автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Совершенствование алгоритмов системного анализа для повышения эффективности управления нефтегазотранспортными объектами

На правах рукописи МИЩЕНКО ВЛАДИМИР ГЕННАДИЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ НЕФТЕГАЗОТРАНСПОРТНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05 13 01 - «Системный анализ,

управление и обработка информации (в оборонной и гражданской технике, технические науки)»

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

МОСКВА-2007

003064915

Работа выполнена в ФГУП «ЦНИИ судостроительной промышленности

«Центр»

Научный руководитель

Кандидат физико-математических наук

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Ведущая организация:

ЗАО «Нефтегазстрой»

Защита состоится ^^ мая 2007 г в ч на заседании диссертационного совета Д 850 001 01 при Московской Академии рынка труда и информационных технологий по адресу. 121351 г Москва, ул Молодогвардейская, д 46, корп 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии

Автореферат разослан JtS апреля 2007 г

Корякин Юрий Алексеевич

Дубинский Юрий Михайлович Хахулин Геннадий Федорович

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор

Чересов Ю И

1. Общая характеристика работы Актуальность темы исследования.

Общая безопасность систем трубопроводного транспорта (ТПТ) нефти и газа зависит в немалой степени от работоспособности других объектов инфраструктуры На магистральных нефтепроводах работают 395 насосных станций, резервуар-ные парки насчитывают 898 резервуаров общей вместимостью 13,1 млн м3 На газопроводах работают 249 компрессорных станций общей мощностью 40,2 млн кВт Активная мощность 21 подземного хранилища составляет около 80 млрд м3 Значительная пожаро- и взрывоопасность наземных объектов, высокий уровень энергонапряженности, разнохарактерность природных ландшафтов и даже их уникальность, в которых ведется строительство и эксплуатация объектов по географическим, геолого-минералогическим, природно-климатическим и другим факторам, создают значительные трудности в решении природоохранных и ресурсосберегающих задач О этих негативных явлениях было сказано В В Путиным при обсуждении проекта строительства нефтепровода из Сибири на Юго-Восток Азии, в результате чего в проект внесены существенные изменения, а трасса прохождения ТПС в целях снижения степени экологических рисков, была «сдвинута» на десятки километров от уникального бассейна озера Байкал

Отсутствие комплексного подхода к решению проблем охраны природы на всех стадиях формирования и функционирования объектов НГТК, обусловленное многолетним воздействием затратного механизма в экономике и остаточным принципом финансирования охраны окружающей среды, приводило и приводит к тому, что ущерб остается значительным На разных этапах жизненных циклов объектов НГТК виды ущерба обусловлены разными видами воздействий, которые подразделяются по соответствующим уровням управления

этап проектирования - прединвестиционные исследования, планирование проекта, разработка проектно-сметной документации, проведение торгов, заключение контрактов, строительно-монтажные работы, сдача проекта,

этап формирования - разведка, изыскания, бурение, обустройство, строительство,

этап функционирования - эксплуатация месторождений и трубопроводов, этап возникновения аварийных ситуаций — краткосрочными крайне интенсивными физико-химическими воздействиями в результате отказов, потерь нефти, газа, нефтепродуктов, ремонтно-восстановительных мероприятий, сопровождающимися ущербом во всех компонентах природной среды

Следовательно, задачи эффективного управления процессами природосбе-режения, поддержки тенденции снижения технико-экономической и социальной опасности объектов в аспекте экологической безопасности НГТК являются весьма многогранными, комплексное решение которых возможно совместными усилиями специалистов различных направлений

Этим обеспечивается важность и актуальность исследования наземных нефтегазовых объектов с точки зрения разработки целенаправленных воздействий современных методов снижения экологического риска и формирования адекватных природоохранных способов повышения эффективности их качества и управления процессами обеспечения безопасности, что в условиях отсутствия нормативно-технических требований по комплексным природоохранным решениям при проектировании, строительстве и эксплуатации наземных объектов обусловливает необ-

ходимость и значимость проведения соответствующих исследований по этим задачам

Таким образом, тема исследований, включающая решение задачи разработки методических подходов и алгоритмов управления процессами повышения эффективности их качества и обеспечения безопасности функционирования объектов неф-тегазотранспортных систем на этапах жизненного цикла, определяющая пути устойчивого развития экономики страны, повышение ее социальной значимости и энергетической независимости является актуальной и имеет важное научно-техническое и прикладное значение для предприятий отрасли

Цель работы Решение задачи формирования научно-обоснованных методических подходов и организационно-технологических мероприятий по разработке алгоритмов системного анализа и совершенствования управления, имеющей существенное значение для повышения эффективности, качества, надежности и безопасного функционирования объектов нефтегазотранспортных систем на основных этапах жизненного цикла

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи

- предложены теоретические основы и методы системного анализа определения основных направлений воспроизводства минерально-сырьевой базы для формирования путей устойчивого развития нефтяной и газовой промышленности,

- разработаны критерии и обоснованы методические подходы для принятия решений по оценке факторов безопасности, необходимые для определения ожидаемого ущерба при аварийных ситуациях на объектах ТПС,

- разработаны модели описания расчета и оценки эколого-технологического риска при аварии на нефтегазовом объекте,

- разработаны алгоритмы диагностики и информационно-математической поддержки при принятии управленческих решений, ориентированных на повышение эффективности решения задач оптимизации и управления факторами системного анализа, прогнозирования и обеспечения безопасности нефтегазовых объектов,

- исследованы способы оценки риска и алгоритмы идентификации процессов диагностики сложных систем, обеспечивающие устойчивое развитие, повышение эффективности и надежности действующих и проектируемых ТПС,

- выработаны рекомендации по формированию процессов оптимального обслуживания проблемно-ориентированных систем управления магистральными трубопроводами в режимах их эксплуатации для повышения эффективности их качества и надежности

Объектом исследования является система обеспечения безопасности наземных объектов нефтегазотранспортного комплекса

Предметом исследования - методические подходы, организационные формы, технологические мероприятия и алгоритмические разработки повышения эффективности систем обеспечения действующих и повышения безопасности проектируемых объектов НГК

Методы исследования основаны на положениях теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, теории принятия решений в условиях неопределенности, алгоритмов теории случайных функций, непрерывных дробей, инверсионных преобразований и системного анализа, теории управления в организационных системах, экономико-математических методов, теории построения

иерархических систем, методов имитационного моделирования организационно-технологических процессов в сложных технических системах

Научная новизна исследований. В диссертации предложены новые методические подходы формирования организационно-технологических мероприятий и разработаны алгоритмы совершенствования управления и принятия решений для повышения эффективности, качества и безопасности проектируемых и действующих объектов нефтегазотранспортных систем

Практическая ценность диссертационного исследования. Теоретические исследования завершены созданием на основе полученных результатов методических рекомендаций, выводов, предложений и практических алгоритмов по формированию организационно-технологических мероприятий и прикладных способов повышения эффективности систем обеспечения безопасности объектов ТПС на этапах их жизненного цикла

Практическая значимость научных результатов и выводов подтверждена актами внедрения

Научные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения

- методические подходы оценки факторов безопасности и определения ожидаемого ущерба при аварийных ситуациях на объектах нового строительства и при эксплуатации ТПС,

- структурная схема создания объектов ТПС с учетом обеспечения безопасности на этапах жизненного цикла и перечень нормативно-технических предложений по ее реализации,

- система многоуровневых организационно-технологических мероприятий и алгоритмы эффективного управления факторами безопасности на этапах сооружения и эксплуатации нефтегазовых объектов,

- модель расчета эколого-технологического риска и обоснования природоохранных мероприятий по его снижению для действующих и проектируемых ТПС,

- методика, алгоритмы и рекомендации по формированию процессов оптимального обслуживания объектов ТПС в условиях аварийных ситуаций

Достоверность и обоснованность научных результатов достигается выбором реальных исходных показателей, характеризующих состояние функционирующих и проектируемых объектов нефтегазового строительства, достаточностью их объемов и глубиной представления, научно-обоснованными методами системного анализа, практикой внедрения мероприятий и реализации результатов в НГК, НГСК, ТПТ

Апробация работы и публикации. Полученные в диссертационной работе основные научные положения, прикладные результаты и рекомендации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях, в том числе международных («Мягкие вычисления и измерения», ЛЭТИ, С-П, 2003), опубликованы в Сборнике научных трудов «Наука производству - проблемы и решения» (МАЭН, 2002), НТС «Судостроительная промышленность», сер Системы автоматизации, проектирования, производства и управления (Вып №35, 2004), «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе» (№ 4-5, 2000), трудах Международной инновационно-энергетической ассоциации «Энергия будущего» (М ,2006), Вестнике МАРТИТ (Вып 5, 2006), научно-техническом отчете (Центр, ФГУП ЦНИИ, 2004)и др

Результаты исследований апробированы в практической деятельности

ЗАО «Нефтегазстрой», ОАО «Востокнефтепроводстрой» и др

По материалам выполненных исследований опубликовано 9 научных работ, общим объемом 8,95 п л , лично автору принадлежит 2,3 п л , отражающих основные результаты диссертации

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами, заключения, списка литературы (114 наименований) Основное содержание диссертации изложено на 151 странице текста, иллюстрированного таблицами и рисунками

2. Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования и практическая ценность ее решения, изложены цель и задачи, определены научная новизна и значимость диссертации, представлены полученные автором основные научные результаты, выводы и положения, выносимые на защиту, апробация работы и структура диссертации

В первой главе «Задачи системного совершенствования организационно-технологического обеспечения процессами эффективного управления и безопасного развития нефтегазотраспорных объектов» диссертационной работы выполнен анализ общих закономерностей применения технологичных воздействий при строительстве и эксплуатации нефтегазовых объектов, результаты которого показали, что специфика строительства трубопроводных объектов в нефтяной и газовой промышленности в экологическом плане характеризуется особыми факторами значительной линейной протяженностью магистральных трубопроводных систем и их территориальной распределенности, пожаро- и взрывоопасностью транспортируемых по трубопроводам продуктов, высоким уровнем энергонапряженности сооружаемых объектов, разнохарактерностью природных ландшафтов, в которых ведется строительство, географическими, геолого-минералогическими и другими факторами Современный магистральный газопровод диаметром 1400 мм с рабочим давлением 7,5 МПа и протяженностью 1000 км представляет собой по существу взрывоопасный сосуд, разрушение которого даже на ограниченном участке связано с крупномасштабными экологическими потерями, связанными, в первую очередь, с механическими и тепловыми повреждениями природного ландшафта Эти особенности техногенного воздействия присущи и нефтепроводам Опыт строительства и эксплуатации объектов нефтегазового комплекса свидетельствует об имеющейся диспропорции между инженерным расчетно-теоретическим и экспериментальным обоснованием рабочих параметров формируемых объектов строительства и показателями их техногенного воздействия на окружающую среду Неадекватность расчетной модели объекта реальной экологической обстановке в зоне строительства может приводить к невосполнимым потерям окружающей среды

В этой связи необходима четкая зональная классификация в строительстве объектов нефтяной и газовой промышленности по принципу учета степени техногенного воздействия на свойства окружающего ландшафта Разработка такой классификации требует накопления и тщательного изучения информации по следующим направлениям

1 Фактор техногенного воздействия на окружающую среду в зоне строительства При этом устанавливаются номенклатурный состав техногенных

факторов , интенсивность их воздействий, оцениваемые коэффициентами

экологической весомости Vэ Уровень техногенного воздействия как характеристика объекта строительства является показателем его потенциальной экологической опасности и может быть представлен в локальном и общем виде

