Управление средствами повышения безопасности в чрезвычайных ситуациях на нефтяных месторождениях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.02, кандидат технических наук Иванова, Татьяна Юрьевна

• Иванова, Татьяна Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Иванова, Татьяна Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КАК ЧАСТИ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СТРАНЫ.

1.1. Значение нефти и нефтепродуктов в экономике и энергетике России и мира.

1.2. Физико-химические характеристики нефти и нефтепродуктов.

1.3. Характеристика нефтяных месторождений с точки зрения безопасности производства.

1.4. «Деревья событий» для аварийных ситуаций на нефтяных месторождениях.

Выводы к главе 1.

2. АНАЛИЗ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ И НОРМАТИВНО-ПРАВОВОЙ БАЗЫ В ОБЛАСТИ БЕЗОПАСНОСТИ И УПРАВЛЕНИЯ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ.

2.1. Определение понятий «безопасность» и «риск».

2.2. История развития научного знания в области безопасности.

2.3. Охрана труда и законодательство в области безопасности.

2.4. Законодательство в области предупреждения и ликвидации ЧС(Н)

2.5. Критерий управления средствами повышения безопасности в ЧС.

Выводы к главе 2.

3. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ СРЕДСТВАМИ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В ЧС

3.1. Расчет остаточного ресурса трубопровода по минимальной вероятной толщине стенки трубы.

3.2. Оценка объемов возможных аварийных разливов нефти.

3.3. Анализ методик расчета площади разлива нефтепродуктов.

3.4. Анализ методик расчета давления насыщенных паров нефтепродуктов

Выводы к главе 3.

4. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ СРЕДСТВАМИ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В ЧС.

4.1. Методика определения оптимального количества резервуаров хранения нефтепродуктов на территории месторождения.

4.2. Методика определения оптимального распределения сил и средств для ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов.

4.3. Методика оптимизации времени доставки сил и средств для ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов.

Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление средствами повышения безопасности в чрезвычайных ситуациях на нефтяных месторождениях»

Нефть составляет основу топливно-энергетических балансов всех экономически развитых стран мира. Россия на сегодняшний день занимает одно из лидирующих мест по добыче нефти, но, несмотря на это, современное состояние безопасности на объектах нефтедобычи далеко от совершенства.

Повышение безопасности на нефтяных месторождениях может рассматриваться в разных аспектах: повышение устойчивости внутрипромысловых, напорных и магистральных трубопроводов; повышение прочности резервуаров хранения нефти и т.д. Одним из способов повышения безопасности для объектов нефтедобычи также является рациональное распределение сил и средств для локализации и ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов.

Современная нормативно-правовая база в области предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, не предусматривает требования или рекомендации по конкретным методикам расчета распределения сил и средств для ликвидации последствий аварийных ситуаций. Ликвидация нефтяного разлива на внутрипромысловых нефтепроводах осложнена тем, что для доставки специализированной техники не создана соответствующая инфраструктура; необходимы дополнительные затраты со стороны владельца нефтепромысла; увеличивается размер ущерба от последствий аварии.

Актуальность диссертационного исследования обусловлена необходимостью совершенствования системы безопасности на нефтяных месторождениях за счет рационального управления средствами ликвидации последствий аварий на основе методик их оптимального распределения.

Целью работы является выбор такой системы управления средствами повышения безопасности на нефтяных месторождениях, которая обеспечит максимальную эффективность их использования при минимальных затратах или минимальном времени доставки сил и средств к месту аварии.

Задачи диссертационного исследования. Основными задачами исследования являются:

• выбор критерия и обоснование рационального управления средствами повышения безопасности на объектах нефтепромысла;

• сравнительный анализ действующих методик расчета объемов, площади разлива нефтепродуктов и давления насыщенных паров;

• оптимизация количества резервуаров хранения нефтепродуктов на территории месторождения;

• оптимизация времени доставки! сил и средств для локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов;

• оптимизация распределения сил и средств для локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.

Методы исследования:

• анализ и обобщение исходных данных на основе методов математической статистики;

• вероятностные методы оценки ожидаемого ущерба;

• методы математического программирования в целях решения задачи оптимального распределения сил и средств.

