автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Влияние природно-климатических условий местности на потенциальную пожарную опасность резервуарных парков для хранения нефти

На правах рукописи

САТЮКОВ РОМАН СЕРГЕЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ

ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МЕСТНОСТИ НА ПОТЕНЦИАЛЬНУЮ ПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ

Специальность 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук г 1 !':он т

Уфа - 2013

005530996

Работа выполнена на кафедре «Технологические машины и оборудование»

ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Хафизов Фаниль Шамильевич

Официальные оппоненты Буренин Владимир Алексеевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» / кафедра вычислительной техники и инженерной кибернетики, профессор

Идрисов Роберт Хабибович

доктор технических наук, профессор, ГУЛ «Институт проблем транспорта энергоресурсов» Республики Башкортостан / отдел безопасности эксплуатации трубопроводных систем, заведующий отделом

Ведущая организация АНО Научно-технологический парк Орен-

бургского государственного университета

Защита состоится «28» июня 2013 г. в 16 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «¿^ » мая 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^ -/ Ризванов Риф Гарифович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационного исследования. Разработка нефтяных месторождений в настоящее время осуществляется в большинстве климатических зон Российской Федерации - от Арктических пустынь до Восточной Сибири и Дальнего Востока. Различия во внешних условиях, характерных для каждой зоны, оказывают существенное влияние на процессы, протекающие в окружающей среде. Существующий подход к обеспечению пожарной и промышленной безопасности производственных объектов базируется на определении расчетных значений риска, обусловленных угрозой возникновения и развития аварий, в том числе пожаров и взрывов. При определении величины этой угрозы, основанной на исследовании характера протекания тех или иных аварийных ситуаций, непринятие во внимание крупномасштабных процессов, протекающих в окружающей среде и создающих предпосылки для протекания того или иного сценария развития аварии не позволяет дать объективную оценку степени опасности, которую представляет производственный объект.

Степень разработанности темы. Избранная тема в теоретическом отношении является недостаточно разработанной. Существующие методики определения расчетных величин пожарного риска слабо учитывают внешние условия месторасположения объекта и предполагают в основном консервативный подход к выбору условий внешний среды, используемых для моделирования сценариев протекания аварийных ситуаций и не содержат единого подхода к выбору параметров окружающей среды. Это выражается тем, что при рассмотрении сценариев взрыва газопаровоздушных смесей в открытом пространстве учитывается только максимально возможная температура окружающего воздуха и отсутствие его движения, а в случае горения жидкости, ветер либо не учитывается вовсе, либо используются его максимальные или среднегодовые значения.

Цель диссертационного исследования состоит в повышении эффективности противопожарных мероприятий, применяемых на резервуарных парках хранения нефти, за счет получения достоверных сведений о расчетных величинах их пожарного риска.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- на основе анализа статистических данных определить перечень наиболее распространенных сценариев возникновения и развития пожаров в резервуарных парках хранения нефти;

- определить группу природно-климатических факторов, оказывающих влияние на характер развития пожароопасных аварийных ситуаций;

- установить зависимость между природно-климатической характеристикой местности и вероятностью протекания различных сценариев развития пожара;

- на основе проведенных исследований предложить решения, способствующие повышению уровня пожарной безопасности резервуарных парков хранения нефти.

Научная новизна:

- установлена зависимость между природно-климатическими характеристиками местности и величиной потенциальной пожарной опасности резервуарных парков хранения нефти, показывающая, что при определении уровня фактической угрозы необходимо использование комплексных климатических параметров, основанных на сочетании температур и скорости движения окружающего воздуха, что позволяет повысить достоверность расчетов в 5 раз по сравнению с традиционным подходом;

- выявлена взаимосвязь между величиной угрозы распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим, повторяемостью сочетаний скорости ветра по различным направлениям и диапазоном изменения температурных значений в течение года;

- на основании определенных зависимостей, предложен метод оценки вероятности распространения пожара в резервуарной группе и определения безопасного расстояния между резервуарами, позволяющий снизить вероятность каскадного развития пожара до величины 10"6 год

Теоретическая и практическая значимость. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы для совершенствования существующих методик определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Предложенные методы оценки вероятности распространения

пожара в резервуарной группе и определения безопасного расстояния между резервуарами могут использоваться при проектировании резервуарных парков и нефтебаз.

Методологическую основу работы составили теоретические, математические и статистические методы исследования. В качестве теоретической основы использованы результаты общенаучных и специальных работ в области изучения процессов испарения различных жидкостей и нефти в частности, а так же горения нефти и нефтепродуктов и распространения тепла от очага пожара в окружающую среду. В качестве эмпирического материала в работе использовались статистические данные, полученные в результате долгосрочных климатических наблюдений, а также результаты лабораторных исследований и численных экспериментов.

Основные положения, выносимые на защиту. Основные подходы к выбору исходных данных о параметрах окружающей среды, используемых для проведения анализа риска на объектах хранения нефти. Метод определения вероятности возникновения сценариев, связанных со сгоранием паров нефти, образующихся при испарении с поверхности аварийного пролива. Методика определения вероятности распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим, а так же выбора безопасного расстояния между резервуарами в группе.

Степень достоверности работы обусловлена применением расчетных методов, прошедших подтверждение эмпирическим путем, а так же использованием сведений о фактических погодных условиях, полученных с минимальным интервалом с наземных метеорологических станций, входящих в систему свободного международного обмена метеорологическими данными.

Апробация результатов исследования. Основные научные положения, выводы и предложения, сформулированные автором в диссертации, докладывались на научно-практических конференциях и семинарах:

Межвузовская научно-практическая конференция «Совершенствование противопожарной защиты объектов с повышенной пожарной опасностью» (г. Екатеринбург, 2008-2012 гг.);

Межвузовский молодежный научно-практический семинар «Система управления экологической безопасностью» (г. Екатеринбург, 2012 г.);

Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы обеспечения безопасности в Российской Федерации» (г. Воронеж, 2011 г.; г. Екатеринбург, 2012 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, из которых 2 статьи - в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК Ми-нобрнауки РФ.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников из 117 наименований и 4 приложений, изложена на 141 странице, содержит 48 рисунков и 22 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность.