2 Признаки и показатели антропогенного изменения природного ландшафта в зоне строительства В данном случае такие показатели могут быть представлены в единичной и комплексной форме

3 Особенности природных ландшафтов, определяющие выбор экологической модели прогноза регионального уровня взаимодействия сооружаемого объекта с окружающей средой

Далее в работе рассмотрены классификационные показатели комплексного изменения окружающей среды на этапах сооружения объектов трубопроводного транспорта Показано, что этапы строительства и эксплуатации наземных нефтегазовых объектов отличаются по своим масштабам, интенсивности и видам антропогенного воздействия на компоненты природной среды При этом, интегрированной оценкой меры воздействия нефтегазового объекта на природную среду является индекс антропогенной трансформации 1а, количественно определяющий масштаб влияния объекта по конкретному виду техногенного фактора механический (М), электромагнитный (Е), химический (Н), тепловой (7), акустический (А), радиационный (К), значение которого находится по формуле

1Уф

где На, Иф - соответственно уровни антропогенной и фоновой нагрузки на компоненты природной среды (А, Б, Ь, В), измеряемые в единицах физических величин по конкретным видам воздействий (М, Е, Н, Т, А, К)

В качестве примера автором приведена в табл 1 матрица приближенных значений индекса г„,, которые получены в результате практического опыта обустройства Ямбургского газоконденсатного месторождения и данных выборочного мониторинга отдельных нефтегазовых объектов по истечении 8 10 лет их эксплуатации, значения которых ухудшаются от 10 до 30 раз (выделены)

В целом, вся сеть объектов НГТК охватывает около 35% территории РФ, на которой проживает не менее 60% населения Это свидетельствует об исключительной важности проблемы обеспечения конструктивной надежности и социально-экологической безопасности систем добычи, транспорта, хранения и переработки нефти и газа

Рассматривая задачи системного совершенствования организационно-технологического обеспечения повышения надежности и качества строительства, эффективности управления процессами безопасного развития объектов НГТК автор отмечает, что реализация положений энергетической программы России предусматривает на период до 2020 г преимущественное использование в качестве энергоносителей нефти и газа, запасы которых у нас составляют 30 40 % от мирового уровня Отсюда следует, что важным условием стабилизации и устойчивого развития нефтегазового рынка, а соответственно НГСК и основной его составляющей ТПС, с учетом прямых интересов отечественных производителей является дальнейшее совершенствование всех форм взаимодействия в рамках организации инно-

вационных подходов и реализации иниестициоиных проектов нефтегазового строительствйц повышения конструктивной надежности, качества и обеспечения безопасности трубопроводного транспорта нефти и газа. Это предопределяет обоснование цели и задач формирования современных методов снижения экологического риска при строительстве и эксплуатации объектов нефтегазотрансйортных систем и их инфраструктур, а также формирования организационно-технологических структур повышения эффективности и качества управления процессами обеспечения работоспособности и безопасное™ объектов нефтегазового ёгроитсльства, решение которых будет содействовать их адаптации к случайным реалиям внутреннего и внешнего рынка, что определяет их актуальность для устойчивою развития экономики страны, обеспечения социальной значимости и повышения ее международного авторитета.

Таблица 1

Матрица значений антропогенной трансформации природной среды дли различных объектов воздействия

Объект возлейст- Компоненты ИНДСКС антропогенной трансформации но видам иолпенствин \1.)

1ИЯ природ- Строительство ЭКСПЛУАТАЦИЯ ((,-Я... 10)

ной среды м Е и т А К м Е н Г Л /г

Компрес- А 0,2 0,1 1,5 2,И 0,3 2,3 1,8 3.6 9,4 1,2

сорная С 0,2 0.1 од 0,2 0,1 од 0,4 0,7 1,3 1,5 0,2 0.8

стан пня I. 2,4 0,3 0,5 0,3 0,1 3,7 0,2 1,6 1.4 ОД 0,9

в 7,1 0,4 0,5 0,7 0,9 0,3 8,3 6,4 3,0 1,7 7,9 3.5

1 {асосная А - 0,1 0,3 1,1 0,2 0,1 2,1 2,3 3,0 5,1

станция О ОД 0.1 0,6 0,6 0,2 0,1 О.у 1,0 2,5 1.3 0,1 0,6

1, 3.1 0,3 0,5 0,9 0,3 0,2 4.1 0,3 3,6 1.2 0,2 1,3

В 7,3 о,е 1,0 1,4 0,7 0,6 8,2 7,3 5,4 1,9 3,3 3,2

Станция А 0,4 0,1 0,3 0,1 0,2 - 1,4 1.2 1,7 ы 0.8

ЭХЗ О 0,4 0,1 0,1 0,5 0,1 0,3 0,6 0,8 и 0,7 0,5

ь 2.5 о,к 0,3 0,1 0,2 0,5 3,5 0.1 2,1 1,8 0,3 0,3

в 2,3 1,1 0,7 0,8 0,4 0,8 4,2 0,9 3,8 2.0 Е,9 1,2

Резерпуяр, А 0,2 0,2 0,1 0,2 0,1 - 1,3 2,0 0.4 0,1 0,2

хранили- о 0,1 0,3 0,1 0,2 0,2 0,1 0,5 1.0 1.9 _011_ од ОД

ще 1,7 0,3 0,8 0,4 0.3 0,2 2,8 1,5 3,1 0,2 од од

н 2,3 1,2 1,0 0,7 0,5 0,4 3,6 1,9 3,1 0,4 0.2 0,4

УКПГ А - 0,2 0,3 0,1- [1,1 ОД 1.1 1,4 3,1 гз 0.8

0 0,9 0,1 0,5 0,2 0,2 0,2 1.1 0,5 1,0 0,1 0,6

1. 0,6 0,5 0,2 0,3 ОД 1,2 1Д од 0,2

В 0,9 1,1 0,Я 0.4 0,6 5,4 3,2 2,7 1,2 2,К 2,1

У кпп А - 0,1 0,1 .0,2 0.1 ОД - 1,6 1.9 2,4 2,0 0.9

о 0.8 о.з 0.2 0,4 0,2 0,2 1,3 0,9 2,1 0,9 0,2 0,3

1. 2,9 0,6 0,1 С ,5 0,2 103 3,4 0,5 3,0 0,7 0,1 0,5

В 4,3 1,1 0,4 0,3 0,6 0,8 5,7 6,1 5,3 1,3 2,4 1,8

Ни второй главе «Формирование методологии совершенствования системы информационно-диагностического обеспечений способов повышения эффективности управления с экологической ответственностью» определены общие закономерности, оценки устойчивости и разлития экологически экстремальных ситуаций в распределенных природмо-тсхничееких геосистемах. В частности отмечено, что закономерное взаимодействие процессов техногенного воздействия на параметры ОС и реактивной самокомпенсации биогеоценозов определяет меру равновесия экосистемы как объективную характеристику ее устойчивости. Получена ком-

плексная характеристика восстанавливаемости промышленной экосистемы, используемая для оценки ее устойчивости, которая включает следующие показатели

- естественного восстановления i/^^a,

- искусственного восстановления UЛ ^ b, I, т е

(2)

Возможные распределения промышленных экосистем по градациям устойчивости (рис 1) позволяют классифицировать экосистемы по критериям их предпочтительности /мс = 0 -1, характеризующим вероятность пребывания экосистемы в устойчивом состоянии в пределах заданного времени ее развития

КЛАСС ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ

Управляемый

Неуправляемый

Неустойчива Устойчива Устойчива

в целом в малом в большом

t t t

Градации устойчивости экосистемы

Рис 1 Градации устойчивости промышленных экосистем

При разработке методологии расчета надежности промышленных экосистем получено, что в качестве дискретно или непрерывно накапливающихся изменений в экосистеме можно считать такие, которые сопряжены с нарушением исходных устойчивых свойств объектов природы еА, ее, ед, ер„, е№. В реальных условиях развития ПТГ число накопившихся локальных изменений Ае„ а также последовательность их проявления являются случайными факторами, статистические характеристики которых функционально связаны с показателями экологической надежности (безопасности) системы

Показано, что процесс накопления локальных антропогенных изменений Ае происходит во времени Дe(t) с некоторой интенсивностью На определенной стадии развития этого процесса происходит (или может произойти) наступление экологически экстремальной ситуации еэ, (Деэ, > Де,), обусловленной, например,

выходом единичного параметра е, за пределы экологического допуска (Де, —> ПДК, ПДВ)

Обозначим интенсивность переходов единичных показателей антропогенного состояния экосистемы через Цеэ Постоянным интенсивностям Хс и соответствует плотность вероятности момента появления локального изменения экосистемы

/(0 = Лже-*, (3)

а условная плотность вероятности наступления экстремальной ситуации

= (4)

где t, т - соответственно время появления локального антропогенного изменения и экстремальной ситуации в экосистеме

Методологически функцию экологической безопасности P{t) целесообразно представить в виде двух слагаемых

РоЮ = е-*, (5)

которое характеризует вероятность функционирования экосистемы при отсутствии антропогенных изменений, локально выводящих ее за пределы экологического допуска, и

= (6)

которое характеризует вероятность функционирования экосистемы при наличии отдельных антропогенных изменений за пределами допуска

С учетом выражений (5) и (6) определяется экологический риск (функция экологической опасности) по критерию наступления в экосистеме экстремальной ситуации

2(0 = 1-^(0^,(0 (7)

Рассмотренный подход к определению возможного состояния экосистемы предполагает развитие в системе антропогенных изменений по какому-либо одному параметру природного объекта (еА, ее, eL, eFI, eFm е№) и переход к экстремальной ситуации в случае выхода накопленного антропогенного изменения за пределы экологического допуска (Ле, > Л„) Методически этот же подход оправдан и по отношению ко всей экосистеме ептг, функционально связанной со всеми объектами природы с одним лишь допущением - переход системы к экологически экстремальной ситуации возможен при превышении допуска хотя бы одного единичного показателя

Для разработки методологических основ совершенствования системы информационно-диагностического обеспечения способов повышения эффективности и качества управления в работе решена задача экологической идентификации состояния объектов ТПС через получение матричной оценки последствий их строительства в условиях неполной информации

При этом, количественная оценка действительных негативных воздействий и изменений, происходящих как в стадии формирования, так и на этапе функциони-

рования экосистемы, а также на этапах, отличных от нормальных, в том числе в режимах ЧС, может быть получена на основе анализа интегральных функций рас-

пределения вероятностей их состояния П(е),о, е, (П)^, е,

2Х>2>.