Научная новизна:

• произведен сравнительный анализ существующих методик расчета площади разлива нефтепродуктов и расчета давления насыщенных паров на основе оценки доверительных интервалов возможных значений их основных параметров;

• поставлена и решена задача оптимизации количества резервуаров исходя из требуемого объема хранения нефтепродуктов на территории месторождения;

• предложена методика расчета объема разлива нефти (нефтепродуктов);

• обоснован метод выбора оптимального варианта маршрута доставки сил и средств к месту аварийного разлива нефти;

• поставлена и решена задача рационального распределения сил и средств, участвующих в ликвидации последствий аварии в вариантах сбалансированного и разбалансированного запаса оборудования.

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследований; в обосновании методов решения сформулированных задач, в разработке методик и алгоритмов, доведенных до рабочих программ на персональном компьютере; в обработке, формулировке и обобщении полученных результатов.

Практическая значимость. Результаты работы применяются при разработке Планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в ряде проектных организаций (ООО «ТЭК», ООО «НТК «Экопромбезопасность»), а также могут быть использованы при проектировании инфраструктуры для нефтяных месторождений. Результаты исследований внедрены при разработке Планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на объектах месторождений ОАО «Печоранефть» и ООО «Новатэк-Таркосаленефтегаз».

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих всероссийских и международных конференциях и симпозиумах:

• II Всероссийская научно-практической конференции «Безопасность в чрезвычайных ситуациях» (Санкт-Петербург, 2010);

• Научно-практическая конференция «Наукоемкие и инновационные технологии в решении проблем прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий» (Санкт-Петербург, 2010 г.);

• XIV Всероссийская конференции «Фундаментальные исследования и инновации в технических университетах» (Санкт-Петербург, 2010 г.);

• Международная научно-практическая конференция «Неделя науки СПбГПУ»;

• Научно-практическая конференция «Проблемы управления безопасностью в чрезвычайных ситуациях» (Санкт-Петербург, 2010 г.) и др.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ, три из них в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Работа включает в себя 128 страниц текста, 14 рисунков, 26 таблиц, список литературы из 95 наименований.

Заключение диссертации по теме «Безопасность в чрезвычайных ситуациях (по отраслям наук)», Иванова, Татьяна Юрьевна

Выводы к главе 4

1. Методика оптимизации количества резервуаров хранения нефтепродуктов на территории месторождения позволяет снизить ущерб снижен от ЧС на 4356 тыс. руб., а значение риска ЧС снизить более чем в 2 раза.

2. Методика оптимизации времени доставки сил и средств для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на основе задач нелинейного программирования позволяет сократить риск ЧС примерно на 8%, а ущерб от ЧС на 267 тыс. руб.

3. Методика распределения сил и средств для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов позволяет в значительной степени снизить затраты на локализацию и ликвидацию последствий аварийных разливов на месторождениях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами выполненных диссертационных исследований являются:

• проведен сравнительный анализ действующих методик расчета площади разлива нефтепродуктов. В "результате анализа в доверительный интервал с вероятностью 0,8 попадают, как правило, результаты расчетов по одной из рассмотренных методик. При значениях объема более 500 м число значений, попадающих в доверительный интервал, возрастает. При увеличении доверительной вероятности, количество результатов расчетов, попадающих в доверительный интервал, увеличивается;

• проведен сравнительный анализ действующих методик расчета давления насыщенных паров. Полученные результаты подтверждают равнозначность рассмотренных современных методик;

• предложена методика расчета вероятного объема вытекшей нефти из аварийного нефтепровода, позволяющая учитывать профиль трубопровода;

• апробирование методики оптимизации количества резервуаров хранения нефтепродуктов на территории конкретного месторождения позволяет снизить ущерб от ЧС на 4356 тыс. руб., а значение риска ЧС снизить более чем в 2 раза;

• разработана методика распределения сил и средств для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, применение которой позволяет значительно снизить затраты на локализацию и ликвидацию последствий аварийных разливов;

• разработана методика оптимизации времени доставки сил и средств для ликвидации аварийных разливов нефти и

117 нефтепродуктов на основе задач нелинейного программирования позволяет снизить время прибытия аварийно-спасательных формирований на рассмотренном объекте на 0,5 часа, что позволяет снизить риск ЧС примерно на 8 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Иванова, Татьяна Юрьевна, 2011 год

1. Акулышин А.Н. и др. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин.-М.: Недра, 1889.-480 с.

