Управление промышленной безопасностью эксплуатации морских гидротехнических сооружений шельфа юга вьетнама (на примере месторождения дракон сп вьетсовпетро)

Оборудование всех типов на каждом участке подсчитано, и его рабочие условия введены в программное обеспечение LEAK для вычисления частоты утечек. На основе количества оборудования и его рабочих условий программа позволяет вычислить частоту утечки для каждой части оборудования на основе вышеупомянутых трех категорий размеров утечек и затем вычислить частоты утечки для всего участка; в случае необходимости для группы участков. Количество оборудования подсчитывается на основе схем оборудования и трубопроводов, которые используются в качестве входных данных в программу. Результат включает в себя частоты утечек трех вышеупомянутых размеров для двух случаев: для утечки газа и утечки жидкости (таблица 1).

Таблица 1 Частоты утечек для технологического оборудования

Размер утечки	Частота утечек (в год)
	газ	жидкость
Малая	6,0110-3	3,9510-3
Средняя	1,6210-3	1,1810-3
Большая	4,3910-4	3,5010-4

Приводятся частоты утечек для стояков и трубопроводов. На RP-3 используются два стояка для экспорта углеводородов.

Зона, в которой необходимо обеспечивать безопасность, составляет 500 м вокруг платформы.

При рассмотрении частот утечек подводная зона стояка и 100 м подводного трубопровода в зоне обеспечения безопасности также группируются как подводная зона, так как утечки из них имеют одинаковое воздействие на платформу в плане опасности пожара и взрыва. Частоты утечек, рассчитанные компьютерной программой, имеют следующие значения:

- общая частота утечки из стояка ;

- общая частота утечки из трубопровода в радиусе 500 м .

Суммарная частота выбросов определяется следующим образом:

где частота выбросов на стояке;

количество стояков.

С помощью поправочных коэффициентов рассчитаны частоты утечек для аварийных случаев и их воздействие на частоту утечек из стояков/трубопроводов, которые приведены в таблице 2.

Таблица 2 Частоты утечек при аварии стояков/трубопроводов

Причина	Доля, %	Поправочный коэффициент	Модифицированная частота, %
Стояки (для одного стояка в год)
Удар	4	1,672	6,69
Коррозия	37	0,45	16,65
Дефект	18	0,2592	4,67
Естественные	4	1	4
Другие	37	1	37
Всего	100		69
Трубопроводы (на км в год в пределах 100 м от платформы)
Удар	40	3	120
Коррозия	31	1,875	58,13
Дефект	16	0,324	5,18
Естественные	1	1	1
Другие	12	1	12
Всего	100		196

Определены в целом частоты утечек из стояка и трубопровода в радиусе 100 м:

где частота утечек в стояке;

частота модифицированная в стояке;

общая частота утечек для стояков;

частота утечек в трубопроводе в радиусе 100 м;

частота модифицированная в трубопроводе;

общая частота утечек для трубопроводов.

Частоты утечек из стояка и трубопровода в радиусе 100 м составляют 4,6910-4 и 2,9410-4 в год соответственно.

В главе рассмотрены частоты утечек при выбросе продукции скважин.

Выбросы продукции скважин могут произойти в различных местах при нормальной работе, бурении, капитальном ремонте и заканчивании скважин. Данные по выбросам содержат данные как по нефтяным, так и по газовым скважинам.

Расположение мест утечек является важным для моделирования последствий при количественном анализе риска.

Определены и применяются две категории расположения мест утечек:

- подводная зона поток газа/нефти снаружи кондуктора и выход на морское дно;

- фонтанная арматура скважин выброс газа/нефти в зоне устьев скважин и на палубу.

Приведены итоговые данные по частотам выбросов на RP-3 месторождения «Дракон»: частоты утечек при выбросе продукции скважин в подводной зоне составляют 7,0810-5/год, а в районе фонтанной арматуры скважин 2,5110-5/год.

В четвертой главе представлены результаты моделирования возможных аварий на опасных производственных объектах.

Если углеводородные утечки воспламеняются, возможны различные виды пожара и может произойти взрыв в зависимости от среды, размера и характера утечки, момента воспламенения и свойств среды. Ниже приведены различные последствия утечки:

- огневая вспышка;

- огневая струя;

- пожар типа разлива нефти;

- полуограниченный взрыв;

- утечка без воспламенения.

В главе рассматриваются методы, используемые для моделирования последствий пожара и взрыва углеводородных утечек для RP-3. Они являются частью количественной оценки рисков. Методы моделирования, применяемые для утечки из стояков, технологических и подводных трубопроводов, идентичны.

Эти методы включают:

- моделирование расхода и продолжительности утечек из каждых изолируемых участков;

- моделирование размера и формы легковоспламеняющегося газового облака от утечек над морем;

- моделирование зон, находящихся под влиянием мгновенных пожаров;

- моделирование размеров пламени и зон радиации для воспламенив-шихся утечек;

- моделирование взрывов.

Последствия смоделированы для 3 типов технологической среды: попутного газа, двухфазного флюида и сырой нефти.

Начальный расход утечки углеводородов из технологического оборудования зависит, в основном, от давления в сосуде, размера проходного отверстия и фазы утечки (жидкость, газ или двухфазная). Расход утечки снижается со временем по мере снижения давления внутри оборудования. Это снижение зависит, в основном, от объема углеводородов и принятых мер по изолированию участков с утечкой и сбросу давления в оборудовании.