идр

Предположим, что установлен факт наличия экологически экстремальной ситуации по совокупности п локальных антропогенных изменений (е,),, задана матрица тестов Т (г,, 1 = 1, 2, , /и) и априорные вероятности экстремальных ситуаций по каждому объекту природы <=,(/= 1,2, , п) Среди тестов матрицы Т необходимо выбрать некоторую группу, достаточную для установления локальной экстремальной ситуации (де >[Л^]) и определить порядок применения тестов (те

условную программу проверок), чтобы средние суммарные затраты на проведение экологического контроля были минимальными

Применение любого теста (т е любой системы проверок) можно рассматривать как разбиение множества е(П), (те всей заданной совокупности подконтрольных объектов природы, составляющих промышленную экосистему) на два подмножества е, и е,

Пусть мощность каждого из подмножеств е, и е, больше единицы ]е,\ > 1, ¡£,| > 1 Для дальнейшей локализации экстремальной ситуации в каждом из подмножеств могут применяться тесты е Т, контролирующие экологическую безопасность на обоих подмножествах £,, а] К моменту локализации экстремальной ситуации в подмножестве г, достоверно известно об отсутствии таких ситуаций на всем подмножестве е,, поэтому список тестов для г, —> Тп можно представить матрицей, столбцы которой соответствуют элементам е,

В зависимости от реальной ситуации могут использоваться различные критерии оптимальности контрольно-экологических программ Наибольший практический интерес представляют такие критерии оптимальности, как

- максимум вероятности обнаружения экологически опасных антропогенных изменений при заданных ограничениях (взамен контроля, затрат и др ),

- минимум организационно-экологических ограничений при заданной вероятности локализации экологически экстремальной ситуации

В качестве исходного массива необходимой информации для количественной оценки экологических последствий при анализе промышленного контакта искусственных объектов с окружающей средой используются данные текущего контроля за развитием антропогенных изменений в регионе С этой целью все объекты техногенного воздействия на природные ландшафты региона и объекты окружающей природной среды увязываются единой классификационной структурой, отражающей обусловленность антропогенного изменения (е,), по каждому техногенному фактору (и,)

Такая классификационная структура является основой конкретной матрицы экологического состояния региона (рис 2), в которой техногенные воздействия объединяются по своему функциональному характеру в группы и которая позволяет определять функциональные оценки предельно допустимых техногенных воздействий на объекты социально-экономического значения и окружающей среды Показано, что в теории измерений достаточно широкое распространение получили следующие методы определения показателей экологического состояния ПТГ

- экспериментальный (осуществляемый с помощью технических средств измерений и контроля),

- расчетный (осуществляемый при помощи вычислений с использованием значений параметров, найденных другими методами),

- экспертный (основанный на учете мнений группы специалистов),

- органолептический (не предусматривающий использования технических средств измерений и контроля)

Необходимой основой всех существующих методов оценки состояния экосистем является определение уровня экологического состояния, под которым понимается некоторая относительная характеристика, основанная на сравнении совокупности фактических значений показателей экосистемы (полученных тем или иным методом) с соответствующей совокупностью базовых или эталонных показателей (например, регламентированных действующими нормативными требованиями)

Объекты соцкультбыта ел(со1о) е0(шю) <а(«>1о) е"ь(со10) есКо) еА(шю)

Промышленные предприятия еА(<»9) е0(ш9) еь(м9) еь(ю9) е0(ш9) вдЮ

Линия электропередачи еАЮ е0(и8) еь(ш8) е1(со8) е0(ш8) ел(®|)

Теплоэлектростанция еА(®т) е0(со7) е0(ю,) е"А(Ют)

Карьер еА(«>б) есЮ Миб) е0(<»б) еА(ю6)

Магистральный газопровод ед(<05) е0(«>5) еь(к>5) еь(оо5) есЮ еА(®5)

Строительные механизмы еА(<в4) е0(и4) еьО»*) ео(®4) е"АЮ

Транспортные средства Автодорожный еА(шз) ео(®з) ^(Юз) е0(ш3) еА(®з)

Водный еА(<в2) е0(со2) еь(<»2) е0(©2) еА(®2)

Воздушный ед (®1) е0 (<»,) е^ш,) е0(©1) е"АЮ

Объекты промышленного и строительного техногенеза Компоненты природы Атмосфера (А) Гидросфера (С) Литосфера (Ь) Литосфера (Ь) Гидросфера (О) Атмосфера (А)

Техногенные воздействия

Средства, подвергаемые воздействию Объекты окружающей среды Биохимические Механические

Воздух Вода Почва Почва Вода Воздух

Растения Животные Человек (И) (П») (Не)

Рис 2 Матрица экологического изменения состояния региона

Рассмотрим задачу функциональной оценки допустимых техногенных воздействий на объекты природы а>, по заданным ограничениям на антропогенные изменения [е(а>,)< Аг ] В качестве меры антропогенных изменений примем без-

(е )

размерный показатель ер = -ру (здесь е,,, еЛ - размерные показатели соответст-

{eJ К

венно фактического и начального антропогенного уровней)

Нормативное значение единичного показателя представляет собой интервальную характеристику, складывающуюся из номинального значения Ne и заданного отклонения Де (экологического допуска), которое может быть односторонним (JVe, Nc + Д„), (Ne -Де, N,), двусторонним (ЛГе -Д„ + Де) и нулевым (AQ, причем поле допуска может быть симметричным и асимметричным относительно точки Ne

Для разработки многоконтурной структуры информационно-диагностического обеспечения статистико-вероятностной оценки степени опасности процессов на объектах НГТК в работе вводится комплексный показатель промышленного техногенеза, наиболее полно учитывающий единичные показатели е,(&>,), который находят по формуле

П. =!>,*, О-а,), (8)

1-1

где а, — коэффициент, характеризующий неравномерность распределения значений единичных показателей е,(а>,), составляющих комплексную оценку

Разброс фактических значений единичных показателей е, можно представить в виде диаграммы распределения этих показателей (рис 3) Обозначив на диаграмме через V и V соответственно заштрихованную площадь и площадь прямоугольника (abed), выражение для коэффициента а можно представить в виде

а - Vf(y)> (9)

где

/(r) = vCl-rX2-r),'

г = Г/у ] <10>

Таким образом, входящий в формулу коэффициент а функционально связан с экстремальными значениями единичных показателей антропогенного изменения (етт, етах), обусловленными техногенными факторами , и явно не зависит от отдельного значения единичного показателя е„ из общей совокупности таких

я

показателей ^е,.

1=1

С учетом выражения (10) по уравнению а = У/(у) построена номограмма, позволяющая непосредственно определять множитель (1 - а) в формуле (8)

Рассмотренный принцип комплексной оценки промышленного техногенеза по выраженным антропогенным изменениям построен на количественных признаках состояний ер объектов природы в границах ПТГ

Необходимой организационно-методической и материально-технической основой управления процессами формирования и развития промышленных экосистем (как одной из форм выражения ПТГ) является информационно-диагностическое обеспечение (ИДО), составляющее комплекс целенаправленных мероприятий по накоплению и эффективному использованию разнохарактерной информации (рис 4) Многоконтурная структура ИДО реализуется через этапы непосредственного сбора и накопления информации (путем измерений, контроля и т п), использования ее для первичных видов оценки состояния (свойств) объектов и решения задач регулирования и эффективного управления формирующими про-

цессами Кроме того, ИДО дополнительно имеет контур использования информа-

экосистемы

ции для решения следующих задач оптимального нормирования, рационального планирования, а также оперативного и долгосрочного прогнозирования показателей состояния ПТГ

Рис 4 Многоконтурная структура формирования информационно-диагностического обеспечения природно-технических геосистем

В третьей главе «Разработка организационно-алгоритмических мер повышения качества сооружения, конструктивной надежности и экологической безопасности трубопроводных систем» изложены теоретические основы расчета и оценки конструктивной надежности и формируемых свойств безопасности объектов ТПС в процессе их сооружения

Методика оценки конструктивной надежности магистральных трубопроводов основана на анализе исходного условия расчета трубопровода по деформатив-ности, имеющего вид

%Л^с/К„<а:р , (11)

где

ст" = 0,15 р О,,, /5-а ЕАе ±

ЕРИ 2 р

(12)

Здесь Ч*з - коэффициент, учета двуосного напряженного состояния металла труб, ■ нормативное сопротивление растяжению (сжатию), с и К„ - дифференцированные расчетные коэффициенты запаса, а" - максимальное суммарное продольное напряжение в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий ,р -рабочее давление, £>„„ и £>„ - соответственно внутренний и наружный диаметры трубы, 8 - толщина стенки, а - коэффициент линейного расширения металла трубы, Е - модуль упругости металла, Лг - расчетный температурный перепад, р - минимальный радиус упругого изгиба

При сжимающих продольных напряжениях

при растягивающих ЧР3 = 1

Условия обеспечения надежности, соответствующие расчетному условию, имеют вид

(И)

где отсутствуют дифференцированные коэффициенты запаса Разрушение магистральных трубопроводов, как правило, сопровождается образованием трещин основного металла и сварного шва, что свидетельствует о достижении предела прочности в зонах разрушения, причем нередко при внутреннем давлении, меньшем расчетного

Влияние надежности на экономические показатели газопровода можно оценивать на основе учета главных отличительных особенностей газопровода как строительной и технологической системы при следующих допущениях

• все статистически изменчивые факторы, влияющие на обобщенную на-

грузку, эквивалентное напряжение и само эквивалентное напряжение, рассматривать как случайные, их функциональную зависимость от времени не учитывать,

• изменчивость во времени обобщенного сопротивления - предела прочности учитывать приближенно по зависимостям малоцикловой усталости,

• исследовать отдельные наиболее опасные сечения газопроводов, расположенные на "горячей" стороне компрессорной станции, где внутреннее давление и температура стенки - наибольшие на перегоне между КС,

• не учитывать взаимную корреляцию факторов надежности по длине газопровода и времени,

• статистические характеристики изменчивости аргументов функции надежности принимать по данным натурных исследований или находить аналитически в пределах действующих нормативов на допуски и дифференцированные коэффициенты запаса

В работе предложена феноменологическая оценка формируемых свойств ТПС как одно из наиболее перспективных в настоящее время направлений в решении задач анализа и прогнозирования состояния технологических процессов по критериям их отказов, которое заключается в построении физико-математических моделей процессов с параметрическим описанием кинетики изменения их характеристик и определением временных параметров развития отказов

Будем рассматривать технологический процесс строительства в виде системы из п последовательно-параллельных подсистем, каждая из которых включает частную совокупность формирующих элементов В линейном трубопроводном строительстве такими подсистемами являются технологические процессы по отдельным направлениям работ (разработка траншей, сварка трубопровода в нитку, очистка, изоляция, балластировка, укладка и др), а формирующими элементами -соответствующие совокупности нормированных параметров (или свойств), характеризующих качество выполненных работ

Используем понятие критической группы состояний подсистем (КГСП) - набор состояний минимального числа подсистем, при котором имеет место отказ системы независимо от состояния других подсистем, а уменьшение на единицу числа отказавших элементов хотя бы одной из подсистем КГСП приводит к частичному или полному восстановлению всей системы

Обозначим 5, - КГСП с номером ], а , г =1,п — координаты соответствующих у-му критическому состоянию в пространстве Еш Полный набор критических состояний (т е полный набор КГСП) представим в виде матрицы

где г - число критических состояний, J (г) - номер строки (столбца) В пространстве Еи (определяющем область всех возможных состояний технологического процесса) КГСП 5, соответствует множество состояний системы В силу монотонности временного развития системы координаты состояний множества удовлетворяют условиям

а область неработоспособности является объединением множества } = 1,г, т е

(15)

Для конкретных технологических схем трубопроводного строительства задача получения матрицы 5 решается путем перебора возможных состояний в пространстве Еи и выявления критических состояний в соответствии с определением КГСП и критерием отказа системы

Таким образом, последовательность оценки работоспособности технологического процесса строительства включает в себя следующие этапы определения

- вероятности отказа подсистем (считая их отказы независимыми),

- условных вероятностей неработоспособных состояний каждой подсистемы,

- взаимосвязи между подсистемами и представление этой взаимосвязи в виде ориентированного графа,

- булевых переменных и составление матриц для пар подсистем в соответствии с их взаимосвязями,

