К.т.н., доцент Дильдабек Д.Д., старший преподаватель Кадрешев Е.Ж., магистрант Бохатаев О.Т.

Таразский государственный университет имени М.Х.Дулати, Казахстан

АНАЛИЗ ПРИЧИН АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮШИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ СВЯЗАННЫХ С ПОЖАРАМИ

Во многих производственных сферах деятельности человека не обойтись без использования природных энергоресурсов. Для получения топлива нефть является одним из основных сырьевых материалов. Нефть и нефтепродукты, перерабатываемые в нефтяной, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности обеспечивают продукцией многие отрасли Республики Казахстан. Их пожароопасные свойства создают особую сложность при возникновении аварий, пожаров на предприятиях, что приводит к частичной остановке технологического производства и останавливает не одно, а несколько предприятий. Их простой, прямые убытки от данных пожаров увеличивает косвенный ущерб, наносимый государству. Поэтому все технологические операции по переработке, перевозке, хранению (слив, налив) и использованию нефтепродуктов требуют особого соблюдения соответствующих норм и правил.

Причинами наиболее часто возникающих аварийных ситуаций в нефтедобывающей отрасли являются пожары. Пожары, как показывает статистика, могут возникать на всех этапах поиска и разведки нефтяных месторождений, добычи нефти и газа, транспортировки, переработки и хранения нефти.

Развитие и интенсификация нефтеперерабатывающей промышленности, высокая энергонасыщенность предприятий сопровождается ростом количества аварийных ситуаций и масштабов пагубных последствий, связанных с неконтролируемыми выбросами взрывоопасных веществ, поэтому увеличивается ущерб, наносимый со стороны соответствующих предприятий, населению и природной среде.

В настоящее время, и в ближайшей перспективе, наблюдается существенное расширение работ по добыче и транспортировке нефти. Установлено, что с увеличением добычи нефти растут и объемы ее разливов. В наших нефтедобывающих регионах за последние 5 – 7 лет на объектах нефтедобычи произошло около 20 пожаров с суммарным ущербом до 28 млн. тенге. Установлено, что размер ущерба зависит от частоты возникновения и масштабов пожаров, причиной которых являются не только аварийные разливы нефти, но и широкий спектр природных и технологических факторов [1].

Для пояснения этого тезиса можно условно разделить процесс добычи нефти на пять этапа:

1. Принудительное движение нефти по пласту к скважинам за счет искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин;

2. Эксплуатация нефтяных скважин, т.е. перемещение нефти от забоев

скважин до их устьев на поверхности;

3. Сбор нефти и сопутствующих ей газов и воды на поверхности, сбор попутного нефтяного газа.

4. Транспортировка

5. Переработка нефтепродуктов

Процесс бурения характеризуется пожарной опасностью, определяемой неустойчивостью равновесия между пластовым давлением и давлением, создаваемым нагнетанием в скважину глинистого раствора. Причин нарушения неустойчивого равновесия несколько, прежде всего оно может быть нарушено:

-несвоевременной подкачкой глинистого раствора в скважину в процессе подъема бурильного инструмента;

-увеличением потерь глинистого раствора при бурении пород, содержащих пустоты или трещины;

-уменьшением плотности глинистого раствора при чрезмерном насыщении его нефтяными газами или обводнении пластовыми водами.

Сам процесс эксплуатации скважин при штатной работе установки характеризуется устойчивым режимом работы технологического оборудования. Но на отдельных операциях, связанных с освоением скважин, могут возникать нежелательные ситуации. Так, в процессе освоения скважины при возбуждении пласта, осуществляемого путем снижения давления на забой, может значительно повыситься давление на устье скважины и вызвать повреждение арматуры с открытым фонтанированием [2].

Повышенная опасность открытого фонтанирования отдельных добывающих скважин, особенно при наличии зон аварийно-высокого пластового давление, заключается в вероятности выброса большого количества нефти и газа и образованию горючего парогазовоздушного облака. Парогазовоздушное облако, в зависимости от параметров фонтана, метеорологических условий и рельефа местности может распространиться в радиусе 1-2 км и более от фонтанирующей скважины. Такие аварии сопровождаются, как правило, разрывом обвязки, вспышкой газа, выбросами жидкости, возникновением очагов пожара, просадками рельефа и т.д. Последствия порой бывают катастрофическими, если вспомнить пожар на месторождении Тенгиз в 1985-1986 годах. Тогда в течение 14 месяцев сгорело около 3,5 миллиона тонн нефти, более 1,5 миллиардов кубических метров газа [3].