В первой главе проводится анализ обстановки с пожарами, основанный на результатах изучения статистических данных и описаний пожаров на объектах нефтегазовой отрасли, который показывает, что среди элементов производственной схемы предприятий, по числу пожаров лидируют резервуары и трубопроводные коммуникации, причем количество пожаров на них является сопоставимым. Одним из ключевых факторов, влияющих на потенциальную пожарную опасность объектов, является выход горючих веществ наружу из поврежденного технологического оборудования. Между тем, не всегда развитие пожароопасной аварийной ситуации приводит к возникновению горения. В среднем, лишь каждая четвертая авария приводит к пожару или взрыву.

Наибольшую угрозу на предприятиях нефтегазовой отрасли представляют собой сценарии, связанные со сгоранием газопаровоздушных смесей, образовавшихся в результате выхода горючих веществ наружу из поврежденного технологического оборудования. Анализ параметров развития этих сценариев, свидетельствует, что:

1) при незначительном количестве горючего вещества, участвующего в образовании паровоздушной смеси, опасность взрыва минимальна;

2) основная доля взрывов происходит на начальной стадии развития аварии, в 80% случаев время существования взрывоопасного облака не превышает 15 минут, а на первые 5 минут развития аварии приходится до 60% всех случаев взрывного превращения паровоздушной смеси;

3) в большинстве зарегистрированных случаев не отмечено значительного перемещения сформировавшегося паровоздушного облака относительно центра аварии.

Очевидно, что опасность взрыва возникает при высокой интенсивности поступления паров в окружающее пространство, а временные параметры развития аварии, позволяют предположить наличие потенциальных источников зажигания непосредственно в зоне формирования газопаровоздушной смеси. Статистические данные свидетельствуют, что более чем в 60% случаев пожаров и взрывов источником воспламенения горючей среды послужило действующее технологическое оборудование. На основании изложенного можно сделать вывод о том, что возможность взрыва газопаровоздушного облака обусловлена характером развития пожароопасной аварийной ситуации, зависящим от условий протекания аварии. К числу определяющих факторов, влияющих на возможность образования взрывоопасного паровоздушного облака, относятся условия окружающей среды.

Специфика пожаров на наружных технологических установках и в резер-вуарных парках обусловлена возможностью их каскадного развития, когда начавшийся пожар распространяется на смежные аппараты и оборудование, вовлекая тем самым в горение все большее и большее количество веществ. Условия размещения пожароопасных технологических установок на территории предприятий и существующие технические решения, направленные на ограничение развития аварии, зачастую не выполняют функции по предотвращению распространения пожара на объекты защиты.

Вторая глава посвящена влиянию природно-климатических характеристик местности на потенциальную опасность, обусловленную взрывом паровоздушного облака, которое образовалось в результате испарения нефти, поступив-

шей в окружающее пространство вследствие аварийной разгерметизации оборудования.

В первой части главы рассматриваются результаты фундаментальных исследований испаряемости различных жидкостей, которыми в разное время занималось большое количество ученых, к числу которых относятся Стефан, Дальтон, Гудайль и другие. Основные теоретические положения в данной области были сформулированы во второй половине XIX века, исходя из которых, можно предположить, что скорость испарения нефти и нефтепродуктов, а так же процесс формирования газопаровоздушных смесей при испарении с открытой поверхности аварийного пролива зависят от трех групп факторов:

- физические свойства и состав нефти, в частности фракционный состав, молярная масса и давление насыщенных паров отдельных её компонентов;

- параметры поверхности аварийного пролива, влияющие на площадь пролива, высоту слоя жидкости и теплообмен нефть-поверхность;

- факторы окружающей среды, к числу которых относятся температура и влажность воздуха, скорость движения воздуха над поверхностью испарения.

Во второй части главы проводится обзор современных исследований процесса испарения нефти и нефтепродуктов, а так же расчетных методик, позволяющих определить количество испарившейся нефти с открытой поверхности. Результаты обзора показывают, что на сегодняшний день разработано достаточно большое количество методик, позволяющих определить параметры испарения нефти с поверхности аварийного пролива. Используемые в существующих методиках модели испарения жидкостей можно разделить на три основные группы:

1) основанные на разнице концентраций паров жидкости над поверхностью аварийного пролива и вдали от неё и обусловленные значением давления насыщенных паров нефти и нефтепродуктов;

2) модели, в основу которых положено уравнение энергетического баланса пролива;

3) эмпирические модели, полученные в результате анализа результатов опытов по испарению жидкости в различных условиях.

Анализ рассмотренных методик свидетельствует, что определяющими факторами, влияющими на интенсивность поступления паров нефти в окружающее пространство, помимо её фракционного состава и рабочей температуры являются:

- температура окружающего воздуха;

- скорость движения воздуха над поверхностью пролива;

- интенсивность солнечной радиации.

Изложенные в нормативных документах по определению расчетных величин пожарного риска формулы расчета интенсивности испарения жидкостей и массы паров, поступивших в окружающее пространство, не отражают специфики испарения многокомпонентных систем, к числу которых относится нефть.

Наибольшую точность и достоверность получаемых результатов обеспечивают методики, базирующиеся на решении систем уравнений тепломассообмена пролива с окружающей средой. Однако, принимая во внимание нестационарность внешних условий, оказывающих влияние на процесс испарения, а так же сложность проводимых расчетов, данные методики скорее применимы для решения частных задач.

Учитывая необходимость в проведении большого количества расчетов, наибольший интерес вызывают эмпирические модели, которые позволяют провести оценку параметров испарения нефти в большом интервале изменяющихся условий.

В третьей части второй главы приводятся результаты исследования влияния внешних климатических условий на величину потенциального пожарного риска в районе Павловского нефтяного месторождения (Пермский край РФ), обусловленную вероятностью взрыва паровоздушного облака, образовавшегося при испарении нефти в результате развития аварийной ситуации, связанной с разрушением РВС-1000.

Для определения климатических условий в месте расположения объекта были использованы данные климатического мониторинга, включающие в себя результаты ежедневных измерений температуры в период с 1936 по 2006 годы и ар-

хив показателей температуры и скорости ветра за период наблюдений с 01.01.2006 по 31.12.2011 с интервалом 3 часа.