- матриц двойных, тройных и т д подсистем для оценки влияния вторичных отказов 2-го, 3-го и более высокого порядка,

- вероятности безотказной работы системы в целом

В работе дана система алгоритмов построения приспособленного базиса для обнаружения и оценки зависимостей состояний в моделях нефтегазотранспортных объектов Показано, что при рассмотрении описания состояния объекта независимо от его природы (экономический, технологический, энергетический и т п ) часто не учитывалось содержание всевозможных случайных помех Вместе с тем эти помехи могут быть весьма значительными, что существенно осложняет задачи описания процессов коррозии и оценки участков повреждения трубопроводов, выдвигая на первый план вопросы достаточно эффективного устранения искажений в измерениях, вызванных помехами

Допустим, что непосредственное описание состояния объекта определяется п-мерным вектором х(х\, х2, , хп), представляющим собой сумму полезного сигнала и случайной помехи ,т]„) В этих условиях представляет интерес подавление помехи 77, т е получение из вектора х вектора х', более близкого к чем сам вектор х, и отыскание некоторых сведений о векторе £ по вектору х

В общем случае введем в рассмотрение наряду с приспособленным базисом «ь иъ , ит полезного сигнала еще и приспособленный базис у2, , ук помехи т1 Пусть эти базисы позволяют представлять полезный сигнал и помеху с погрешностью, не большей е Обозначим

? = (<?",)",+(£"2 К + ^

Не вдаваясь в анализ оценки (18), заметим, что в случае ортогональности базисов сигнала и помехи из нее следует, что в случае, если только некоторая часть векторов щ,и2, ,ит (т' < т) базиса полезного сигнала ортогональна базису помехи, то имеет место оценка

(хи1)и1 + +(хк„к, " (<Х К, , (19)

величина которой показывает близость проекции векторов х и на подпространстве, определяемом базисом и,,и2, ,и,„

Разработанные алгоритмы построения приспособленного базиса были опробованы для кодирования экспериментальных кривых процессов измерения технического состояния отдельных конструкций ТТТС При этом оказалось, что для построенного приспособленного базиса размерности т = 25, величина погрешности составила порядка 1 - 2%, что соответствует приборной погрешности измерений

Для разработки методики определения ремонтных участков введено понятие класса потенциально опасных дефектов (ПОД) по всей совокупности обнаруженных дефектов магистрального нефтепровода К таковым будем относить участки трассы нефтепроводов с максимальной плотностью дефектов по длине магистрального трубопровода

Введение понятия ПОД позволило установить иерархию по степени необходимости устранения дефекта, учитывающую также влияние дефектов друг на друга при критической близости дефектов их иерархический ранг должен повышаться Отсюда возникает необходимость составления рационального плана капитального ремонта магистрального нефтепровода, т е организации работ по устранению наибольшего числа потенциально опасных дефектов при фиксированной сумме выделенных средств При этом существенным аспектом является определение участков трубопровода с высокой степенью концентрации дефектов одним из способов

Наиболее простой - построение гистограммы распределения дефектов по длине трубопровода или функции плотности дефектов на единицу длины трубопровода

Среди других эффективных методов решения поставленной задачи следует выделить метод распознавания образов Для решения поставленной задачи - определение ремонтных участков - был предложен алгоритм, построенный на основе классификации образов с помощью функций расстояния

В качестве образов будем рассматривать дефекты, а под кластером будем подразумевать группу дефектов, образующих в пространстве - по длине трубопровода - компактную область, удовлетворяющую набору критериев их обнаружения и распознавания состояний

Разработка методики определения ремонтных участков по признаку группирования максимальной плотности дефектов начинается с задания исходных центров кластеров 2Л, Хс1,2сг, ,

Далее выполняется разбиение участка магистрального нефтепровода на начальные кластеры с выполнением процедуры распределения дефектов по кластерам, соответствующим исходным центрам этих кластеров Из них определяются состоятельные кластеры

Затем вычисляются оценки среднего отклонения в кластерах и обобщенного среднего отклонения, а также среднего квадратичного отклонения дефектов от центра соответствующего кластера На заключительных этапах методики выполняются операции расщепления кластеров и их объединения Кластеры с центрами и 2сье (1=1,2, ,Ь) объединяются, причем центр нового кластера определяется по формуле

= м |у (20)

^v ¿-г'ч к1

На этом, если текущий цикл итераций последний, то выполнение вычислительных действий прекращается, иначе следует вернуться к следующему шагу итерации, начиная с пункта распределения дефектов по кластерам Процесс вычисления прекращается, если в очередном цикле итераций параметры процесса остались неизменными

В качестве примера в работе приведены результаты обработки данных, полученных при внутритрубной диагностике для модельного нефтегазотрубопровода, в соответствии с предложенной методикой кластеризации, рис 5

Предложенный подход используется для разработки оперативной методики и алгоритмов определения ремонтных участков, сформированных по признаку максимальной плотности дефектов с последующей оптимизацией техноэкономиче-ских показателей ТПС В качестве критерия оптимальности используется величина

Рис 5 Гистограмма распределения плотности дефектов в зависимости от числа разбиений участка модельного нефтепровода протяженностью 100 км Число разбиений (участков) принято 2000

экономического эффекта, представляющая собой разность дисконтированных величин выручки от продажи товарного газа потребителю и связанных с ее получением затрат за весь срок сооружения и эксплуатации МГ

э«= Е,,,. Ю(21)

где Э, - экономический эффект за расчетный период 1К, Р, - стоимостная оценка товарного газа, И, -стоимостная оценка суммарных текущих затрат на эксплуатацию МГ в 1-ом году, К, - единовременные затраты в 1-ом году, ^ и -соответственно год начала финансирования работ, и конечный год расчетного периода, а, - коэффициент приведения разновременных затрат к расчетному году Помимо критерия Э„ при анализе результатов оптимизационных расчетов использовались другие показатели, характеризующие совершенство МГ

Для выбора оптимальных решений в условиях неопределенности исходной информации используется платежная матрица (ПМ), элементами которой являются

значения экономического эффекта 3tij, соответствующие i-ой товарной производительности Qti данного МГ при j-om наборе варьируемых исходных данных М,

В качестве варьируемых исходных данных Mj принималось предельное сочетание основных стоимостных показателей элементов МГ стоимости единицы длины линейной части Цмг, строительно-монтажных работ (СМР) Цсмр, единицы установленной мощности ГПА Цм и продажной цены товарного газа Цг Под предельными понимаются минимальные, средние и максимальные стоимости (цены), получаемые в результате уменьшения и увеличения средней цены на определенное количество процентов (Х%)

По диагонали ПМ (i=j) расположены максимальные значения критерия оптимальности max{3tij}, соответствующие данному набору стоимостных показателей М, Остальные элементы ПМ (i#j) представляют собой значения принятой целевой функции при оптимальных значениях <ЗтЮпг и степени сжатия газа на КС еют, но своем сочетании стоимостных показателей

Поскольку вероятность появления значения 3t„ неизвестна, для выбора по ПМ лучших решений применительно к оптимизационным задачам можно использовать критерий максимума среднего по строкам ПМ экономического эффекта, полученного в предположении равномерного закона их распределения

Помимо этих критериев для выбора по ПМ лучших решений использовалось также несколько субъективных, поддающихся формализации критериев, в большинстве основанных на так называемом минимаксном принципе - максиминный критерий Вальда (W=max1mm,{3t„}), критерий минимального риска Сэвиджа (S=mmI.maxj{3„1}) и критерий пессимизма-оптимизма Гурвица

С помощью разработанной математической модели в качестве примера определены оптимальные параметры МГ «Ковыктинское месторождение-Китай» протяженностью L=3000 км, диаметром D=1420 мм на рабочее давление Рн=7,45 МПа и 11,77 МПа в условиях неопределенности исходной стоимостной информации, табл 2

Таблица 2

Стоимостные показатели МГ

Показатели Рабочее давление

7,45 МПа 11,77 МПа

* Трубы, оборудование и материалы, млн долл /км 0,8 1,072

* Стоимость СМР, млн долл /км 0,6 0,9

■"Стоимость единицы установленной мощности КС, тыс долл /кВт 1,0 1,0

* Продажная цена товарного газа, долл /тыс куб м 115 115

Средняя цена топливного газа по трассе МГ, долл /тыс куб м 101 101

Стоимость электроэнергии, долл /(кВт ч) 0,0073 0,0073

Норматив заработной платы, тыс долл /(чел год) 7,2 7,2

Численность обслуживающего персонала, чел/100 км 35 70

* Варьируемые стоимостные показатели

Экономический эффект при переходе на оптимальную технологию при

Р„=7,45 МПа возрастет на 1,8 - 2,3 млрддолл и на 15,3 - 16 млрддолл при Р„=11,77 МПа При давлении Рн=7,45 МПа валовая производительность МГ уменьшается с 32 млрд м3/год до 29,6 млрд м3/год при снижении степени сжатия на КС с 1,44 до 1,23 и уменьшении среднего шага КС с 136 до 94 км

При перспективном рабочем давлении Рн=11,77 МПа эта разница становится еще более существенной

Следовательно, достоинством предлагаемого метода оптимизации технологических параметров является то, что уже на стадии создания концептуального проекта МГ, стоимостной оценки и сопоставления различных вариантов транспортировки газа, определения перспективных направлений научно-технического прогресса на газопроводном транспорте, составления генсхемы развития газовой промышленности и др может быть определен наиболее привлекательный вариант

В заключении диссертации подведены итоги выполнения исследований, сформулированы полученные в работе научные результаты, обоснована их научная новизна и практическая полезность, а также проанализированы возможные направления дальнейших исследований и разработок алгоритмов системного анализа и совершенствования процессов управления, обеспечивающие повышение эффективности функционирования объектов нефтегазотранспортного комплекса

Выполненные в диссертации исследования позволили сформулировать следующие основные научные результаты и выводы

1 Выявлены основные показатели эколого-технологической устойчивости параметров окружающей среды и выполнен анализ общих закономерностей развития экологически экстремальных ситуаций при техногенных воздействиях объектов промышленного строительства

2 Разработана методика определения функциональной оценки предельно допустимых техногенных воздействий на объекты социально-экономического значения и даны расчетные выражения условий устойчивости промышленных и неф-тегазотранспортных экосистем по уровню антропогенного изменения объекта окружающей среды

3 Определены пути экологической идентификации последствий строительства нефтегазовых объектов в условиях неполной информации и предложены диагностические тесты проверок, основу которых составляют конкретные количественные оценки выраженные через матрицы экологического изменения состояний территории

4 Разработана методика определения обобщенных значений различных по своей физической природе, неоднородных по структуре и свойствам и базирующихся на различных способах измерений и контроля комплексных показателей, адекватно характеризующих уровень экологического состояния природно-технической геосистемы

Определены единичные показатели изменения экологического состояния, выраженные через номограммы и представленные в виде табличных значений показателя антропогенного уровня на этапе строительства нефтегазовых объектов

5 Разработана многоконтурная структура информационно-диагностического обеспечения статистико-вероятностной оценки степени опасности процессов на объектах НГТК, реализуемая через контуры непосредственного преобразования контрольной информации, оценки состояния объектов и решения задач регулирования и эффективного управления формирующими процессами

6 Сформулированы критерии качества для оценки ущерба при отказах тру-

бопроводных конструкций, установлены экологически оптимальные нормы надежности и расчетные зависимости определения показателей их надежности

7 Предложены принципы аналитического расчета и теоретические основы оценки конструктивной надежности объектов трубопроводного транспорта в процессе их сооружения