Среди различных факторов, определяющих утечку, расход утечки является важным, поскольку он влияет на размер образующегося газового облака, и следовательно, на вероятность вспышки, а также определяет размер пожара. Снижение расхода утечки (в сущности, продолжительность утечки) является важным, поскольку оно ограничивает ущерб, который может быть нанесен пожаром.

Начальный расход утечки газа из оборудования высокого давления определяется по формуле

где начальный расход утечки, кг/с;

коэффициент утечки (обычно 0,7);

площадь отверстия, м2;

начальное давление газа, Н/м2.

определяется следующим образом:

где молекулярный вес газа (обычно 20 г/моль);

коэффициент удельных теплоемкостей, для метана = 1,31;

универсальная газовая константа, = 8314 Дж/(кгмольК);

начальная температура газа, К.

Вышеуказанная формула применяется для дросселированного потока при давлении выше критического значения, определяющегося по формуле

где критическое давление, Н/м2;

атмосферное давление.

Приведены результаты моделирования дисперсии.

Утечки газа (или газ, выделяющийся от утечки жидкости) образуют облако, на рассеивание которого влияют ветер, турбулентность вокруг стояков, плотность газа и начальный импульс утечки.

Различают три основные категории утечки газа:

- утечка, имеющая препятствие для распространения и находящаяся вблизи райзерной платформы и технологических установок;

- утечка в атмосферу на технологических установках;

- подводная утечка.

На платформе RP-3 мгновенный пожар может произойти при двухфазной утечке. Попутный газ будет выделяться из флюида и формировать воспламеняемое облако, которое потенциально может вызвать мгновенный пожар. В попутном газе содержится в основном метан.

Рассчитано, что уровень тепловой радиации, который вызывает неизбежные смерти, составляет 37,5 кВт/м2 и выше. Этот уровень достигается вблизи края «лужи». Таким образом, можно определить, что смертельный район является районом площади разлива, и вероятность неизбежных смертей следующая:

где площадь палубы модуля.

Однако считается, что нефтяные разливы развиваются более постепенно, чем газовые струи, и люди могут видеть их и эвакуироваться до воспламенения.

Согласно данному исследованию, при сильном взрыве с избыточным давлением 0,035 МПа вероятность взрыва средней и большой утечек равна
5 % и 25 % соответственно.

Пятая глава посвящена оценке риска от возможных аварий и мероприятиям по снижению риска.

Все возможные аварии классифицируются по степени влияния на персонал и металлоконструкции. Определены 6 видов событий:

- сильный взрыв;

- пожар во многих модулях;

- распространяющийся пожар в одном модуле;

- средний пожар;

- небольшой пожар;

- невоспламенённая утечка.

В плане влияния на человека смертельные случаи анализируются на трех этапах:

- моментальная смерть: воздействие столь быстрое, что человек не успевает спастись;

- смерть при спасении от аварии: при воздействии на персонал во время покидания им зоны аварии;

- смерть при эвакуации: при воздействии на персонал в жилой зоне или при эвакуации с платформы, зависит от многих факторов и будет анализироваться далее.

Значения суммарных средних индивидуальных рисков от всех видов событий и рисков ухудшения функции безопасности приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 Значения суммарных средних индивидуальных рисков

от всех видов событий (в год)

Тип события	Тип аварии	Возможность смерти	Индивидуальный риск	Процент
Утечка в технологической зоне	сильный взрыв	7,4810-5	7,0610-7	1,736
	пожар во многих модулях	4,5210-5	4,2610-7	1,048
	распространяющийся пожар в одном модуле	1,4810-4	1,4010-6	3,442
	средний пожар	1,2510-4	1,1810-6	2,897
	небольшой пожар	2,3810-5	2,2410-7	0,552
Общий риск от технологической зоны			3,9310-6	9,675
Утечка на нефтяном стояке	пожар во многих модулях		6,8510-8	0,169
Выброс	пожар во многих модулях		4,5110-6	11,083
	распространяющийся пожар в одном модуле		1,3110-6	3,211
Общий риск от углеводородов			9,8210-6	24,137
Риск вертолетных операций			1,9910-5	48,813
Риск столкновения судна			1,1010-5	27,050
Общий риск			4,0710-5	100,0

Расчетный суммарный средний индивидуальный риск от всех видов событий равен 4,0710-5/год, и он ниже приемлемого уровня риска (7,410-4/год).

Риск ухудшения функции безопасности ниже, чем приемлемый уровень риска 10-3/год. Согласно результатам, риск от сильного взрыва составляет 7,8210-6/год, от пожара во многих модулях 5,7710-6/год и от распространяющегося пожара в одном модуле 1,5410-5/год, суммарный риск ухудшения 5,6810-5/год, что ниже приемлемого уровня риска
10-3/год.

Таблица 4 Значения риска ухудшения функции безопасности (в год)

Тип собы-тия	Тип аварии	Частота события	Вероятность ухудшения				Величина риска
			пути эваку-ации	временные укрытия/эва-куация	металло-констр.	все функции безоп.
Утечки на технологических участках	сильный взрыв	7,8210-6	0	1	1	1	7,8210-6
	пожар во многих модулях	5,7710-6	0,25	1	1	1	5,7710-6
	распро-страня-ющийся пожар в одном модуле	4,4010-5	0,25	0,1	0	0,35	1,5410-5
	средний пожар	6,4110-5	0,25	0	0	0,25	1,6010-5
	неболь-шой пожар	6,2610-5	0	0	0	0	0
Утечка на нефт. стояке	пожар во многих модулях	8,3910-7	0,25	1	1	1	8,3910-7
Столк-новение судна		1,1010-5	1	1	1	1	1,1010-5
Общий риск							5,6810-5