Абсолютный зарегистрированный максимум за этот период составил 37,3°С, значения в интервале от 36 до 37 °С отмечены 5 раз. Наибольшая повторяемость отмечена для температуры 0 °С. Вероятность реализации в течение года максимальной отмеченной температуры составила 7,586-Ю"5, а наиболее повторяемой - 4,14-10 "2 год Вероятность реализации температуры, обладающей наибольшей повторяемостью, превышает вероятность появления максимальной температуры более чем в 1500 раз.

Результаты расчета повторяемости значений температуры наружного воздуха представлены на рисунке 1.

Температура, °С

Рисунок 1 - Повторяемость значений температуры по результатам наблюдений за период с 2005 по 2010 гг.

Оценка статистических данных распределения температурных интервалов по месяцам показала наличие устойчивого коридора колебания температуры в течение года. Что свидетельствует о возможности использования среднемесячных показателей температуры для проведения развернутого анализа взрывопожарной опасности объекта в течение года.

Для оценки влияния температуры окружающего воздуха на взрывопожар-ную опасность рассматриваемого объекта проведен ряд расчетов, характеризующих потенциальную угрозу поражения волной давления человека в пределах его границ. Результаты, представленные на рисунке 2, показывают, что величина потенциального пожарного риска существенно изменяется в течении года, однако

значительно ниже значения, полученного при консервативном выборе расчетной температуры.

2.00Е-06 1.60Е-06 -г 1 20Е-06

5

и

0-Г 8,00Е-07 4,00Е-07 О.ООЕ+ОО

Ж Ж

««Ф^При

среднемесячных

значениях

температуры

—"Ш— При

максимальном

значении

температуры

......Ж.....Среднегодовая

величина

потенциального

риска

январь март май июль сентябрь ноябрь

Рисунок 2 - Результаты расчета величины потенциального пожарного риска Р

Для оценки достоверности результатов, полученных с использованием среднемесячных значений температуры, был выполнен расчет абсолютной величины потенциального пожарного риска от развития рассматриваемого сценария с использованием всего интервала зарегистрированных температурных значений с учетом их повторяемости по следующей формуле

]=1

(1)

где 3 - число зарегистрированных температурных значений;

О, - частота реализации в течение года сценария развития аварийной ситуации, протекающей при 7-м значении температуры окружающего воздуха, год"1;

<2$ - условная вероятность поражения человека при реализации у'-го температурного условия.

Отклонение в полученных значениях составило 5,6%, что свидетельствует в пользу использования показателей среднемесячных температур, позволяющих добиться достаточно достоверных результатов, при меньшей трудоемкости (рисунок 3).

л ~ 1,78Е-0б

а Консервативный подход н Среднегодовое значение н Абсолютная величина

Рисунок 3 - Сравнение результатов расчета потенциального пожарного риска Р при различных подходах к выбору температуры

Исходя из того, что помимо температуры жидкости существенное влияние на интенсивность поступления паров с поверхности пролива, а соответственно и процесс формирования взрывоопасных паровоздушных смесей, оказывает скорость движения воздуха, проведена оценка потенциальной опасности взрыва с учетом всего интервала повторяемости сочетаний температуры и скорости движения окружающего воздуха (рисунок 4).

40 30 20 10 О -10 -20 -30 -40

Температура, °С

Рисунок 4 - Повторяемость сочетаний температуры и скорости ветра для Пермского

края

Исследование влияния скорости потока воздуха над поверхностью нефти на интенсивность её испарения показывает, что при высоких значениях температуры, увеличение интенсивности испарения происходит лишь при скорости ветра не более 0,7 м/с. При большей скорости обдува интенсивность испарения снижается, что обусловлено снижением температуры поверхностного слоя нефти. При низких температурах увеличение интенсивности происходит при скорости ветра до 1-1,3 м/с. Увеличение скорости свыше этих значений практически не влияет на

скорость испарения, так как процесс испарения в данном случае лимитируется скоростью подвода низкокипящих фракций нефти с нижних слоев к поверхности.

Результаты расчета условной вероятности поражения человека волной давления показали, что опасные факторы взрыва представляют угрозу для человека лишь при положительных значениях температур. Численное моделирование процесса испарения и формирования взрывоопасного облака паров нефти показало, что воздействие ветра приводит не только к изменению скорости поступления паров с поверхности разлива, но и изменяет характер распределения концентраций горючего в облаке. Характер изменения в течение времени количества паров Мт в облаке, находящемся в пределах распространения пламени, показывает, что развитие наиболее опасных последствий взрыва ожидается на ранних стадиях развития аварийной ситуации (рисунок 5).

п I п н 111111111 и i п 1111............ mili Ini'll mili НИИ 1,1111 ui,II Imll lililí 111 m |№ГП| 11 iñliÑil ..................нищ........Illlllllll

10 no 210 310 410 510 610 710 810 910 1010 1110 1210 1310 1410 1510 1610 1710 1810

Рисунок 5 - Изменение массы паров, находящихся в пределах воспламенения, в зависимости от времени испарения ^ __ - при температуре 37°С и скорости ^ __ " ПРИ температуре 0°С и скорости

ветра 1 м/с

- при температуре 37°С и скорости ^ ветра 2 м/с

ветра 1 м/с

■ при температуре 0°С и скорости ветра 2 м/с

Существующий подход к оценке последствий сгорания паровоздушного облака в открытом пространстве предписывает использовать в качестве расчетного времени испарения жидкости т и формирования паровоздушного облака интервал 3600 секунд. По данному подходу массу горючего, участвующего во взрыве, принимают равной 10% от всей массы горючего в облаке (Ъ = 0,1). Расчетные

значения потенциального пожарного риска, полученные с использованием различных подходов, представлены на рисунке 6.

Консервативный подход

Р = 1,78Ег06

ВИ

С учетом распределения - температур — .......I' -3,55К-07...........

С учетом распределения температур при 0,1 и т = 3600 сек. Р = 1.64Е-09

С учетом распределения температур и ветра при Мт = тах Р = 1,20Е-07

Рисунок 6 - Результаты определения величины потенциального пожарного риска при различных подходах к выбору условий развития аварии

Поскольку наибольшая опасность взрыва паровоздушной смеси возникает в начальный период развития аварии, воздействием солнечного излучения на процесс испарения нефти можно пренебречь. Это обусловлено тем, что даже при максимальной интенсивности солнечной радиации, поступающей в июле месяце на горизонтальную поверхность при безоблачном небе, изменение температура поверхностного слоя нефти в течение 0,5 часа не превышает 1°С, что незначительно влияет на скорость поступления паров в окружающее пространство.