Разработана логико-вероятностная концепция и система инженерного прогнозирования свойств и состояний объектов ТПС на этапе строительства

8 Разработаны алгоритмы построения приспособленного базиса для обнаружения изменений и методика оценки функциональных зависимостей состояний в моделях нефтегазотранспортных объектов, определяющих ремонтные участки нефтегазотрубопроводных систем

Выполненные расчеты экономического эффекта эксплуатации МГ протяженностью 3000 км из труб диаметром 1420 мм с учетом алгоритмов оптимизации технологических параметров показали, что в зависимости от основных стоимостных показателей эффект составит 1,8-2,3 млрд долл при рабочем давлении Р„=7,45 МПа, и 15,3-16 млрд долл при перспективном давлении Рн=11,77 МПа, т е обеспечивается снижение затрат на сотни миллионов долларов

Переход к оптимальной технологии транспорта газа выражается

• при рабочем давлении Рн=7,45 МПа - в уменьшении валовой производительности МГ с Qb=32 млрд куб м/год до 29,6 млрд куб м/год при снижении степени сжатия газа на КС с 1,44 до 1,23 и соответствующем уменьшении среднего шага КС со 136 до 94 км,

♦ при перспективном рабочем давлении Рн= 11,77 МПа - в увеличении валовой производительности МГ до QB=47,3 млрд куб м/год, снижении степени сжатия газа на КС до s= 1,17 и соответствующем уменьшении среднего шага КС до 71 км

Таким образом, в диссертации решена задача формирования научно-обоснованных методических подходов и организационно-технологических мероприятий по разработке алгоритмов системного анализа и совершенствования управления, имеющей существенное значение для повышения эффективности, качества, надежности и безопасного функционирования объектов нефтегазотранспортных систем на основных этапах жизненного цикла

Основные публикации автора по теме диссертации:

1 Мищенко В Г , Стасев В В Задача оптимизации структурно-рациональных ограничений на строительный процесс Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, № 4-5 , 2000 - 0,6 п л (авт 0,3 п л )

2 Мищенко В Г Модель системного подхода к управлению процессами обеспечения безопасности нефтегазотрубопроводных объектов Сб научн тр «Наука производству - проблемы и решения», МАЭН, 2002 - 0,2 п л

3. Мищенко В Г Отыскание неизвестных функциональных зависимостей Сб докл «Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям», ЛЭТИ, С-П, 2003 - 0,2 п л

4 Мищенко В Г , Стасев В В Приспособленный базис для измерений и контроля процессов обеспечения надежности объектов нефтегазового строительства Сб докл на «Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям», ЛЭТИ, С -П , 2003 - 0,4 п л (авт 0,2 п л )

5 Мищенко В Г, Ансов С П, Мазур АС и др Вопросы социально-экономического и организационно-технологического управления устойчивым развитием региональной промышленности в кризисный период НТО, ФГУП ЦНИИ «Центр», М , 2004 - 6,2 п л (авт 0,3)

6 Мищенко В Г Построение многоуровневой структуры повышения экологической безопасности транспортных средств// Судостроительная промышленность, сер Сист автоматизации, проектирования, производства и управления Вып №35,2004 -0,3 п л

7 Мищенко В Г Информационная модель управления процессами обеспечения безопасности при сооружении нефтегазотрубопроводных объектов// Вестник МАРТИТ, вып 5, 2006 - 0,3 п л

8 Мищенко В Г, Мазур А С Алгоритм построения приспособленного базиса и отыскание неизвестных функциональных зависимостей Труды МИЭА «Энергия будущего», М 2006 - 0,45 п л (авт 0,2 п л )

9 Мищенко В Г Логико-вероятностные методы индивидуального прогнозирования состояния объектов трубопроводного транспорта// Информационные технологии в проектировании и производстве, ВИМИ, вып 2, 2007 - 0,3 п л

Разрешено к печати 19.04.2007 г. Отпечатано в ФГУП ЦНИИ «Центр» Тираж 60 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЗАДАЧИ СИСТЕМНОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ И БЕЗОПАСНОГО РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОТРАСПОРНЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1. Анализ общих закономерностей измерения техногенных воздействий при строительстве и эксплуатации нефтегазовых объектов.

1.2. Классификационные показатели комплексного изменения окружающей среды на этапах сооружения объектов трубопроводного транспорта.

1.3. Задачи системного совершенствования организационно-технологического обеспечения по эффективному управлению процессами развития объектов нефтегазотранспортного комплекса.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2 ФОРМИРОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННО-ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ С ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ.

2.1. Оценки устойчивости и развития экологически экстремальных ситуаций в распределенных природно-технических системах.

2.2. Разработка методологии расчета надежности промышленных экосистем.

2.3. Идентификационные матрицы состояний для оценки последствий строительства нефтегазовых объектов в условиях неполной информации

2.4. Методы функциональной оценки предельно допустимых техногенных воздействий на объекты социально-экономического значения и окружающей среды.

2.5. Разработка многоконтурной структуры информационно-диагностического обеспечения оценки степени опасности процессов на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННО-АЛГОРИТМИЧЕСКИХ МЕР ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СООРУЖЕНИЯ, КОНСТРУКТИВНОЙ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ.

3.1. Основы расчета конструктивной надежности и формируемых свойств объектов трубопроводного транспорта в процессе их сооружения.

3.2. Феноменологическая оценка формируемых свойств трубопроводной системы.

3.3. Система алгоритмов построения приспособленного базиса для обнаружения и оценки зависимостей состояний в моделях нефтегазотранспортных объектов.

3.4. Разработка методики и алгоритмов определения ремонтных участков трубопровода.

3.5. Метод оптимизации техноэкономических показателей трубопроводных систем.

Выводы по главе 3.

Для экономики России нефтегазотранспортный комплекс (НГТК) играет основополагающую роль в бесперебойном снабжении топливно-энергетическими и химико-технологическими ресурсами практически всех народнохозяйственных объектов промышленного, оборонного и социального значения. Поскольку нефтегазотранспортные объекты подземного и наземного базирования распределены на огромных территориях, где сосредоточены системы нефтегазодобычи, хранения, транспортировки, переработки и потребления углеводородного сырья, то природоохранный статус таких объектов является чрезвычайно высоким с точки зрения требований экологической безопасности, надежности функционирования и минимизации риска возникновения чрезвычайных ситуаций. В составе общей номенклатуры объектов нефтегазового комплекса (НТК) особое место занимают наземные объекты промышленной инфраструктуры - компрессорные (КС) и насосные станции (НС), установки комплексной подготовки газа (УКПГ) и нефти (УКПН), резервуарные парки и хранилища углеводородного сырья, нефте- и газоперерабатывающие заводы, станции электрохимической защиты (ЭХЗ), нефте- и газораспределительные сети, магистральные и промысловые нефте-продуктопроводы и др. Указанные объекты характеризуются сложностью конструктивного исполнения и высоким энергетическим потенциалом техногенного влияния на окружающую среду (ОС). При этом необходимо учитывать как непосредственное влияние функционирующего объекта на компоненты природной среды, так и опосредованное влияние через функциональную работоспособность конструктивно связанных объектов: электросиловых и технологических коммуникаций, линейной части магистральных трубопроводов (МТ) и т.д.

Можно считать, что успешное функционирование НГТК России обеспечивается эффективной работой объектов наземной инфраструктуры. При этом под эффективной работой подразумевается экологически безопасная эксплуатация и высокопроизводительное функционирование таких объектов. На протяжении последних десятилетий в России были освоены и введены в действие многие месторождения углеводородного сырья. Высокими темпами строились трубопроводные системы (ЦТС) для транспортировки на огромные расстояния нефти, газа и нефтепродуктов. Сооружены сотни мощных НС и КС, попутные линии электропередач и связи, станции комплексной подготовки газа и нефти, катодные станции ЭХЗ, резервуарные емкости и хранилища и т.п. НГТК относится к видам народнохозяйственной деятельности, обладающим высокой степенью экологической опасности в региональном и общегосударственном масштабе. Имея значительную территориальную рассредоточенность и высокую энергетическую вместимость, наземные нефтегазовые объекты обладают сильным техногенетическим эффектом в отношении негативного воздействия практически на все компоненты природной среды. Общая безопасность систем трубопроводного транспорта (ТПТ) нефти и газа зависит в немалой степени от работоспособности других объектов инфраструктуры. На магистральных нефтепроводах работают 395 насосных станций, резервуарные парки насчитывают 898 резервуаров общей вместимостью 13,1 млн м . На газопроводах работают 249 компрессорных станций общей мощностью 40,2 млн кВт. Активная мощность 21 подземного хранилища составляет около 80 млрд м3. Значительная пожаро- и взрыво-опасность наземных объектов, высокий уровень энергонапряженности, разнохарактерность природных ландшафтов, в которых ведется строительство и эксплуатация объектов по географическим, геолого-минералогическим, природно-климатическим и другим факторам, создают значительные трудности в решении природоохранных и ресурсосберегающих задач.

Тем не менее, на этом направлении были достигнуты определенные успехи - главным образом за счет качественного проектирования, совершенствования технологий строительства и обеспечение устойчивой эксплуатации, повышения степени индустриализации, внедрения вахтово-экспедиционной организации работ, укрупнения головных сооружений, применения кустового бурения, реструктуризации предприятий НТК и др. Это позволило последовательно снижать: сроки освоения (активных строительных воздействий), удельные характеристики недопотребления и отвода земель, потребление ресурсов и т.д.

До настоящего времени решаются, как правило, только частные задачи, связанные с обустройством конкретных объектов (совершенствование несущих конструкций, нормирование нагрузок и воздействий, расчеты на прочность и устойчивость и т.п.).

Вместе с тем критерии экологического ущерба и безопасности наземных нефтегазовых объектов не учитываются в соответствующих расчетно-аналитических моделях, что значительно повышает риск на этапах проектирования, строительства и эксплуатации.

Отсутствие комплексного подхода к решению проблем охраны природы на всех стадиях формирования и функционирования, т.е. на основных этапах жизненного цикла, объектов НГТК, обусловленное многолетним воздействием затратного механизма в экономике и остаточным принципом финансирования охраны окружающей среды, приводило и приводит к тому, что ущерб остается значительным. На разных этапах жизненных циклов объектов НГТК виды ущерба обусловлены разными видами воздействий, которые подразделяются по соответствующим уровням управления: этап проектирования - прединвестиционные исследования, планирование проекта, разработка проектно-сметной документации, проведение торгов, заключение контрактов, строительно-монтажные работы, сдача проекта; этап формирования - разведка, изыскания, бурение, обустройство, строительство; этап функционирования - эксплуатация месторождений и трубопроводов; этап возникновения аварийных ситуаций - краткосрочными крайне интенсивными физико-химическими воздействиями в результате отказов, потерь нефти, газа, нефтепродуктов, ремонтно-восстановительных мероприятий, сопровождающимися ущербом во всех компонентах природной среды.

При средней нормативной продолжительности службы трубопроводов, принимаемой обычно равной 25-40 годам, почти на трети протяженности трубопроводной сети России срок службы их основных конструктивных элементов приблизился к заданному (расчетному) сроку эксплуатации, а с учетом несовершенства антикоррозионной защиты физический износ трубопроводов достиг таких величин, что нефте- или газопроводная система зачастую не может эксплуатироваться в проектных рамках из-за снижения надежности основных ее конструктивных элементов.

Помимо естественного износа конструктивных элементов трубопровода, выход системы из строя происходит при стихийных бедствиях и техногенных воздействиях.