2. Архипова Н.И. Управление в чрезвычайных ситуациях: Для вузов . -2-е изд., перераб. и доп. — М.: Рос. гос. гуманит. ун-т, 1998. 316 с.

3. БазараМ. Нелинейное программирование. Теория и алгоритмы: Пер. с англ./ М. Базара, К. Шетти. Москва: Мир, 1982. - 583 е.: ил. -Библиогр.: с. 531-569.

4. Безопасность труда в промышленности. №12, 2008.

5. Безопасность труда в промышленности. №6, 2009.

6. Безопасность труда в промышленности. №3, 2010.

7. Безопасность труда в промышленности. №7, 2010.

8. Берг коллегия. Промышленная безопасность. Энергетика. Экология. -№2(41), 2008.

9. Берг коллегия. Промышленная безопасность. Энергетика. Экология. -№5(44), 2008.

10. Ю.Берг коллегия. Промышленная безопасность. Энергетика. Экология. -№7(46), 2008.11 .Берг коллегия. Промышленная безопасность. Энергетика. Экология. -№8(47), 2008.

11. Васильев В.И. Устойчивость объектов экономики в чрезвычайных ситуациях. Учебное пособие. СПб.: СПбГПУ. 2002. - 340 с.

12. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. 2-е изд., стер. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.-208 с.

13. Взрывные явления. Оценка и последствия: В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с англ./ Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П. и др.; Под ред. Я. Б. Зельдовича, Б. Е. Гельфанда. -М.: Мир, 1986. 384 е., ил.

14. Временное методическое руководство по оценке экологического риска деятельности нефтебаз и автозаправочных станций, 1999 г.

15. Вылкован А.И. и др. Современные методы и средства борьбы с разливами нефти. СПб, 2000.

16. Галеев В.Б. и др. Магистральные нефтепродуктопроводы. Москва. «Недра». 1988.

17. Гиматудинов Ш. К., Дунюшкин И.И., Зайцев З.М. и др. Разработка и эксплуатация нефтяных, газовых и ' газоконденсатных месторождений. — М.: Недра, 1988. 302 с.

18. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов / Гмурман В.Е. 6-е изд., стер. — Москва: Высшая школа, 1998. - 479 с.

19. Голыитейн Е.Г., Юдин Д.Б. Задачи линейного программирования транспортного типа. М.: Изд-во «Наука», 1969 г. - 384 е., ил.

20. ГОСТ 19431-84. Энергетика и электрификация. Термины и определения.

21. ГОСТ 28576-90 (ИСО 8681-86). Нефтепродукты и смазочные материалы. Общая классификация. Обозначение классов. — Введ. 01.07.91. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 3 е.: табл. -(Государственный стандарт Союза ССР).

22. ГОСТ 4.25-83. Нефтепродукты. Топлива жидкие. Номенклатура показателей. Взамен ГОСТ 4.25-71; введ. 01.07.84. - Москва: Издво стандартов, 1983 . — 19 е.: табл. — (Система показателей качества продукции) (Государственный стандарт Союза ССР).

23. ГОСТ Р 51387-99. Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения.

24. ГОСТ Р 51898-2002. Аспекты безопасности. Правила включения в стандарты (принят постановлением Госстандарта РФ от 5 июня 2002 г. № 228-ст).

25. Гриценко А.И. Экология. Нефть и газ . -М.: Наука, 1997. 598 с.

26. Данциг Дж. Линейное программирование, его применения и обобщения: Пер. с англ. -М.: Прогресс, 1966. 600 е., ил.

27. Дудорин В.И. Планирование и линейное программирование в материально-техническом снабжении. — М.: Изд-во Экономической литературы, 1961 г. — 248 е., ил.