При использовании в качестве расчетного сценария полного разрушения резервуара, температура поверхности пролива нефти может быть принята равной температуре нефти в резервуаре или среднемесячной температуре окружающего воздуха для ]-го месяца. Условная вероятность поражения человека (¿л волной избыточного давления при реализации проектного сценария развития аварии может быть определена следующим образом

12

^ = 0,0833-2<V<31<<2' (2)

где - условная вероятность поражения человека в процессе реализации сценария взрыва при средней температуре воздуха дляу'-го месяца года; <2и<2- повторяемость в течение года ветра скоростью и < 2 м/с.

Рисунок 8 — Сравнительная диаграмма потенциальной опасности развития сценария взрыва паров нефти, испарившейся с поверхности пролива: 1- УППН "Павловка" ЦДНГ-1 Пермский край; 2 - ЦППН-1, г. Муравленко, Пуровский район, Тюменская область Наглядные различия в величине потенциальной опасности, представленные на рисунке 8, обусловлены различной вероятностью возникновения климати-

Для достоверной оценки величины пожарного риска необходимо проведение анализа не только параметров технологического процесса, но и климатических условий в районе размещения объекта защиты. В качестве подтверждения этому, был проведен сравнительный анализ потенциальной опасности развития однотипных аварийных ситуаций применительно к объектам, расположенным в двух различных климатических зонах (рисунки 7 и 8).

Темпе ратлра нждуха Теыперат>ра эоита!

20 0 -20 -40 .

-1- 'с

а) б)

Рисунок 7 - Диаграмма повторяемости сочетаний температуры и скорости ветра для двух регионов: а) Пермский край; б)Тюменская область

ческих условий, способствующих реализации наиболее опасных сценариев развития аварии. Более холодный и ветреный, по сравнению с условиями Пермского края, климат Тюменской области способствует снижению риска развития ситуаций, при которых опасные факторы взрыва облака паров нефти могут достичь границ размещения объекта.

В третьей главе рассматривается сценарий развития пожаров в резервуар-ных парках. Проводится оценка вероятности распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим. Предлагается модель выбора безопасных расстояний между резервуарами в группе.

В первой части главы приводится анализ существующих моделей определения опасности распространения пожара на резервуар, расположенный по соседству с горящим. Результаты анализа показывают, что для определения возможности распространения пожара в резервуарной группе необходимо совместное рассмотрение двух систем, первой из которых является непосредственно горящий резервуар, уровень опасности которого характеризуется величиной интенсивности теплового излучения Цф на определенном расстоянии, соответствующем расстоянию между резервуарами 1Р. При этом, значительное влияние на величину ^ оказывает скорость ветра, в результате которого происходит отклонение факела пламени от вертикали. Второй системой является нагреваемый резервуар, степень опасности которого зависит от его геометрических характеристик, режима эксплуатации и пожароопасных свойств хранимого нефтепродукта и может быть выражена в качестве величины критической интенсивности падающего теплового потока дкр, при которой один из элементов конструкции резервуара прогревается до температуры самовоспламенения паров нефтепродукта При этом величина цкр находится в зависимости от температуры окружающего воздуха и хранимого нефтепродукта.

Выполнение условия qф > дкр позволяет судить о возможности распространения пожара на соседний резервуар.

Во второй части главы представлена расчетная модель, использованная для определения величины qф. Для определения величины использовалось выражение

Чкр = ("

■tf - 0,81„ - 70 82,462

V

•J -0,721,

(3)

где tf— температура окружающей среды, °C.

Время достижения элементом конструкции резервуара ткр критического значения температуры tKp = 0,8ice при воздействии на него теплового потока q,p определяется по формуле

р„ - плотность материала конструкции, кг-м"3;

5„, - толщина стенки резервуара, м;

а - коэффициент теплоотдачи, Вт-м"2- К"1.

В третьей части главы приводится оценка климатических условий, создающих опасность распространения пожара на соседний резервуар.

Отмечено, что динамика развития опасных факторов пожара зависит не только от направления ветра, но и от его силы. Для вероятностной оценки параметров развития пожароопасных аварийных ситуаций, необходимы данные как о количественном распределении ветровой нагрузки в течение года, так и о преобладающей силе ветра.

Представлены характеристики ветровой нагрузки в районе расположения объекта, выраженные значениями повторяемости направления и скорости ветров, определенными по результатам обработки статистических данных.

В четвертой части приводится оценка вероятности распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим, с учетом фактических направлений и скоростей ветра. В качестве объекта исследования рассматривается группа из четырех резервуаров РВС-5000, расположенных друг от друга на расстоянии 0,75 диаметра резервуара.

Установлено, что температура в районе расположения объекта колеблется в диапазоне от -40 °С до 37 °С. Критическое значение интенсивности теплового потока при 1:г = -40 °С составляет 17,29 кВт/м2, при = 37 °С - 10,24 кВт/м2.

(4)

где Су, - теплоемкость материала конструкции, Дж-кг'-К"1;

При фактическом расстоянии Ь между резервуарами, равном 16,5 м, при скорости ветра более 5 м/с интенсивность теплового излучения превышает максимальное значение = 17,29 кВт/м2, что свидетельствует о возможности распространения пожара на соседний резервуар при данных значениях скорости ветра, независимо от внешних температурных условий. При скорости ветра менее 1 м/с опасность для соседнего резервуара отсутствует. При скорости ветра от 2 до 4 м/с вероятность распространения пожара обусловлена возможностью выполнения условия яФ > Якр, где Якр = БО).

Вероятность реализации определенных значений скорости ветра в секторе с наибольшей интенсивностью теплового излучения определяется из выражения

5

<2ч = %(2и', (5)

]= 1

где - вероятность реализации заданной скорости ветра и в направлении входящем в сектор + 45°.

