Технические средства обеспечения экологической и технической безопасности МНГС.

Универсальным критерием безопасности является ресурс работы конструкции объекта. Инструментом получения оперативной информации, автоматизированной ее обработки и выдачи прогнозов о возможных аварийных ситуациях служит автоматизированная система контроля технического состояния элементов конструкции и внешних воздействий (АСК). Анализ отечественной и зарубежной информации по проектированию и эксплуатации МНГС диктует необходимость использования как минимум трех критериев при обосновании создании АСК [6-8].

1. Обеспечение безопасности МНГС за счет:

· своевременного аварийного предупреждения;

· прогнозирования аварийных состояний;

· прогнозирования технического состояния и остаточного ресурса.

2. Предупреждение экологических катастроф.

3. Сбор информации для;

· совершенствования методики расчета конструкции МНГС;

· уточнения нормативной документации;

· исследования последствий реального воздействия комплекса факторов окружающей среды;

· исследования природно-климатических условий региона добычи.

· Экономический эффект от применения разрабатываемой системы достигается за счет:

· экономии материальных затрат на ликвидацию последствий аварий;

· экономии материальных затрат на ликвидацию последствий экологических катастроф;

· увеличение добычи нефти;

· увеличение времени безаварийной работы элементов конструкции платформ за счет своевременного проведения ремонтно-профилактических работ;

· снижения материальных затрат и сроков создания последующих МНГС за счет разработки нормативной базы для их проектирования.

Современный уровень диагностической и измерительной техники не позволяет полностью (на 100%) автоматизировать измерения необходимых для прогнозирования безопасности параметров. Это обстоятельство определяет состав системы контроля: автоматизированная часть; неавтоматизированная (мануальная) часть.

В автоматическом режиме контролируются практически все природно-климатические факторы, воздействующие на МНГС, а также напряженно-деформированное состояние конструкции сооружения (постоянный контроль). В ручном режиме периодически по регламенту контролируются все прочностные характеристики конструкций с последующим вводом результатов диагностики и контроля в базу данных АСК, с использованием при автоматизированном прогнозировании безопасности и остаточного ресурса.

Подсистема периодического контроля характеризуется как комплекс технико-технологических мероприятий по определению технического состояния элементов конструкции и реализуется в виде периодического контроля параметров, контролируемых вручную средствами дефектоскопии (с привлечением водолазных средств). Периодичность контроля определяется регламентом, включающим комплекс диагностических и планово-профилактических мероприятий, позволяющих снизить до минимума вероятность возникновения отказов в процессе эксплуатации.

АСК должна обеспечить контроль состояния конструкции платформы и предупреждение о возможных аварийных ситуациях. Достижение этой цели может быть гарантированно при выполнении основных функций с точки зрения классического подхода [3,4]:

· получение информации с помощью системы датчиков, определяющих все параметры, влияющие на безопасность платформы (автоматически ввод);

· получение информации обслуживающим персоналом по параметрам, не имеющим датчиков для автоматического ввода АСК;

· передача информации по линиям связи от датчиков до приемников;

· прием информации и ее обработка в соответствии с принятыми алгоритмами (в том числе, выработка прогнозов возможных аварий);

· предоставление результатов обработки информации оператору по инициативе оператора или в соответствии с установленным регламентом;

· архивирование текущей информации;

· документирование;

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. Огромные затраты на ликвидацию прямых последствий аварий МНГС (в их числе - экологический ущерб окружающей среде), а также большие косвенные материальные потери диктуют необходимость оснащения МНГС автоматизированной системой контроля, предупреждающей об авариях.

2. Затраты на АСК многократно окупаются при предотвращении хотя бы одной аварии. Помимо этого, АСК окупается в течении 2,5 лет за счет увеличения добычи нефти путем рационального проведения планово-предупредительных работ на основе результатов измерений АСК, позволяющих увеличить время работы технологического оборудования (время добычи нефти).

3. Информацию, получаемую АСК в процессе эксплуатации ЛСП, можно также рассматривать как результат полномасштабных натурных экспериментов, позволяющих сберечь средства на указанные эксперименты и существенно снизить стоимость создания МНГС путем уточнения (на основе указанной информации) нормативной базы при их проектировании.

4. В связи с изложенным можно определить следующие направления исследований при создании АСК для МНГС:

· определение оптимального количества контролируемых параметров окружающей Среды;

· разработка конструкций первичных датчиков измерения;

· создание системы вторичной (регистрирующей аппаратуры);

· разработка методики обработки регистрируемых параметров.

Результаты исследования этих задач позволят обеспечить надежный контроль за безопасной эксплуатацией морских нефтегазопромысловых сооружений, исключить возможные экологические катастрофы и уточнить отдельные положения действующих нормативных документов по проектированию морских нефтегазопромысловых ледостойких сооружений.