В военное время сохранность трубопроводных систем, поставляющих углеводородное сырье, будет иметь особенное значение для обеспечения нормального функционирования государства и особенно жизнедеятельности промышленной, оборонной и гражданской инфраструктуры. В то же время следует отметить, что практически все магистральные трубопроводы и объекты ТПС не имеют какой-либо серьезной защиты, и в случае диверсионных или прямых военных действий легко могут быть выведены из строя.

Немаловажное значение в обеспечении надежности эксплуатации магистральных трубопроводов имеют материальные ресурсы и наличие специализированной мобильной техники и системы материального обеспечения. Не решены вопросы по разработке методов строительства и восстановления в экстремальных ситуациях, в том числе с учетом охраны окружающей среды и при выполнении работ на радиоактивно загрязненной или зараженной территории.

Расчетные данные и анализ результатов аварий и стихийных бедствий показал, что заблаговременный прогноз, оценка и организованная подготовка предупредительных мероприятий на основе вариантных проектных проработок позволяет сэкономить значительные средства и сократить сроки восстановления при меньших трудозатратах и лучшем качестве работ. Последние обстоятельства особенно важны, так как трубопроводные системы обычно располагаются в различных климатических зонах страны, зачастую в малообжитых районах с плохими дорогами и неустойчивыми транспортными связями и, как правило, со слаборазвитой социально-экономической инфраструктурой [4; 7; 8].

Для определения масштабов опасности в составе действующих систем магистральных и промысловых нефте- и газопроводов следует выделить несколько основных аспектов:

- сеть магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа с разветвленной добывающей и транспортной инфраструктурой обеспечивает хозяйственно-экономическую деятельность на трети территории России, на которой проживает до 60% населения;

- объекты трубопроводного транспорта нефти и газа характеризуются высоким энергетическим эквивалентом, который только для газопроводов большого диаметра при расчетной производительности 32 млрд. м3 в год составляет 15,2 млн. кВт/год;

- системы трубопроводов для транспорта нефти и газа оказывают непосредственное влияние на все компоненты природной среды. Причем, негативное экологическое влияние имеет место как при аварийных, так и при штатных ситуациях. В 50% случаев аварий происходит возгорание газа [10];

- при проектировании не в полной мере учитываются все инженерно-технические и социально-экономические факторы, которые влияют на надежность и безопасность объектов в составе магистральных трубопроводов;

- эксплуатационные службы недостаточно полно и квалифицированно оценивают надежность систем трубопроводного транспорта;

- при строительстве допускаются нарушения технологий строительства и не в полной мере осуществляется контроль качества;

- не достаточно осуществляется материально-техническое обеспечение процессов строительства и ремонтно-восстановительных работ при эксплуатации основных объектов магистральных трубопроводов.

Следовательно, задачи эффективного управления процессами природосбережения, поддержки тенденции снижения технико-экономической и социальной опасности объектов в аспекте экологической безопасности НГТК являются весьма многогранными, комплексное решение которых возможно совместными усилиями специалистов различных направлений.

Этим обеспечивается важность и актуальность исследования наземных нефтегазовых объектов каждого вида с точки зрения разработки современных методов снижения экологического риска и формирования адекватных природоохранных способов повышения эффективности управления процессами обеспечения безопасности, что в условиях отсутствия до настоящего времени нормативно-технических требований и рекомендаций по комплексным природоохранным решениям при проектировании, строительстве и эксплуатации наземных объектов нефтегазотранспортных систем, обусловливает необходимость и значимость проведения соответствующих исследований по этим задачам.

Таким образом, тема исследований, включающая задачи разработки методических подходов и алгоритмов управления процессами повышения эффективности систем обеспечения безопасности объектов нефтегазотранспортных систем на этапах жизненного цикла, определяющая пути устойчивого развития экономики страны, повышение ее социальной значимости и энергетической независимости является актуальной и имеет важное научно-техническое и прикладное значение для предприятий отрасли.

Цель работы. Решение задачи формирования научно-обоснованных методических подходов и организационно-технологических мероприятий по разработке алгоритмов системного анализа и совершенствования управления, имеющей существенное значение для повышения эффективности качества, надежности и безопасного функционирования объектов нефтегазотранспортных систем на основных этапах жизненного цикла.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

- предложены теоретические основы и методы системного анализа определения основных направлений воспроизводства минерально-сырьевой базы для формирования путей устойчивого развития нефтяной и газовой промышленности;

- разработаны критерии и обоснованы методические подходы для принятия решений по оценке факторов безопасности, необходимые для определения ожидаемого ущерба при аварийных ситуациях на объектах ТПС;

- разработаны модели описания расчета и оценки эколого-технологического риска при аварии на нефтегазовом объекте;

- разработаны алгоритмы диагностики и информационно-математической поддержки при принятии управленческих решений, ориентированных на повышение эффективности качества решения задач оптимизации и управления факторами системного анализа, прогнозирования и обеспечения безопасности нефтегазовых объектов;

- исследованы способы оценки риска и алгоритмы идентификации процессов диагностики сложных систем, обеспечивающие устойчивое развитие, повышение эффективности и надежности действующих и проектируемых ТПС;

- выработаны рекомендации по формированию процессов оптимального обслуживания проблемно-ориентированных систем управления магистральными трубопроводами в режимах их эксплуатации для повышения эффективности их качества и надежности.

Объектом исследования является система обеспечения безопасности наземных объектов нефтегазотранспортного комплекса.

Предметом исследования - методические подходы, организационные формы, технологические мероприятия и алгоритмические разработки повышения эффективности систем обеспечения действующих и повышения безопасности проектируемых объектов НТК.

Методы исследования основаны на положениях теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, теории принятия решений в условиях неопределенности, алгоритмов теории случайных функций, непрерывных дробей, инверсионных преобразований и системного анализа, теории управления в организационных системах, экономико-математических методов, теории построения иерархических систем, методов имитационного моделирования организационно-технологических процессов в сложных технических системах.

Научная новизна исследований. В диссертации предложены новые методические подходы формирования организационно-технологических мероприятий и разработаны алгоритмы совершенствования управления и принятия решений для повышения эффективности качества и безопасности проектируемых и действующих объектов нефтегазотранспортных систем.

Практическая ценность диссертационного исследования. Теоретические исследования завершены созданием на основе полученных результатов методических рекомендаций, выводов, предложений и практических алгоритмов по формированию организационно-технологических мероприятий и прикладных способов повышения эффективности качества систем обеспечения безопасности объектов ТПС на этапах их жизненного цикла.

Практическая значимость научных результатов и выводов подтверждена актами внедрения.

Научные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения:

- методические подходы оценки факторов безопасности и определения ожидаемого ущерба при аварийных ситуациях на объектах нового строительства и при эксплуатации ТПС;

- структурная схема создания объектов ТПС с учетом обеспечения безопасности на этапах жизненного цикла и перечень нормативно-технических предложений по ее реализации;

- система многоуровневых организационно-технологических мероприятий и алгоритмы эффективного управления факторами безопасности на этапах сооружения и эксплуатации нефтегазовых объектов;

- модель расчета эколого-технологического риска и обоснования природоохранных мероприятий по его снижению для действующих и проектируемых ТПС;

- методика, алгоритмы и рекомендации по формированию процессов оптимального обслуживания объектов ТПС в условиях аварийных ситуаций.

Достоверность и обоснованность научных результатов достигается выбором реальных исходных показателей, характеризующих состояние функционирующих и проектируемых объектов нефтегазового строительства, достаточностью их объемов и глубиной представления, научно-обоснованными методами системного анализа, практикой внедрения мероприятий и реализации результатов в НТК, НГСК, ТПТ.

Апробация работы и публикации. Полученные в диссертационной работе основные научные положения, прикладные результаты и рекомендации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях, в том числе международных («Мягкие вычисления и измерения», ЛЭТИ, С-П,

2003), опубликованы в Сборнике научных трудов «Наука производству -проблемы и решения» (МАЭН, 2002), НТС «Судостроительная промышленность», сер. Системы автоматизации, проектирования, производства и управления. (Вып. №35, 2004), «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе» (№ 4-5, 2000), трудах Международной инновационно-энергетической ассоциации «Энергия будущего» (М.,2006), Вестнике МАРТИТ (Вып. 5, 2006), научно-техническом отчете (Центр, ФГУП ЦНИИ,

2004)и др.

Результаты исследований апробированы в практической деятельности ЗАО «Нефтегазстрой», ОАО «Востокнефтепроводстрой» и др.

По материалам выполненных исследований опубликовано 9 научных работ, общим объемом 8,95 п.л., лично автору принадлежит 2,3 п.л., отражающих основные результаты диссертации.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами, заключения, списка литературы (114 наименований). Основное содержание диссертации изложено на 151 странице текста, иллюстрированного таблицами и рисунками.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3

1. Выполнено обоснование общих характеристик количественных и функциональных показателей конструктивной надежности и факторов экологической безопасности ТПС на различных стадиях жизненного цикла с выделением специфических особенностей работы магистральных трубопроводов.

2. Сформулированы критерии качества для оценки ущерба при отказах трубопроводных конструкций, установлены экологически оптимальные нормы надежности и расчетные зависимости определения показателей их надежности.

3. Предложены принципы аналитического расчета и теоретические основы оценки конструктивной надежности объектов трубопроводного транспорта в процессе их сооружения.

Разработана логико-вероятностная концепция и система инженерного прогнозирования свойств и состояний объектов ТПС на этапе строительства.

4. Определено семейство ограничений и правила коррекции вектора вероятностей оценки состояний ТПС в прогнозирующей модели развития технологического процесса строительства.

Получено решение задачи линейного прогнозирования динамики процесса по методу обобщенных показателей с оценкой ошибок фильтрации и коэффициентов весовой функции дискретного фильтра.

5. Разработаны алгоритмы построения приспособленного базиса для обнаружения изменений и методика оценки функциональных зависимостей состояний в моделях нефтегазотранспортных объектов, определяющих ремонтные участки нефтегазотрубопроводных систем.

Величина погрешности вычислений составила менее 2%, что соответствует приборной погрешности измерений технологических процессов.

6. Получены аналитические выражения критериев оптимальности и их производных от исследуемых технологических параметров и стоимостных показателей трубопроводной системы, сравнительные расчеты для которых показали высокую степень устойчивости оптимальных решений по отношению к возможным изменениям технологических показателей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Интенсивное развитие трубопроводного транспорта в нашей стране предъявляет важные требования к решению экологических задач строительства и эксплуатации сооружаемых объектов. Сложность таких задач обусловлена прежде всего тем, что воздействие производственной деятельности человека на окружающую среду носит многоаспектный характер. В этом смысле экологическая проблема нефтегазового строительства является узловой, решение которой достигается на стыке многих научно-технических дисциплин и направлений. В то же время фактор экологического обеспечения нефтегазового комплекса можно считать интегрирующим по отношению ко всем составляющим - слагаемым общего экологического эффекта. В ракурсе нефтегазового строительства основными составляющими суммарного экологического эффекта являются организационно-технические и конструктивно-технологические показатели качества строительства (в первую очередь - качество самих технологических процессов строительства), а также показатели надежности законченных строительством объектов. Можно считать, что качество технологических процессов определяет обобщенный экологический эффект на момент строительства (как текущий, так и конечный), а надежность сооружаемых объектов - обобщенный экологический эффект на период эксплуатации.