Условная вероятность соответствия значений температуры <2Скри параметрам, при которых выполняется условие Цф > цкр, представлена в виде

^"-ТопГ. ()

где (2щ — повторяемость соотношения температуры г и скорости ветра и;

N - число температурных значений, при которых выполняется условие Чкр < Чф-

Распределение границ областей опасных внешних условий и фактических сочетаний температуры и скорости ветра показаны на рисунке 9.

Общая вероятность <Зраспр. распространения пожара на соседний резервуар, определяется как сумма произведений вероятности реализации значений скорости ветра (}и, при которых интенсивность теплового излучения Яф превышает минимальное значение Цкр, и условной вероятности соответствия значений температуры параметрам, при которых выполняется условие дф > цкр:

Фраспр. ^^ Qu ' Сгкри-

(7)

Температура 40 20 0 -20 -40

8-Ю"

'с

О

ч о и

Рисунок 9 - Распределение вероятностей реализации внешних погодных условий, способствующих распространению пожара на смежный резервуар

——~~— - граница зоны опасных условий;

-граница распределения фактических условий.

Расчет вероятности распространения пожара по всем направлениям показывает, что величина <Зраспр.находится в диапазоне от 5,1% до 25,9%.

В пятой части главы предложена методика определения безопасных расстояний между резервуарами в группе.

Наиболее эффективным размещением резервуаров будет такое, при котором вероятность распространения пожара по любому из направлений будет одинаковой и составлять минимальную величину. Для этого, в качестве предпосылки принято, что абсолютная величина вероятности распространения пожара на соседний резервуар, при реализации любого из комплекса внешних условий (температура + скорость ветра), не превышает верхней допустимой границы для редких условий 10"6 год"1 и удовлетворяет условию

где (2Пожар— частота возникновения пожара по всей поверхности резервуара (статистические данные), год"1.

?и ' ' Фпожар <10 б,

(8)

Поскольку Q„ooicap является постоянной величиной и равняется 9,0-10"5, а значение Qu является константой для каждого направления и зависти только от внешних условий, неопределенной величиной, характеризующей опасность распространения пожара, является Qt и, ПРИ которой обеспечивается отношение

Яф > qKp- При этом должно обеспечиваться выполнение условия

10-б 10-б 0011

О, „<-<-= <--(9)

» Qu ' (?пожар ~ Qu ' 9,0 ' Ю-5 — Qu . [У)

Общая зависимость вероятности распространения пожара на смежный резервуар при различных скоростях ветра п представлена в виде системы:

Qu=n ■ QtKfu=n < 0,011; о < QtKpu=n < l;

0,011 (Ю)

QtKpU=n S — ;

Чи=п

4 QtKpu=n — QtKpU=n+1 .

Для решения данной системы уравнений необходимо определение зависимости Qt^u = Яи)> которая в каждом конкретном случае будет уникальной.

Проведенные исследования показали, что основной величиной, определяющей безопасное расстояние между резервуарами в группе, является вероятность реализации ветра, с той или иной скоростью.

Для определения безопасного варианта размещения резервуаров в группе предложено использование расчетной скорости ветра ирзсч , при которой обеспечивается минимальное значение Qpacnp. > 0:

Щ = ирасч. если Qui' (ui2 + 1) ' (Mi + 1) ' Щ = тах, (11)

где Qu - вероятность реализации значений скорости ветра, определяемая по выражению (4); щ - скорость ветра, м/с.

Для направлений, характеризующихся минимальными и максимальными значениями ирасч , определяются наименьшие расстояния /, на которых обеспечивается условие q^, > qkv при наибольшем значении t/ характерном для заданной скорости ветра.

Значения I по иным направлениям определяются из выражения

ln(JWi_)

\арасч .min/ ,,

Ii lmin "І"

ln ( u-

\ "-расч.тіп /

Іті n)'

где

Kim и ¡-шах ~ расстояния, соответствующие минимальному и максималь-

ному значениям и.

расч.

соответственно, М.

Полученные расчетные значения I используются для построения эпюры границ безопасного расстояния между резервуарами (рисунок 10).

С

Рисунок 10 - Эпюра границ безопасного расстояния между резервуарами Эффективность предложенного подхода обоснована сравнением результатов оценки вероятности распространения пожара, полученных с использованием различных вариантов размещения (рисунок 11).

25,9(1%

13,10%

1,87%

0,78%

шннишн

' Максимальное значение

- Среднее значение

1 2 Рисунок 11 - Сравнительная диаграмма оценки вероятности распространения пожара в группе резервуаров: 1 - вариант размещения с использованием выражения (12);

2 - фактическое размещение, соответствующее нормативным требованиям В четвертой главе изложены перспективы оценки влияния природно-

климатических условий на потенциальную пожарную опасность объектов нефтегазовой отрасли, связанные с отмеченными тенденциями изменения климата.

Представлены результаты оценки будущих изменений климата, полученные с использованием ансамбля глобальных моделей общей циркуляции атмосферы и океана. Прогнозируемая динамика изменения климатических параметров подтверждена данными, полученными эмпирико-статистическим методом, в результате обработки сведений о погоде за период с 1936 по 2006 г.

Установлено, что изменение климата характеризуется увеличением среднегодовой температуры. При этом, отмечается уменьшение общего количества дней в году с минимальной суточной температурой ниже 0 °С, а рост максимальных годовых значений температуры не фиксируется. Увеличение количества дней с положительными значениями температур приведет к увеличению вероятности реализации внешних условий, способствующих образованию взрывоопасного паровоздушного облака при аварийном проливе нефти, в частности в условиях Пермского края на 11,9% в середине и на 23,8% в конце XXI века. Это еще раз подтверждает актуальность подхода к оценке потенциальной опасности развития пожароопасных аварийных ситуаций с использованием значений вероятности реализации внешних условий, позволяющего осуществить прогноз динамики изменения величин пожарного риска.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа статистических данных о пожарах в резервуарных парках установлено, что аварии, связанные с аварийной разгерметизацией резервуаров и трубопроводов и образованием проливов нефти, в большинстве случаев не приводят к возникновению пожара. Развитие проектных сценариев, сопровождающихся взрывом паровоздушной смеси, образовавшейся при испарении нефти с поверхности разлива, происходит значительно реже, чем пожар пролива. Возникновение пожара непосредственно в резервуаре характеризуется угрозой его распространения на соседние резервуары в группе.