28. Дьяконов В. Mathcad 200. СПб, 2001.

29. Елохин А.Н. Анализ и управление риском: Теория и практика. 2-е изд., испр. и доп. — М.: ООО «ПолиМЕдиа», 2002. — 192 с.

30. Ефремов C.B., Косиченко Н.В. Декларирование опасных производств. Учебное пособие. СПб.: СПбГПУ. - 2004. - 234 с.

31. Ефремов C.B. Опасные технологии и производства. Учебное пособие. СПб.: СПбГПУ. - 2003. - 220 с.42.3ангвилл У. Нелинейное программирование. Единый подход.: Пер. с англ./ У. Зангвилл. Москва: Советское радио, 1973. - 311 е.: ил. -Библиогр.: с. 293-304.

32. Золотарев В.А. Нефть и безопасность России / В. А. Золотарев, А. М. Соколов, М. В. Янович; Российская академия наук, Институт проблем международной безопасности. М.: Оружие и технологии, 2007. - 355 е.: портр., ил.

33. Ивановский Р.И. Компьютерные технологии в науке. Практика применения систем MathCAD 7.0 Pro, MathCAD 8.0 Pro и MathCAD 2000 Pro: Учеб. пособие / Ивановский Р.И.; СПбГТУ. Санкт-Петербург: Изд-во СПбГТУ, 2000. - 200с.: ил. - Библиогр.: с. 197.

34. Ковалев Е.Е. Анализ риска для населения России. Кн. 2 «Анализ риска и безопасность» М.: Энергоиздат, 1997.

35. Коваленко И.Н. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для втузов / И.Н. Коваленко, A.A. Филиппова. — Москва: Высшая школа, 1973. 368 е.: ил.

36. Крец В.Г. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых местрождений. Уч. пособ. Томск: Изд. ТПУ, 1992. 112 с.

37. Лиухто К. Российская нефть: производство и экспорт/ К. Лиухто; Пер. с англ. В. Фаминского // Вопросы экономики: Ежемес. журн./ РАН, Ин-т экономики. — Москва, 2003. — №9. — с. 136-146: табл.

38. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad: учебный курс / Е. Г. Макаров.— Москва и др.: Питер, 2005. — 448 е.: ил. — (Учебный курс).

39. Мартынюк В.Ф., Прусенко Б.Е. Защита окружающей среды в чрезвычайных ситуациях: учебное пособие для вузов. М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. — 336 с.

40. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 672 е., ил.

41. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах, утвержденная приказом МЧС РФ №404 от 10.07.2009 г.

42. Муртаф Б. Современное линейное программирование: Пер. с англ. -М.: Мир, 1984. 224 е., ил.

43. Нефтепродукты. Масла. Смазки. Присадки: сборник.: В 4 ч. М.: Изд-во стандартов, 1987. - (Государственные стандарты Союза ССР). Ч. 1 . - 1987 . - 287 е.: ил.

44. Нефтепродукты. Топлива. Битумы. Парафины. Растворители: сборник. М.: Изд-во стандартов, 1977. - 312 е.: ил. -(Государственные стандарты Союза ССР).

45. Нефть и газ в XXI веке // Экономика и организация промышленного производства (ЭКО): Всерос. экон. журн./ АН СССР, Сиб. отделение. Новосибирск, 2001. - №2. - с. 94-109.

46. НПБ 105-03. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной безопасности.

47. ОСТ 153-39.4-010-2002 «Методика определения остаточного ресурса нефтегазопромысловых трубопроводов и трубопроводов головных сооружений».

48. Очков В.Ф. Mathcad PLUS 6.0 для студентов и инженеров. М.: КомпьютерПресс, 1996. — 237 с.

49. ПБ 09-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, постановление Госгортехнадзора России от 05.05.03 № 29.

50. Порфирьев Б.Н. Государственное управление в чрезвычайных ситуациях: анализ методологии и проблемы организации. — М.: Наука, 1991.-136 с.

51. Постановление Правительства РФ «Об аттестации аварийно-спасательных служб, аварийно-спасательных формирований и спасателей» от 22.11.1997 г. № 1479.

