Обеспечение надежной защиты оборудования и персонала морских нефтегазодобывающих объектов путем управления техногенными рисками

В течение последнего столетия спрос на нефть и газ постоянно возрастает. За последние 30 лет суммарная доля нефти газа в мировом потреблении энергоносителей достигла более 70%. Для удовлетворения потребностей возникла необходимость постоянно наращивать объемы добычи нефти и газа. Вместе с тем, сегодня перед мировой нефтегазовой промышленностью встают проблемы истощения запасов на уже открытых месторождениях. Все это заставило мировую нефтяную и газовую промышленность проводить разведку месторождений континентального шельфа, обустраивать и эксплуатировать их. На сегодняшний день 3/4 (три четверти) разведанных мировых запасов нефти и газа сосредоточены на континентальном шельфе морей и океанов. Континентальный шельф России, площадь которого составляет около 4 миллионов кв. км высоко перспективен в отношении запасов нефти и газа. Нефтегазовый потенциал Баренцева, Печорского и Карского морей составляет 80% всех ресурсов углеводородного сырья России. Прогнозные ресурсы оцениваются более чем 100 млрд. тонн в нефтяном эквиваленте.

Рис 1. Общая схема МЛСП

За период развития морской добычи нефти и газа стало ясно, что работы на морских объектах нефтегазодобычи относятся к одним из наиболее опасных и сложных видов человеческой деятельности. Скважины, технологические аппараты, трубопроводы, силовые кабели, аппаратура контроля и управления, средства эвакуации персонала сконцентрированы на ограниченной площади, в непосредственной близости от жилого модуля. На платформах работают сотни человек персонала. Нефть, поступающая на платформу из скважины обычно содержит большое количество газа. Из-за высокого давления в зоне устья скважины, утечки газа, представляет собой серьезную опасность. Потенциальные источники воспламенения, особенно различное оборудование, представлены практически на всех участках платформы. Пожар или взрыв, это основная опасность на морской стационарной платформе, способная привести к катастрофическим разрушениям, гибели персонала платформы и колоссальным убыткам. На месторождениях нефти и газа в море, добыча ведется со стальных стационарных и бетонных платформ на расстояниях до 200 километров от берега и глубинах моря до 450 метров. Всего в мире имеется около 5 000 морских стационарных платформ, с которых пробурены десятки тысяч скважин.

Подавляющее большинство морских стационарных платформ около 4000 принадлежит США, ОАЭ – 430, Индонезии – 220, Великобритании – 310. На Каспии 94 МСП и более 200 км эстакад. Созданная в Норвегии гигантская бетонная платформа «Тролль» для добычи газа считается самым высоким и тяжелым сооружением, когда-либо перевозившемся на земле. Эта массивная конструкция высотой 472 метра. На изготовление этого сооружения пошло 245 тысяч кубических метров бетона и 100 тыс. тонн стальной арматуры, что в 15 раз превышает количество стали в 11 Эйфелевой башне. Бетонная платформа массой 656 тысяч тонн установлена на глубине 303 метра. В качестве балласта для обеспечения устойчивости в полое бетонное основание платформы через специальные каналы залита морская вода. Под весом балласта и давлением воды нижняя секция платформы погрузилась в морское дно на 11 метров, где и останется на 70 лет предполагаемого срока службы платформы. Платформа «Тролль» позволила Норвегии удвоить годовой экспорт газа и довести его до 30 млрд. кубометров. Разработка проекта платформы обошлась в 5 млрд. долларов. В мире за последние 30 лет накоплены информация и материалы относительно аварий на объектах обустройства месторождений континентального шельфа. Анализ позволяет отметить некоторые общие закономерности.

Международная организация труда приводит данные от 47 несчастных случаях, сопровождающихся массовой (3 и более человек) гибелью людей. Наиболее разрушительными из них являются: - Взрыв на самоподъемной плавучей буровой установке Рон Таппмейер при бурении разведочной скважины в Саудовских водах в 1980 году. При взрыве погибло 19 человек. - В 1980 году в Северном море опрокинулась буровая установка «Александер Килланд» и погибло 123 человека. - Февраль 1982 года полупогружная самоходная плавучая буровая установка «Оушн Рейнджер» и вся её команда 84 человека погибли в районе Большой Ньюфаундленской банки у побережья Канады, в результате того, что установка затонула, а персонал не смог эвакуироваться. Эта трагедия привлекла внимание и поставила вопросы о надежности технологии, применяемой для морских буровых работ в сложных окружающих условиях, а также наличия систем и средств, обеспечивающих безопасную эвакуацию персонала в экстремальных условиях. Титаник ни что иное, как отсутствие в необходимом количестве спасательных средств, приведших к массовой гибели людей. Спасательных средств на Титаники было в расчете на 50% пассажиров, а должно было быть не менее 200% с 2-х бортов лайнера Авария, происшедшая 6 июля 1988 года на английской морской стационарной газодобывающей платформе («Piper Alpha» Пайпер Альфа), является самым трагическим примером в морской нефтегазодобыче. Масштаб аварии, её последствия и число человеческих жертв заставили надзорные органы и компании Великобритании пересмотреть подход к обеспечению противопожарной защиты на морских платформах, как на уровне 12 отдельных деталей, так и на уровне подхода к обеспечению безопасности в целом, а именно: - создание и функционирование специальной системы управления безопасностью, оператором морской установки; - периодическое проведение количественных оценок риска и обоснование уровня безопасности; - реализация программ организационно-технических мероприятий по повышению безопасности, отражающая специфику опасности каждой конкретной установки. Число аварий для платформ различного типа, эксплуатировавшихся во всем мире в период с 01.01.1970 г. по 31.12. 1994 г. приведено в графике. Статистические данные о распределение аварий для стационарных платформ, самоподъемных и плавучих буровых установок показывают, что с передвижными установками произошло больше крупных аварий. Число стационарных платформ примерно в пять раз превышает количество передвижных, но при этом число погибших на передвижных буровых установках выше, чем на стационарных. Для стационарных установок наиболее губительным видом аварии является пожар или взрыв.

ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА МЛСП

Рис. 2. Графическое отоброжение физико-химического процесса горения. Пожарный треугольник.

анализируя который можно сделать важные выводы:

-при отсутствии одной из сторон треугольника пожар не может возникнуть;

-если исключить одну из сторон треугольника, то пожар прекратится.

Однако, «пожарный треугольник» не позволяет до конца объяснить физико-химическую природу пожара, так как в нем не нашла отражения цепная реакция, возникающая между горючим веществом, кислородом и теплотой. Более глубокое отражение процесса горения дает «пожарный тетраэдр» (рис. 3),

Рис. 3. Графическое отоброжение физико-химического процесса горения. Пожарный тетраэдр.

в котором учтена цепная реакция, каждая грань которой касается трех других и связывает их. Зная природу возникновения и развития пожаров, можно разработать наиболее эффективные меры по их предупреждению, в том числе на МЛСП.