2. Установлено, что на характер протекания сценария развития пожара в ре-зервуарном парке наиболее существенное влияние оказывают такие природно-климатические факторы, как температура и скорость движения окружающего воздуха.

3. Доказано, что результаты определения расчетных величин пожарного риска для резервуарных парков хранения нефти, полученные с использованием только максимальной возможной температуры окружающего воздуха, характерного для данного региона, являются значительно завышенными. Предложено, в качестве расчетной величины принимать среднее значение пожарного риска, полученное отдельно для каждого месяца года, с использованием среднемесячных показателей температуры окружающего воздуха.

4. При определении условной вероятности сгорания паровоздушного облака с образованием избыточного давления предложено использовать показатель повторяемости сочетаний температуры окружающего воздуха и скорости ветра, способствующих образованию такого облака.

5. Установлено, что вероятность распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим, обусловлена частотой реализации в течение года комплекса внешних погодных условий, к которым относится температура окружающего воздуха и скорость ветра.

6. Разработана методика определения вероятности распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим, основанная на данных о распределении направлений и скорости ветра в районе размещения и соответствующих им температурных интервалов. На основании разработанной методики предложен метод размещения резервуаров в группе, позволяющий существенно снизить вероятность распространения пожара резервуарами при сохранении оптимальной плотности их размещения.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Леснов, Д.Г. Определение мест дислокации пожарных подразделений на основе вероятностного анализа сценария развития пожаров на объектах нефтепро-дуктообеспечения / Д.Г. Леснов, P.C. Сатюков // Сборник материалов научно-практических конференций Уральского института ГПС МЧС России. - Екатеринбург, 2009. - С. 31-33.

2. Грибенко, Д.С. Исследование процесса формирования волн давления при сгорании газо-паровоздушных смесей в открытом пространстве / Д.С. Грибенко, P.C. Сатюков, Т.В. Штеба // Актуальные проблемы обеспечения безопасности в

Российской Федерации: V Всероссийская научно-практическая конференция (26 октября 2011 года). - Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России, 2011. - 4. 1. - С. 7577.

3. Сатюков, P.C. Оценка пожарной опасности аварийных проливов нефтепродуктов с учетом закономерностей изменения условий окружающей среды / P.C. Сатюков // Актуальные проблемы обеспечения безопасности в Российской Федерации: сборник материалов VI Всероссийской научно-практической конференции (30 мая 2012 года). - Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России, 2012. - 4. 2. - С. 118121.

4. Сатюков, P.C. Влияние природно-климатических условий на взрывопожар-ную опасность аварийных проливов нефтепродуктов / P.C. Сатюков, A.B. Моск-вичев, Т.В. Штеба // Система управления экологической безопасностью: сборник трудов межвузовского молодежного научно-практического семинара. — Екатеринбург: УрФУ, 2012. - С. 258-262.

5. Сатюков, P.C. Влияние природно-климатических условий на взрывопожарную опасность процесса хранения нефти в резервуарных парках / P.C. Сатюков, Ф.Ш. Хафизов, В.В. Кокорин // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". - 2012. - №6. - С. 481^94. URL: http://www.ogbus.ru/ authors/SatyukovRS /SatyukovRS_l.pdf

6. Сатюков, P.C. Дифференцированный подход к определению расстояний между резервуарами на складах нефти и нефтепродуктов / P.C. Сатюков, И.Ф. Хафизов, Е.А.Контобойцев // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". - 2013. - №1. - С. 459—468. URL: http://www.ogbus.ru/authors/SatyukovRS/ SatyukovRS_2.pdf

Подписано в печать 22.05.2013. Бумага офсетная. Формат 60x84 'Лб Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1 Тираж 90. Заказ 67

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес издательства и типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

На правах рукописи

04201360213

САТЮКОВ РОМАН СЕРГЕЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МЕСТНОСТИ НА ПОТЕНЦИАЛЬНУЮ ПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ РЕЗЕРВУ АРНЫХ ПАРКОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ

Специальность 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность

(нефтегазовая отрасль)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук профессор Хафизов Ф.Ш.

Уфа -2013

Содержание

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................4

1. ИЗУЧЕНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ...........10

1.1. Обзор статистических данных и изучение обстановки с пожарами............10

на объектах нефтегазовой отрасли........................................................................10

1.2. Анализ учета природно-климатических факторов в современной системе определения расчетных величин пожарного риска...............................24

1.3. Выводы и задачи исследования......................................................................30

2. ОЦЕНКА УСЛОВИЙ И ПАРАМЕТРОВ ФОРМИРОВАНИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ПАРОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ИСПАРЕНИИ НЕФТИ С ПОВЕРХНОСТИ АВАРИЙНОГО РАЗЛИВА... 31

2.1. Фундаментальные исследования в области испарения жидкостей............31

2.2. Обзор расчетных методик испарение легковоспламеняющихся жидкостей с открытой поверхности в атмосферу................................................34

2.3. Исследования влияния внешних климатических условий на величину потенциального пожарного риска, обусловленную вероятностью взрыва паровоздушного облака, образовавшегося при испарении нефти с поверхности разлива...............................................................................................54

2.4. Выводы..............................................................................................................79

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПАРАМЕТРЫ РАЗВИТИЯ ПОЖАРА В РЕЗЕРВУАРНОМ ПАРКЕ.........................................................................................................................80

3.1. Анализ существующих моделей определения опасности распространения пожара на резервуар, расположенный по соседству с горящим....................................................................................................................80

3.2. Выбор методики, позволяющий учесть комплексное влияние внешний природных условий на опасность распространения пожара..............................88

3.3. Выбор и оценка климатических условий характеризующих опасность распространения пожара на соседние резервуары...............................................91

3.4. Оценка вероятности распространения пожара на смежный резервуар в группе........................................................................................................................92

3.5. Разработка методики определения безопасных расстояний между резервуарами в группе............................................................................................99

4. ПЕРСПЕКТИВЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПОТЕНЦИАЛЬНУЮ ПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ..........................................................116

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................122

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................124

Приложение 1. Повторяемость сочетаний температуры и скорости ветра для Пермского края за период 2006 - 2010 гг............................................................134

Приложение 2. Повторяемость скоростей ветра по румбам в районе Павловского нефтяного месторождения.............................................................137

Приложение 3. Повторяемость сочетаний направлений и скорости ветра в районе Павловского нефтяного месторождения................................................139

Приложение 4.Оценка динамики изменения климатических условий в районе Павловского нефтяного месторождения в период 1936 - 2006 гг.......140

ВВЕДЕНИЕ

Промышленное производство является определяющим фактором существования современной цивилизации. С развитием науки и техники, помимо повышения производительности и эффективности труда, постепенно встал вопрос и о создании условий, позволяющих защитить человека от опасных факторов, которые несут с собой промышленные аварии, пожары и взрывы на производственных объектах. Что в конечном итоге привело к созданию отдельной области технической науки, а вместе с тем и сферы общественных отношений -промышленной и пожарной безопасности.