Строго говоря, система этих эффектов символически характеризует реальный количественный процесс формирования конечного экологического эффекта общего для ТПС. Причем характер такого процесса обусловлен теми научными и техническими решениями, которые определяют уровень научно-технического прогресса на момент принятия этих решений.

Основными направлениями развития научно-технического прогресса в области экологии трубопроводного строительства являются:

• разработка научно обоснованной методологии природоохранной деятельности в нефтегазовом строительстве;

• разработка комплекса организационно-технических мероприятий по охране окружающей среды.

Первое направление включает изучение особенностей влияния сооружаемых объектов на окружающую среду; исследования механизмов взаимодействия в системе «человек - трубопровод - природа»; анализ экологических норм строительства; разработку общих принципов формирования экологической теории нефтегазового комплекса; экспериментальные исследования реальных экологических контактов «объект - окружающая среда»; анализ общих закономерностей развития обратимых и необратимых смещений экологического равновесия в регионах строительства.

Второе направление включает разработку нормативного регламента строительства с учетом экологических требований; анализ экологических последствий на объектах строительства; метрологическое обеспечение охранно-предупредительных мероприятий; организационно-технические и социально-правовые аспекты управления охраной окружающей среды в строительстве и эксплуатации объектов нефтегазового комплекса; определение народнохозяйственного эффекта природоохранных мер в строительстве объектов нефтяной и газовой промышленности.

Оба рассмотренных направления развития научно-технического прогресса должны рассматриваться в едином ключе общей экологической политики министерств и служить основой для планирования трудовой деятельности научно-исследовательских, проектно-конструкторских, строительных, производственных и инжиниринговых организаций отрасли.

Перспективы развития ТЭК России всецело определяют динамику нефтегазодобычи и нефтегазотранспортного обеспечения углеводородным сырьем и топливом, которая будет в ближайшей перспективе осуществляться по следующим сценариям:

• сооружение новых систем промысловых и магистральных трубопроводов с полным обеспечением энерготранспортной, производственной и социальной инфраструктуры;

• реконструкция действующих нефтегазотранспортных систем с учетом современных требований их надежности, стандартов и нормативов по обеспечению экологической безопасности;

• учет всех негативных факторов при реализации этих сценариев: прокладка новых «независимых» ТПС, возможности обхода «вороватых» посредников, повышение энергетической безопасности трубопроводов и объектов их инфраструктуры, применение новейших технологических приемов охраны и защиты от потенциальных террористических угроз и т.п.

Успешная реализация этих направлений возможна в рамках инвестиционных проектов нефтегазового строительства, отвечающих требованиям международных стандартов. Необходимым условием выполнения этих требований является активное управление эффективностью ИП на всех стадиях жизненного цикла проекта. Кроме того, для успешного их выполнения необходимо не только решение текущих задач по обеспечению должной безопасности эксплуатации и надежности функционирования объектов трубопроводного транспорта, но и создание новых мощностей в рамках крупных ИП нефтегазового комплекса. Причем критерии качества таких проектов, ориентированные на повышение конструктивной надежности объектов строительства, экологическую безопасность для окружающей среды, инвестиционную привлекательность проектов для потенциальных инвесторов, управление эффективностью их реализации должны отвечать общепринятым мировым стандартам качества.

Указанные требования трансформированы в общесистемные методические принципы оптимального управления эффективностью ИП в НГСК, включающие основные этапы управления:

• анализ интегрированных рисков по стадиям жизненного цикла ИП;

• обоснование стратегии управления процессом строительства в соответствии с заданными критериями эффективности;

• разработка пакета моделей по многопараметрическому управлению эффективностью ИП;

• реализация государственных, региональных и отраслевых механизмов обеспечения эффективности нефтегазовых проектов на всех стадиях жизненного цикла.

Учитывая большое государственное значение трубопроводного транспорта, надежная работа которого является одним из основных элементов устойчивого функционирования и ускоренного развития всех социально-экономических и промышленных секторов народного хозяйства, необходимо срочно разработать и принять Закон о трубопроводном транспорте России.

Анализ отечественного и зарубежного опыта показал, что строительство, эксплуатация и ремонтно-восстановительные работы на объектах системы трубопроводного транспорта должны подчиняться правилам по аналогии с законом о железнодорожном транспорте, определяющим особенности функционирования транспортной отрасли, объекты которой эксплуатируются практически на всех широтах и параллелях Российской Федерации и во всех климатических условиях.

Восстановительные работы на объектах трубопроводного транспорта нефти и газа и новое оперативное строительство в экстремальных условиях мирного и военного времени должно осуществляться специализированными организациями, руководимыми и координируемыми из единого центра и имеющими соответствующее оборудование, технику, механизмы и квалифицированные кадры, обученные выполнять сложные работы и внедрять новые технологические приемы и передовые методы обеспечения безопасности в строительстве.

Выполненные в диссертации исследования позволили сформулировать следующие основные научные результаты и выводы:

1. Выявлены основные показатели эколого-технологической устойчивости параметров окружающей среды и выполнен анализ общих закономерностей развития экологически экстремальных ситуаций при техногенных воздействиях объектов промышленного строительства.

2. Разработана методика определения функциональной оценки предельно допустимых техногенных воздействий на объекты социально-экономического значения и даны расчетные выражения условий устойчивости промышленных и нефтегазотранспортных экосистем по уровню антропогенного изменения объекта окружающей среды.

3. Определены пути экологической идентификации последствий строительства нефтегазовых объектов в условиях неполной информации и предложены диагностические тесты проверок, основу которых составляют конкретные количественные оценки выраженные через матрицы экологического изменения состояний территории.

4. Разработана методика определения обобщенных значений различных по своей физической природе, неоднородных по структуре и свойствам и базирующихся на различных способах измерений и контроля комплексных показателей, адекватно характеризующих уровень экологического состояния природно-технической геосистемы.

Определены единичные показатели изменения экологического состояния, выраженные через номограммы и представленные в виде табличных значений показателя антропогенного уровня на этапе строительства нефтегазовых объектов.

5. Разработана многоконтурная структура информационно-диагностического обеспечения статистико-вероятностной оценки степени опасности процессов на объектах НГТК, реализуемая через контуры непосредственного преобразования контрольной информации, оценки состояния объектов и решения задач регулирования и эффективного управления формирующими процессами.

6. Сформулированы критерии качества для оценки ущерба при отказах трубопроводных конструкций, установлены экологически оптимальные нормы надежности и расчетные зависимости определения показателей их надежности.

7. Предложены принципы аналитического расчета и теоретические основы оценки конструктивной надежности объектов трубопроводного транспорта в процессе их сооружения.

Разработана логико-вероятностная концепция и система инженерного прогнозирования свойств и состояний объектов ТПС на этапе строительства.

8. Разработаны алгоритмы построения приспособленного базиса для обнаружения изменений и методика оценки функциональных зависимостей состояний в моделях нефтегазотранспортных объектов, определяющих ремонтные участки нефтегазотрубопроводных систем.

Выполненные расчеты экономического эффекта эксплуатации МГ протяженностью 3000 км из труб диаметром 1420 мм с учетом алгоритмов оптимизации технологических параметров показали, что в зависимости от основных стоимостных показателей эффект составит 1,8-2,3 млрд. долл. при рабочем давлении Рн=7,45 МПа, и 15,3-16 млрд. долл. при перспективном давлении Р„=11,77 МПа, т.е. обеспечивается снижение затрат на сотни миллионов долларов.

Переход к оптимальной технологии транспорта газа выражается:

• при рабочем давлении Р„=7,45 МПа - в уменьшении валовой производительности МГ с Qb=32 млрд. куб. м/год до 29,6 млрд. куб. м/год при снижении степени сжатия газа на КС с 1,44 до 1,23 и соответствующем уменьшении среднего шага КС со 136 до 94 км;

• при перспективном рабочем давлении Р„=11,77 МПа - в увеличении валовой производительности МГ до QB=47,3 млрд.куб.м/год, снижении степени сжатия газа на КС до 8=1,17 и соответствующем уменьшении среднего шага КС до 71 км.

Таким образом, в диссертации решена задача формирования научно-обоснованных методических подходов и организационно-технологических мероприятий по разработке алгоритмов системного анализа и совершенствования управления, имеющей существенное значение для повышения эффективности качества, надежности и безопасного функционирования объектов нефтегазотранспортных систем на основных этапах жизненного цикла.

1. Шафраник Ю.К. Новая энергетическая политика России // Энергетическая политика, № 2,1995.

2. Мищенко В.Г., Ансов С.П., Мазур А.С. и др. Вопросы социально-экономического и организационно-технологического управления устойчивым развитием региональной промышленности в кризисный период. НТО, ФГУП ЦНИИ «Центр», М., 2004.

3. Мазур И.И. и др. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Безопасность трубопроводного транспорта. Научный редактор Мазур И.И. МГФ «Знание», 2002.

4. Мазур И.И. и др. Нефть и газ. Мировая история, «Земля и человек XXI век».-М.: 2004.

5. Гернштейн М.С. Динамика магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1992.

6. Ансов С.П., Харитонов В.А. Организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасности трубопроводного транспорта нефти и газа в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени. Раздел 5. НТО, РАО «Роснефтегазстрой», 2001.

7. Харитонов В.А. Оценка надежности и экономического риска на объектах нефтегазового комплекса // Нефтегазовые технологии, №3,1994.

8. Харитонов В.А. Методика оценки надежности и экономического риска в системах трубопроводного транспорта нефти и газа // Газовая промышленность, №2,1997.

9. Ансов С.П. Повышение устойчивости объектов трубопроводных систем к работе в чрезвычайных ситуациях. Сб. НТС «Проблемы устойчивого развития регионов и объектов промышленной инфраструктуры», М.: ФГУП ЦНИИ «Центр», 2002.

10. Сафонов B.C. и др. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности. НУМЦ Минприроды РФ, М.: 1996.

11. Ансов С.П., Карнаухов A.M. Обеспечение безопасности НГТПТ в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени. НТО, РАО «Роснеф-тегазстрой», 2001.

12. Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем. «Елима», М.: 2004.

13. Ансов С.П. О совместимости различных направлений транспорта нефти//Нефть, газ, строительство, 2001.

14. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Изд. АСВ, М.:1995.

15. Маслов Р.С., Росляков А.В. Обеспечение надежности магистральных нефтепроводов при проектировании. ВНИИОЭНГ, М.: 1986.

16. Мазур И.И., Иванцов О.М., Молдаванов О.И. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. Недра, М.: 1990.

17. Ансов С.П. «Многоуровневая система обеспечения безопасности объектов трубопроводного транспорта в условиях мирного времени и чрезвычайных ситуаций», Академия гражданской защиты. М.: 2002.

18. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. Общий курс: В 2т., Высшая школа, М.: 1996.

19. Бурзуляк Б.В. Транспорт газа: космические технологии развития //Газовая промышленность, 1998.

20. Кузнецов В.В. Отказы на магистральных газопроводах РАО «Газпром» // Нефтегазовая магистраль, №1,1998.

21. Гурьев Р.В. Разработка методологии системного управления программами социально-экономического развития экстремальных регионов. Кандидатская диссертация, М.: ФГУП «ЦНИИ «Центр», 2002.

22. Самарский А.А. Математическое моделирование. Процессы в сложных экономических и экологических системах. Наука, М.: 1986.

23. Мазур И.И., Шапиро В.Д. Реструктуризация предприятий и компаний. Экономика, М.: 2001.