Безопасность эксплуатации морских нефтегазовых сооруженийв условиях Арктики.

Многие машины и конструкции следует рассматривать как источники повышенной опасности для людей и окружающей среды, что является неизбежным побочным результатом научно-технического прогресса. Неуклонное увеличение скоростей на транспорте, повышение энерговооруженности в промышленности, создание уникальных по размерам и мощности комплексов для производства электрической энергии, добычи и транспортировки нефти и газа по-новому ставят проблему обеспечения безопасности.

Проблема особенно остро стоит для объектов, эксплуатация которых запланирована вплоть до достижения ими предельных состояний. Если интенсивность отказов сведена до минимума, а система их раннего обнаружения и предупреждения в совокупности с системой технического обслуживания делает единичные отказы малозначимыми событиями, то на первый план выходит проблема обеспечения безопасности эксплуатации технического объекта.

Требования безопасности состоят в том, что отказы, связанные с угрозой здоровью и жизни людей, опасностью для окружающей Среды, а также с серьезными экономическим и моральным ущербом, были либо исключены, либо обладали в течение всего установленного срока службы весьма малой вероятностью появления.

Аварии могут быть вызваны различными причинами, однако все они лежат за пределами расчетного уровня нагрузок, нормативных условий технического обслуживания и т.д. Аварии могут быть связаны как с исключительными воздействиями (ударные нагрузки, ураганы, пожары), так и с неблагоприятным сочетанием обычных нагрузок с весьма малой вероятностью появления. Исходной причиной аварий могут служить крупные ошибки, допущенные при проектировании, расчете, изготовлении, монтаже, эксплуатации и техническом обслуживании, а также сочетания этих ошибок с неблагоприятными внешними условиями, не зависящими от технического персонала.

Освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа можно отнести к наиболее опасным областям человеческой деятельности. По усредненным данным, приведенным в [1], число несчастных случаев со смертельным исходом, приходящиеся на 1000 человеко-лет, в разных

отраслях составляет:

Аварии морских нефтегазодобывающих гидротехнических сооружений (МНГС) при морской нефтегазодобыча сопровождаются как правило, экологическими бедствиями и катастрофами, характеризующимися различными воздействиями на гидросферу, почву (грунт), растительность, животный мир, воздушную среду. Кроме того, нельзя не учитывать воздействие аварий МНГС и в социальной сфере.

Общий принцип проектирования технических объектов повышенной опасности состоит в том, чтобы исключить возникновение ситуаций, представляющих опасность для людей и окружающей Среды, либо уменьшить риск наступления таких ситуаций до значений, сопоставимых с приемлемыми значениями индивидуального естественного риска. Расчеты на безопасность по отношению к аварийным ситуациям следует проводить с учетом нагрузок при нормальной эксплуатации объекта, а также с учетом повреждений, которые накапливаются в объекте по мере приближения его к предельному состоянию.

Особую роль в обеспечении безопасности МНГС играет живучесть конструкции. С точки зрения безопасности конструктивную схему следует выбирать так, чтобы ее основная (несущая) конструкция и наиболее ответственные элементы сохраняли целостность во время и непосредственно после аварии. Конструкция должна выдерживать эксплуатационные нагрузки при наличии повреждений или разрушений части элементов, т.е. должна обладать достаточной живучестью. Нарушение этого требования делает конструкцию уязвимой и может стать источником возникновения аварийной ситуации.

Важная роль в обеспечении безопасности МНГС принадлежит системе прогнозирования индивидуального остаточного ресурса, которая позволяет непрерывно следить за техническим состоянием каждого конкретного элемента конструкции, действующим на него нагрузкам и выдавать рекомендации о дальнейшей эксплуатации объекта.

Причины, по которым могут произойти аварии МНГС, можно условно разделить на следующие группы [2-4]:

Техногенные:

· ошибки при проектировании;

· ошибки изготовления и монтажа блоков МНГС;

· повреждения при транспортировке блоков и строительстве МНГС;

· повреждения от навала судна на МНГС;

· повреждения от аварий технологического оборудования;

· взрывы на МНГС или вблизи них;

· ошибки персонала при эксплуатации.

Природно-климатические:

· размыв дна;

· осадка платформы;

· осадка сооружения с окружающим грунтом;

· разжижение грунта;

· сейсмические нагрузки (удары);

· давление ледовых полей;

· удар айсберга или стамухи.

· Прочностные (техническое состояние конструкций):

· трещины (малоцикловые, хрупкие, надрыв и т. д.);

· напряженно-деформированное состояние;

· утончение элементов (коррозия, истирание и т.д.);

· потери формы элементов (от удара, коррозии и т.д.);

· накопление повреждений.