Наряду с пожарной опасностью механическая энергия проявляется возможностью выброса из скважины глинистого раствора. Опасность представляет также тепловое проявление процесса самовозгорания отложений сернистых соединений железа, которые образуются на внутренних стенках технологического оборудования в результате химического взаимодействия сероводорода или свободной серы со стальными поверхностями. При контакте с кислородом воздуха сернистые соединения железа способны активно окисляться вплоть до их самовозгорания. Наибольшая опасность самовозгорания существует в аппаратах емкостного типа, куда периодически может поступать воздух (резервуары, сепараторы и другое промысловое оборудование).

Также потенциально опасными являются скважины с электропогружными насосами, так как предполагают использование разветвленной сети электропроводов и кабелей, находящихся под напряжением, что усиливает опасность теплового проявления коротких замыканий и перегрузок силовой сети. Что касается технологического процесса, то естественно, объектом переработки является сырая нефть, поступающая в цех подготовки сырья (ЦПС) с промыслов, а промежуточной продукцией – подготовленная нефть, попутный газ и очищенная вода. Технологическое оборудование ЦПС относится к категории взрывоопасного. Перед попаданием в магистральный нефтепровод поток сырой нефти проходит цикл подготовки, конечную сепарационную и узел учета. Данный этап характеризуется наличием давления в системе нефтепровода и процессом подогрева нефти.

Пожарная опасность печей подогрева заключается в том, что в процессе производства присутствует огонь и вращается большое количество нефти. В случае прогара (порыва) змеевика происходит попадание нефти на горелки, в результате чего происходит загорание нефти. Особую опасность представляют промысловые и межпромысловые трубопроводные системы.[2].

Это обусловлено опасностью при транспортировке многофазных пластовых флюидов, включая нефть, попутный газ, в том числе сероводород и углекислый газ, а также агрессивную пластовую воду. Нельзя не учитывать опережающую скорость старения трубопроводов в сравнении со скоростью замены «старых» трубопроводов, эксплуатируемых более 15 лет, недостаточные объемы работ по замене стальных труб, уложенных на коррозионно-опасных направлениях транспортировки смесей, на неметаллические трубы.

Наиболее часто аварийные разливы нефти происходят из-за нарушений герметичности промысловых нефтепроводов. Кроме того, анализ пожаров на объектах нефтедобычи показывает, что так же большое количество пожаров происходит из-за нарушения правил пожарной безопасности при проведении ремонтных работ [4].

Анализ причин возникновения пожаров на нефтяных месторождениях выделяет несколько специфических особенностей, которые должны учитываться при определении пожарных рисков:

- потенциальная пожароопасность промышленного оборудования и технологических процессов;

- необходимость в разветвленной системе трубопроводов, которые связывают аппаратуру установок, приемные и сырьевые резервуары;

- технологические процессы, протекающие при значительном нагреве жидкости и под высоким давлением, способствующим нарушению герметичности, вызывающей утечку жидкости, паров и газов из аппаратов;

- большие площади горения вызванные пожарами, начинающихся со взрыва при котором повреждается технологическая аппаратура и растекаются имеющиеся в ней нефтепродукты;

- пожары в верхних частях установок на значительной высоте, где размещены каркасные этажерки, что существенно затрудняет их тушение;

- высокие температуры и повышенное давление при пожаре в емкостях и трубопроводах с нефтью;

- гидростатические удары, возникающие при авариях на технологическом оборудовании;

- мощное воздействие лучистой энергии факела горения на соседние объекты.

Литература

1. Диаров М. Риски возникновения катастроф при освоении морских подсолевых углеводородных ресурсов казахстанского сектора Каспийского моря. 2010.

2. Мясников В.А. Оценка параметров конструктивной надежности длительно эксплуатируемых трубопроводов Западной Сибири. Автореферат диссертации. Тюмень.

3. Д.Ділдәбек, З.Төлегенова, Е.Жүсипова. Обеспечения пожарной безопасности на предприятиях. "II - Үркумбаевения чтения" Международная научно-практическая конференция. Тараз 22-23.ХI.2013

4. http://secandsafe.ru/stati/pojarnaya_bezopasnost/organizaciya_pojarnoy bezopasnosti_na_predpriyatii