52. Постановление Правительства РФ «О Единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций» от 30.12.2003 г. № 794.

53. Постановление Правительства РФ «О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 21.05.2007 г. № 304.

54. Постановление Правительства РФ «О порядке создания и использования резервов материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 10.11.1996 г. № 1340.

55. Приказ МПР России «Об утверждении Указаний по определению нижнего уровня разлива нефти и нефтепродуктов для отнесенияаварийного разлива к чрезвычайной ситуации» от 03.03.2003 г. № 156.

56. Приказ МЧС России «Об утверждении Правил разработки и согласования планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации» № 621 от 28.12.2004 г.

57. Пшеничный Б.Н., Данилин Ю.М. Численные методы в экстремальных задачах. «Наука», М: 1978.73 .Разлив нефти и специальное оборудование для устранения нефтяных загрязнений. Сер. Транспорт и хранение нефти. Зарубежный опыт. Вып. 9. М., 1998.-С. 8.

58. РД 03-496-02. Методическим рекомендациям по оценке ущерба от аварий на опасных производственных объектах.

59. РД 08-120-96. Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов. Постановление Госгортехнадзора от 12.7.96 № 29.

60. СО 11-04-АКТНП-006-2006. Методика оценки степени риска эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов.

61. Уилкс С. Математическая статистика: Пер. с англ./ С. Уилкс; Под ред. Ю.В. Линника. — Москва: Наука, 1967. 632 е.: ил. — Библиогр.: с. 601-619.

62. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21.07.97 г. «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

63. Федеральный закон № 151-ФЗ от 22.08.1995 г. «Об аварийно-спасательных службах и статусе спасателей».

64. Федеральный закон № 68-ФЗ от 21.12.1994 г. «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенногохарактера».

65. Федеральный закон № 7-ФЗ от 10.01.2002 г. «Об охране окружающей среды».

66. Фиакко А. Нелинейное программирование: методы последовательной безусловной минимизации: пер. с англ./ А. Фиакко, Г. Мак-Кормик; под ред. Е. Г. Голыптейна. М.: Мир, 1972. - 240 е.: ил. - Доп. тит. л. на англ. яз. - Библиогр.: с. 231-235.

67. Хедли Дж. Нелинейное и динамическое программирование: Пер.с англ. / Хедли Дж. Москва: Мир, 1967. - 506 е.: ил. - Доп. тит.л. на англ. яз. — Библиогр. в конце гл.

68. Херхагер М. МАТНСАЕ) 2000: полное руководство: Пер. с нем./ Херхагер М., Партолль X. Киев: Ирина; ВНУ, 2000. - 414 е.: ил.

69. Храмов Г.Н. Опасные природные процессы. Учебное пособие. -СПб.: СПбГПУ. 2002. - 182 с.

70. Черняев В.Д. и др. Эксплуатационная надежность магистральных нефтепроводов. Москва. «Недра», 1992.

71. Шафраник Ю.К. Топливно-энергетический комплекс в экономике России. -М.: Горный вестник, № 1, 1995.

72. Щелкачев В.Н. Отечественная и мировая нефтедобыча история развития, современное состояние и прогнозы. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002, 132 с.

73. Эдер JI.B. Перспективы спроса на нефть в США/ J1. В. Эдер// Экономика и организация промышленного производства (ЭКО): Всерос. экон. журн./ АН СССР, Сиб. отд-ние. — Новосибирск., 2004. -№11(365).-с. 143-159: табл.

74. Яйли Е.А., Музалевский A.A. Риск: анализ, оценка, управление/ Под ред. проф. Карлина Л.Н. СПб.: РГГМУ, ВВМ, 2005. - 234 с.

75. Яковлев В.В. Нефть. Газ. Последствия аварийных ситуаций. Монография. СПб.: СПбГПУ. - 2003. - 420 с.

76. Яков л ев В.В. Экологическая безопасность, оценка риска. Монография. СПб.: «Международный центр экологической безопасности региона Балтийского моря», Издательство НП «Стратегия будущего», 2006. - 476 с.

77. BP Statistical review of world energy 2010.У