, разработанный ООО «БВН инжиниринг» совместно с Донским государственным техническим университетом мужской костюм «Норд» для защиты от пониженных температур и ветра (рис. 1) был рекомендован для применения на объектах нефтегазодобычи в IV и «особом» климатических поясах.
Данный костюм включает следующие отличительные особенности, позволяющие производить работы в условиях арктического шельфа:
• состоит из полукомбинезона и куртки, которая оснащена центральной застежкой на «молнии»;
• кулиса по линии талии;
• ветрозащитная планка с потайной застежкой;
• нагрудные прорезные карманы с горизонтальным входом;
• нагрудный накладной карман с клапаном для средств связи (для дополнительного удобства может быть и добавочный нагрудный карман с клапаном);
• боковые накладные объемные карманы с клапаном;
Рис. 1. Костюм «Норд» для защиты от пониженных температур и ветра
• утепляющий клапан для защиты подбородка;
• съемный утепленный капюшон;
• кулиса с затягивающими ремнями для регулирования ширины брюк внизу;
• внутренний накладной карман с застежкой на «молнию»;
• анатомические локтевые вытачки, усилительные накладки на плечи и в средней части рукава, пата внизу рукава для регулировки объема;
• внутренний накладной карман (на подкладке);
• съемная утепляющая подкладка куртки с меховым воротником, трикотажными напульсниками, ветрозащитной планкой, дополнительная накладка на задних частях полукомбинезона;
• кулисы с затягивающими ремнями для регулирования ширины полукомбинезона внизу;
• анатомические наколенники, которые обеспечивают человеку удобство при согнутых коленях и специальную тепловую защиту ног;
• съемная утепляющая подкладка полукомбинезона;
• усиленные накладки с внутренней стороны брюк низа полукомбинезона;
• ткань верха - смесовая антистатическая с НМВО (80 % хлопок, 20 % полиэстер, 250...255 г/м2; утеплитель - натуральный пух (безопасен для условий с электростатической напряженностью, самый легкий и теплый из известных утеплителей).
Для обеспечения комфорта и увеличения времени пребывания человека в производственных условиях разработана специальная одежда с активной системой термостабилизации (с интегрированным климат-контролем),
которая способна предотвращать проблему как перегрева, так и переохлаждения без дополнительных источников питания за счет поглощения и накапливания избытка тепла от тела человека и последующей его отдачи обратно (рис. 2).
Терморегулируемая куртка включает встроенную систему автоматического обогрева из 12 нагревательных элементов и внутреннего кармана для съемной батареи (источник питания) со специальной термоизолирующей отражательной защитной прокладкой. Нагревательные элементы выполнены из полимерных то-копроводящих волокон, дополнительно снабженных вдоль каждой нити микросенсорами температуры. Общий запуск в работу теплорегулирующей системы куртки осуществляет специальная кнопка активации. Текущим запуском и отключением системы обогрева непрерывно управляет плата-контроллер в зависимости от следующих показателей:
Рис. 2. Спецодежда с активной системой стабилизации
• напряженности организма человека, определяемой средними показателями частоты сердечных сокращений, контролируемых датчиками;
• средней температуры, установленной сенсорами нагревательных элементов;
• температуры внешней среды, контролируемой встроенным датчиком.
Эффективность терморегуляции и обогрева куртки достигается тем, что размеры, схема размещения и мощность нагревательных элементов управляются микросхемами на базе специальной математической модели, учитывающей особенности тела человека и различия в температуре комфорта для отдельных его частей.
Для усиления защитных свойств спецодежды от шума в зонах его наибольшего влияния на организм человека применены специальные шумозащит-ные накладки. Экспериментальные и расчетные характеристики шумозащит-ного комплекта обеспечивают стабильную защиту человека.
Рис. 3. Костюм для защиты от шума
На рис. 3, 4 показаны костюм для защиты от шума, зоны повышенной чувствительности к шуму и места наложения подкладок.
До момента, пока не будет принят нормативный документ о спецодежде для работы на объектах нефтегазодобычи арктического шельфа, необходимо провести комплексные исследования, в том числе и натурные, предлагаемой
а б
Рис. 4. Шумозащитный костюм:
а - эскиз; б - зоны особой резонансной чувствительности к звуковым колебаниям
экипировки. Окончательное решение и разработка соответствующего стандарта, определяющего требования к конструкции СИЗ для применения на добычных платформах нефти и газа
на арктическом шельфе, должны быть приняты на основании анализа испытаний СИЗ в натурных условиях эксплуатации и, в первую очередь, с учетом мнения самих работников.
_ Литература
1. Руководство Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда».
2. Терехов А.Л. Повышение безопасности производственных процессов путем управления профессиональными рисками на предприятиях добычи нефти и газа в Арктике // Газовая промышленность. - 2017. - № 1. - С. 94-99.
3. Терехов А.Л., Сохил С. Создание здоровых и безопасных условий труда при работе на добычных нефтегазовых платформах арктического шельфа // Газовая промышленность. - 2011. - № 11. - С. 92-96.
4. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 019/2011 «О безопасности средств индивидуальной защиты».
5. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования».
6. Правила Российского морского регистра судоходства НД 2-090601-001 «Правила по нефтегазовому оборудованию морских плавучих нефтегазодобывающих комплексов, плавучих буровых установок и морских стационарных платформ».
7. Правила безопасности морских объектов нефтегазового комплекса. Серия 08, вып. 23, 2015.
8. Лебедева Е.О., Бринк И.Ю., Терехов А.Л. Изменение теплозащитных свойств специальной одежды в климатических условиях побережья арктических морей // Газовая промышленность. - 2012. - № 1. - С. 71-74.
9. Бринк И.Ю., Куренова С.В., Терехов А.Л. Перспективы внедрения на объектах ОАО «Газпром» средств индивидуальной защиты от шума. Экологическая безопасность в газовой промышленности. Международная конференция. Москва, 25-26 ноября 2009. Тезисы докладов. - С. 79.
10. Бринк И.Ю., Куренова С.В., Терехов А.Л. Перспективы внедрения на объектах ОАО «Газпром» средств индивидуальной защиты тела от шума // Газовая промышленность. - 2010. - № 7. - С. 88-90.
11. Бринк И.Ю., Черунова И.В., Лебедева Е.О., Терехов А.Л. Перспективные разработки для повышения эффективности средств индивидуальной защиты в условиях морской нефтедобычи на шельфе арктических морей. Освоение ресурсов нефти и газа российского шельфа: Арктика и Дальний Восток. IV Международная конференция. Москва,
10-11 октября 2012. Тезисы докладов. - С. 80.
12. Терехов А.Л., Бринк И.Ю. Разработка перспективных средств индивидуальной защиты для персонала добычных платформ в условиях арктического шельфа. Освоение ресурсов нефти и газа российского шельфа: Арктика и Дальний Восток. III Международная конференция. Москва, 14-15 октября 2010. Тезисы докладов. - С. 77.
13. Лебедева Е.О., Бринк И.Ю., Терехов А.Л. Оценка эксплуатационных свойств специальной одежды и перспективные разработки для повышения эффективности защиты человека в условиях морской нефтедобычи на арктическом шельфе. Экологическая безопасность в газовой промышленности. Международная конференция. Москва,
11-13 декабря 2013. Тезисы докладов. - С. 95.