Накопленный к середине двадцатого века опыт аварий и пожаров, позволил выработать определенный инструмент обеспечения безопасности при эксплуатации технических систем - установление ограничений, запретов и жестких рамок, регламентирующих все стадии существования производственного объекта [1]. Что выразилось в создании целого комплекса нормативных документов, стандартов, норм и правил, целью которых являлось полное исключение возможности возникновения опасных для человека и материальных ценностей ситуаций [2].

В 70-80-е годы предыдущего столетия рост производства и темпы научно-технического прогресса привели к созданию настолько сложных технических систем, что прежний подход к обеспечению их надежности оказался неэффективным. Это привело к целому ряду техногенных аварий, имевших катастрофические последствия, среди которых:

- пожар с участием сжатого природного газа в г. Стейтен Айланд, США произошедший в 1973 году и приведший к гибели 40 человек;

- взрыв циклогексана в Фликсборо, Великобритания в 1974 году, в результате которого погибло 28 и травмировано 89 человек;

- взрыв пропана в Декейторе, штат Иллинойс, США в 1974 году, унесший жизни 7 и здоровье 152 человек, а так же в Ортуэлла, Испания в 1980 году, ставший причиной гибели 51 человека;

- взрыв пропилена в городах Беек, Нидерланды в 1975 году, повлекший гибель 14 и травмы 107 человек, а так же Сан-Карлос, Испания, жертвами которого стали 215 человек.

К числу наиболее страшных техногенных катастроф, относятся:

- взрыв сжиженного нефтяного газа в Мехико-Сити, Мексика в 1984 году, в результате которого погибли 644 человека и 7087 получили травмы различной степени тяжести;

- взрыв паровоздушного облака, образовавшегося в результате утечки из продуктопровода, в 1989 году близ г. Уфа, приведший к железнодорожной катастрофе, в которой погибли 575 и более 600 человек были ранены.

Накопленные знания о крупных промышленных авариях показали, что полностью исключить возможность возникновения аварийных ситуаций на производстве, с помощью существующих мер невозможно, а значит, необходим новый подход к обеспечению безопасности, в центре которого находится не сам опасный производственный объект, а человек, которому этот объект угрожает [3]. В результате чего, за рубежом, а в последствие и в нашей стране была принята новая концепция обеспечения безопасности в техносфере, в основу которой положен анализ риска развития аварии и оценка возможности воздействия опасных факторов на конкретного человека [4]. Опыт реализации этой концепции показал, что она предусматривает более гибкий подход к обеспечению безопасной эксплуатации производственных объектов, позволяет отказаться от реализации малоэффективных, а порой и избыточных мер и сосредоточится на выполнении мероприятий, способствующих реальному повышению степени защищенности людей от последствий возможных аварийных ситуаций на объектах всех отраслей производства.

Не секрет, что одним из основных богатств нашего государства являются полезные ископаемые, к числу которых в первую очередь относятся нефть и газ. Нефтегазовая отрасль была и остается ведущей в нашей стране и будет таковой, по-видимому, еще долгие годы. Разработка нефтяных месторождений, в настоящее время осуществляется практически во всех климатических зонах

Российской Федерации, от Арктических пустынь до резко континентальной Восточной Сибири и Дальнего Востока с муссонным типом климата. Различие во внешних условиях (рисунок В.1), характерных для каждой зоны, оказывают существенное влияние на процессы, протекающие в окружающей среде.

Восточная Сибирь, Западная Сибирь Районы, Острова Северного Дальний Восток

горы юга Сибири расположенные за Ледовитого океана

северным полярным и его сибирские

кругом, в побережья

Восточной Сибири до 60° широты

Рисунок В.1 -Температурные показатели климатической нормы для основных

нефтедобывающих регионов Существующий подход к обеспечению пожарной и промышленной безопасности производственных объектов базируется на определении расчетных значений риска, обусловленных угрозой возникновения и развития аварий, в том числе пожаров и взрывов. При определении величины этой угрозы, основанной на исследовании характера протекания тех или иных аварийных ситуаций, непринятие во внимание крупномасштабных процессов, протекающих в окружающей среде и создающих предпосылки для того или иного сценария развития аварии не позволяет дать объективную оценку степени опасности, которую представляет производственный объект.

Степень научной разработанности темы. Избранная тема в теоретическом отношении является недостаточно разработанной. Существующие методики анализа риска развития пожароопасных аварийных ситуаций слабо учитывают внешние условия месторасположения объекта и предполагают в основном консервативный подход к выбору условий внешний среды, используемых

для моделирования сценариев протекания аварийных ситуаций и не содержат единого подхода к выбору параметров окружающей среды. Это выражается с том, что при рассмотрении сценариев взрыва газопаровоздушных смесей в открытом пространстве учитывается только максимальная возможная температура окружающего воздуха и отсутствие его движения, а в случае горения жидкости, ветер либо не учитывается вовсе, либо используются его максимальные или среднегодовые значения.

Цель диссертационного исследования состоит в повышении эффективности противопожарных мероприятий, применяемых на резервуарных парках хранения нефти, за счет получения достоверных сведений о расчетных величинах их пожарного риска.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

— на основе анализа статистических данных определить перечень наиболее распространенных сценариев возникновения и развития пожаров в резервуарных парках хранения нефти;

— определить группу природно-климатических факторов, оказывающих влияние на характер развития пожароопасных аварийных ситуаций;

— установить зависимость между природно-климатической характеристикой местности и вероятностью протекания различных сценариев развития пожара;

— на основе проведенных исследований предложить решения, способствующие повышению уровня пожарной безопасности резервуарных парков хранения нефти.