24. Миронов И.И. Эффективное взаимодействие нефтегазового и транспортного комплексов как путь обеспечения экологической безопасности и устойчивого развития // Нефть, газ, строительство, 2003.

25. Управление проектами. Зарубежный опыт / Под ред. В.Д. Шапиро. ДТИ, СПб.: 1993.

26. Управление инвестициями: В 2-х т.т. / В.В. Шеремет, В.М. Пав-люченко и др. Высшая школа, М.: 1998.

27. Зелинский Ю.И. Проблемы совершенствования структуры управления народным хозяйством муниципальных образований в кризисный период. Докторская диссертация, М.: ФГУП «ЦНИИ Центр», 2002.

28. Зелинский Ю.И. Управление территориальной экономикой в кризисный период: теория, практика, проблемы, задачи. Энегроатомиздат, М.: 2001.

29. Стасев В.В., Стасев А.В. Технико-экономическое моделирование эффективности проекта строительства. Вестник МАРТИТ № 12,2004.

30. Мазур И.И. Инженерно-экологические решения в практике строительства нефтегазовых объектов. Недра, М.: 1990.

31. Мазур И.И., Шапиро В.Д., Ольдерогге Н.Г. Управление проектами. Экономика, М.: 2001.

32. Мхиторян B.C. Статистические методы в управлении качеством продукции. Финансы и статистика, М.: 1982.

33. Макмиллан Ч. Японская промышленная система. Прогресс. М.:1988.

34. Архипов А.В. Эвристические методы в управлении производством. Изд. JI-го унив., JI-д. 1983.

35. Системный анализ, информатика и оптимизация. Сб. научн. тр. «В мире науки». МАИ, М.: 1999.

36. Александров Е.А. Основы теории эвристических решений. Сов. Радио. М.: 1975.

37. Гречкин А.А. Развитие инновационной культуры промышленных организаций для их адаптации к рыночным условиям (на примере оборонных предприятий). Кандидатская диссертация, М.: Гос. Ун-т упр., 2002.

38. Ансов С.П. Подрядный рынок в строительстве (Международные торги). М., «Строительство трубопровода», часть 1,2, №9, 1993.

39. Неймер Ю.Л. Управление социальным развитием отрасли. Экономика, М.: 1986.

40. Управление проектами / Под ред. Шапиро В.Д. СПб., 1996.

41. Григорьев В.М. Эксперты в системе управления общественным производством. Мысль, М.: 1976.

42. Котлер Ф. Основы маркетинга. Прогресс, М.: 1990.

43. Клепач А.В. Современные стратегии управления эффективностью инвестиционных проектов нефтегазового строительства. ВНИИОЭНГ, М.: 2000.

44. Клепач А.В. Методология рационального выбора конкурентоспособного инвестиционного проекта. Сб. научн. тр. «Наука производству -проблемы и решения», МАЭН, М.: 1999.

45. Елисеева И.И., Рукавишников В.О. Логика прикладного статистического анализа. Фин. и стат-ка, М.: 1982.

46. Вавилов А.А. и др. Имитационное моделирование производственных систем. Машиностроение, М.: 1983.

47. Ивахненко А.Г. и др. Принятие решений на основе самоорганизации. Сов. Радио, М.: 1976.

48. Ивченко Б.П., Мартыщенко JI.A. Информационная экология. Нордмед Издат, СПб: 1998.

49. Ивченко Б.П. и др. Теоретические основы информационно-статистического анализа сложных систем. Ланв, СПб.: 1997.

50. Бачкаи Т. и др. Хозяйственный риск и методы его измерения. Экономика, М.:1979.

51. Скурихин В.И. и др. Адаптивные системы управления машиностроительным производством. Машиностроение, М.: 1989.

52. Экономико-математические методы и модели для руководителя. Экономика, М.: 1984.

53. Основы теории оптимального управления. Под ред. В.Ф. Крото-ва. Высш. шк., М.: 1980.

54. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. Мир, М.: 1973.

55. Мангейм М.Л. Иерархические структуры. Модель процессов проектирования и планирования. Мир, М.: 1970.

56. Солнышков Ю.С. Обоснование решений (методологические вопросы) Экономика, М.: 1980.

57. Мазур И.И., Новопашин А.И. Совершенствование методологии управления проектами нефтегазового строительства // Строительство трубопроводов, №1, 1995.

58. Новопашин А.И. Пути повышения конкурентоспособности программ трубопроводного строительства на основе концепции управления проектами // Нефт. хоз-во, №4, 1995.

59. Королев М.А. и др. Теория экономических информационных систем. Финансы и статистика, М.: 1984.

60. Кобринский Н.Е., Майминас Е.З., Смирнов А.Д. Экономическая кибернетика. Экономикам.: 1982.

61. Фатхудинов Р.А. Инновационный менеджмент. Интел-Синтез, М.: 1998.

62. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. Химия, М.: 1989.

63. Зоненко В.И. и др. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации магистральных газонефтепроводов. Недра, М.: 1988.

64. Мазур И.И., Шишов В.Н. Основы охраны окружающей среды при строительстве нефтегазовых объектов. Недра, М.: 1992.

65. Дмитриев А.К., Мальцев П.А. Основы теории построения и контроля сложных систем. Энергоатомиздат, JI-д: 1988.

66. Волков С.И. и др. Построение и функционирование сложных экономических систем. Фин. и ст-ка, М.: 1982.

67. Ансов С.П., Миронов И.И. Экологизация транспортного комплекса как направление безопасного развития энергетики. «Вести в электроэнергетике», № 2,2003.

68. Плюта В. Сравнительный многомерный анализ в эконометриче-ском моделировании. Фин. и ст-ка, М.: 1989.

69. Ильин Н.И. Системный подход в управлении строительством. Стройиздат, М.:1994

70. Орлов Ю.В. Теория оптимальных систем с обобщаемыми управлениями. Наука, М.: 1988.

71. Ансов С.П. Организационно-технологические мероприятия по обеспечению безопасности трубопроводного транспорта нефти и газа в чрезвычайных обстоятельствах мирного и военного времени. НТО, раздел 5, вариант IV. РАО «Роснефтегазстрой», 2001.

72. Жуков В.Т. и др. Прогноз безопасности нефтепроводов на стадиях проектирования и эксплуатации // НТЖ «Защита ОС в НТК», №4-5. -2000.

73. Ансов С.П., Карташов В.Я., Миронов И.И. Об одном подходе мониторинга распределенных систем. Тр. VI Междунар. конф. «Мягкие вычисления и измерения SCM-2003», С.-П., 2003.

74. Ансов С.П., Карташов В.Я., Петрикевич Я.И. Интервальная структурно-параметрическая идентификация динамических объектов. Тр. VI Междунар. конф. «Мягкие вычисления и измерения SCM-2003,» С.-П., 2003.

75. Карташов В.Я. и др. Структурно-параметрическая идентификация динамических объектов с переменным запаздыванием по управлению // Вестник Кем. гос. ун-та. Сер. «Математика». Вып.4. - Кемерово: Изд. КемГУ, 2000.

76. Карташов В.Я. Непрерывные дроби (определение и свойства). Уч. пособие. Кемерово: Изд. КемГУ, 1999.

77. Нариньяни А.С. He-факторы: неточность и неопределенность -различие и взаимосвязь // Изв. РАН Сер. «Теория систем управления», №5. -2000.

78. Шокин Ю.И. Интервальный анализ. Новосибирск: Изд. «Наука»,1981.

79. Джефферс Дж. Введение в системный анализ: применение в экологии. Мир, М., 1981.

80. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магинст-ральных трубопроводов. М., Недра, 1985.

81. Стасев В.В. Разработка методики расчета и исследование балластировки подземного газопровода грунтом в открытом контейнере из не-тканных синтетических материалов//Вестник МАРТИТ, вып.8, 2006.

82. Мищенко В.Г. Отыскание неизвестных функциональных зависимостей. Сб. докл. «Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям», ЛЭТИ, С-П, 2003.

83. Мищенко В.Г. Модель системного подхода к управлению процессами обеспечения безопасности нефтегазотрубопроводных объектов. Сб. научн. тр. «Наука производству проблемы и решения», МАЭН, 2002.

84. Мищенко В.Г. Информационная модель управления процессами обеспечения безопасности при сооружении нефтегазотрубопроводных объектов// Вестник МАРТИТ, вып.5,2006.

85. Мищенко В.Г., Стасев В.В. Задача оптимизации структурно-рациональных ограничений на строительный процесс. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, № 4-5 ,2000.

86. Мищенко В.Г. Построение многоуровневой структуры повышения экологической безопасности транспортных средств// Судостроительная промышленность, сер. Сист. автоматизации, проектирования, производства и управления. Вып. № 35,2004.

87. Мищенко В.Г., Стасев В.В. Приспособленный базис для измерений и контроля процессов обеспечения надежности объектов нефтегазового строительства. Сб. докл. на «Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям», ЛЭТИ, С.-П., 2003.

88. Мищенко В.Г., Мазур А.С. Алгоритм построения приспособленного базиса и отыскание неизвестных функциональных зависимостей. Труды МИЭА «Энергия будущего», М.: 2006.

89. Мищенко В.Г. Логико-вероятностные и методы индивидуального прогнозирования состояния объектов трубопроводного транспорта // Информационные технологии в проектировании и производстве, ВИМИ, вып. 2, 2007.

90. Стасев В.В. Обобщение метода SP-идентификации на случай неточных измерений динамических объектов трубопроводных систем. Сб. НТС ФГУП ЦНИИ «Центр», 2004.

91. Миронов И.И. Многоконтурные системы обработки информации и активного управления. Энергоатомиздат, М. 1997.

92. Эристов В.И., Демченко В.Г., Шапиро В.Д. Оценка полноты испытания магистральных трубопроводов//Нефть, газ, строительство, 2000.

93. Джефферс Дж. Введение в системный анализ: применение в экологии. М.: «Мир», 1981.

94. Robey D. Designing organization. Boston: Irwin, 1991.

95. Harrington J. Business Process Improvement. N.Y.: MeGraw Hill,1991.

96. Project Management Handbook 2 edition Edited by David J. Cleland and William R.King N.Y. Van Nostrand Reinold, 1988.

97. Bolt G.J. Market And Sales Forecasting: A Total Approach. London,1988.

98. Peter G. Moore and Howard Thomas, The Anatomy of Decisions, Penguin Books, 1988.

99. Joram J. Wind, Product policy: Cocepts, Methods and Strategy, Adi-son Wesley Publishing company, 1982.

100. Michael E.P. Competitive Strategy. N.Y.: The Free Press, 1980.

101. Kerzner H. Project management: a system approach to planning, scheduling and controlling. 6th ed., 1998.

102. A Guide to the Project Management Body of Knowledge, PMI, 1996.

103. Shtub A., Bard J.F. Globerson S. Project management: engineering, technology and implementation. Prentice Hall. Englewood Gliffs. NJ 07632, 1994.

104. Gray C.F., Larson E.W. Project management. The managerial process. Hill International Editions, 2000.

105. Fleming Q.W., Hoppelman J.M. Earned value project management. PMI, 1996.

106. Lewis J.P. Fundamentals of project management American Management Association, 1997.

107. Lewis J.P. The project manager's desk reference JPP, 1995.

108. Principles of project management: collected handbooks from the Project Management Institute, PMI, 1997.

109. Kliem R.L., Ludin J.S. Project management practitioner's handbook. Amacom Am. Management Ass., 1998.

110. Baker S., Baker K. The complete idiot's guide to Project Management -Alpha books, 1998.