Научная новизна:

— установлена зависимость между природно-климатическими характеристиками местности и величиной потенциальной пожарной опасности резервуарных парков хранения нефти, показывающая, что при определении уровня фактической угрозы необходимо использование комплексных климатических параметров, основанных на сочетании температур и скорости движения окру-

жающего воздуха, что позволяет повысить достоверность расчетов в 5 раз по сравнению с традиционным подходом;

- выявлена взаимосвязь между величиной угрозы распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим, повторяемостью сочетаний скорости ветра по различным направлениям и диапазоном изменения температурных значений в течение года;

- на основании определенных зависимостей, предложен метод оценки вероятности распространения пожара в резервуарной группе и определения безопасного расстояния между резервуарами, позволяющий снизить вероятность каскадного развития пожара до величины 10"6 год А.

Теоретическая и практическая значимость исследования: Результаты диссертационного исследования могут быть использованы для развития существующих методик определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Предложенные методы оценки вероятности распространения пожара в резервуарной группе и определения безопасного расстояния между резервуарами могут использоваться при проектировании резерву арных парков и нефтебаз.

Методологическую основу работы составили теоретические, математические и статистические методы исследования.

В качестве теоретической основы использованы результаты общенаучных и специальных работ в области изучения процессов испарения различных жидкостей и нефти в частности, а так же горения нефти и нефтепродуктов и распространения тепла от очага пожара в окружающую среду.

В качестве эмпирического материала в работе использовались статистические данные, полученные в результате долгосрочных климатических наблюдений, а также результаты лабораторных исследований и численных экспериментов.

Основные положения, выносимые на защиту: Сформулированы основные подходы к выбору исходных данных, используемых для проведения анализа риска на объектах хранения нефти. Предложен метод определения ве-

роятности возникновения сценариев, связанных со сгоранием паров нефти, образующихся при испарении с поверхности аварийного пролива. Разработаны методики определения вероятности распространения пожара с горящего резервуара на соседний резервуар, а так же выбора безопасного расстояния между резервуарами в группе.

Степень достоверности работы обусловлена применением расчетных методов, подтвержденных эмпирическим путем, а так же использованием сведений о фактических погодных условиях, полученных с минимальным интервалом с наземных метеорологических станций, входящих в систему свободного международного обмена метеорологическими данными.

Апробация результатов исследования. Основные научные положения, выводы и предложения, сформулированные автором в диссертации, докладывались на научно-практических конференциях и семинарах:

Межвузовская научно-практическая конференция «Совершенствование противопожарной защиты объектов с повышенной пожарной опасностью» (г. Екатеринбург, 2008-2012 гг.);

Межвузовский молодежный научно-практический семинар «Система управления экологической безопасностью» (г. Екатеринбург, 2012 г.);

Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы обеспечения безопасности в Российской Федерации» (г. Воронеж, 2011 г.; г. Екатеринбург, 2012 г.).

1. ИЗУЧЕНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1.Обзор статистических данных и изучение обстановки с пожарами на объектах нефтегазовой отрасли

В настоящее время, объем добываемой в Российской Федерации нефти, включая газоконденсат, превышает 500 млн. тонн [5]. Растущая мировая потребность в углеводородном сырье, а так же социально-экономическая ситуация в нашей стране, заставляют нефтегазовую отрасль оставаться определяющей, в структуре экономики государства.

Повышенный интерес к нефтегазовой отрасли со стороны отечественных и зарубежных инвесторов, приводит к появлению новых и укрупнению существующих объектов добычи, транспорта и переработки нефти.

Объекты нефтегазовой отрасли всегда относились к объектам повышенной пожарной опасности, анализ статистических данных [5] показывает, что количество аварийных ситуаций на объектах нефтедобычи из года в год остается практически неизменным и, не смотря на ужесточение мер пожарной безопасности, в среднем 30% из них приводит к возникновению пожаров и взрывов (рисунок 1.1.1).

520

* В 510 — —

£ о

■§• н 500

х =

>3 5 490

О *

« 2 480

2 5

ш ^

2 В 470

ю «

0 5

Ч § 460

1 %

£ 8 450 -•

0 2 2005 2006 2007 2008 200» 2010

Рисунок 1.1.1 - Статистические данные по распределению объемов нефтедобычи и распределению аварийных ситуаций на объектах нефтедобычи в

Российской федерации я Количество аварий -я Пожары и взрывы ^ Объем добываемой нефти

2005

200«

2007

200S

200»

2010

Не менее серьезной является ситуация и на объектах нефтепереработки, на долю пожаров и взрывов, приходится до 75% от общего числа аварий (рисунок 1.1.2).

а) б)

Рисунок 1.1.2 - Распределение аварий на объектах нефтепереработки по

видам а) 2010 год; 6)2011 год

в Взрыв и Пожар н Выброс опасных веществ Статистика распределения числа пожаров по видам объекта показывает,

что основное количество пожаров приходится на объекты транспортировки и хранения нефтепродуктов [6]. Несмотря на наличие общей тенденции к снижению числа пожаров, их количество значительно превышает данные по объектам нефтедобычи (рисунок 1.1.3).

I-1-1-1-1-1

2007 2008 2009 2010 2011

■КИ^Нефте-, газопровод -^Резервуарный парк (нефтебаза, нефтехранилище)

Рисунок 1.1.3 - Статистические данные по распределению числа пожаров на объектах транспортировки и хранения нефтепродуктов

Ежегодно на нефтепроводах отмечается 50-60 тысяч случаев прорывов и «свищей», что приводит к значительным потерям нефти [7]. Только на месторождениях Западной Сибири прорывы нефтепроводов случаются до 35 тыс. раз в год. Суммарные потери нефти превышают 1 миллион тонн в год. Средняя масса потерь нефти на одну аварию составляет 104,7 тонн.

Так, крупная утечка нефти произошла 29.01.2003 года в Пензенской области. Разрыв одного из участков магистрального нефтепровода «Дружба» диам