ОПРЕДЕЛЕНИЯ 3
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Анализ технологических процессов добычи нефти и газа 13
1.1 Анализ технологий добычи нефти и газа при освоении нефтегазовых
месторождений 13
1.2 Анализ и оценка риска аварий при бурении и освоении нефтегазовых
скважин. Идентификация опасностей 24
2 Методы исследования и анализа рисков при освоении нефтегазовых
месторождений 27
2.1 Исследование профессиональных рисков методом предварительного
анализа опасностей 27
2.2 Исследование профессиональных рисков методом исследования
опасности и работоспособности (HAZOP) 28
3 Ликвидация и предупреждение аварийности при бурении нефтяных и
газовых скважин 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 90
ПРИЛОЖЕНИЕ А Протектор для бурильной трубы с приварными замками и способ его монтажа 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Строповое противополетное устройство 9
Возникновение аварий на опасных производственных объектах не является исключением для нефтегазовой промышленности. Аварии происходят достаточно часто, поэтому важным аспектом является оценка риска аварий, которая является частью обеспечения безопасности опасных производственных объектов. Аварии часто приводят к непредсказуемым последствиям, поэтому процесс оценки их риска является более чем полезным мероприятием, которое может существенно снизить их число и последствия. В данной статье рассмотрены вопросы оценки риска аварий в нефтегазовой промышленности. Приведены основные методы оценки риска в данной отрасли. Таким образом, оценка рисков аварий является очень важным мероприятием по обеспечению промышленной безопасности, поскольку позволяет предусмотреть эффекты, возникающие от их возникновения. Детальное использование методик оценки рисков, указанных в данной статье, позволит значительно снизить последствия аварий в случае их возникновения.
Актуальность: деятельность человека в современных условиях наносит колоссальный ущерб экологической обстановке окружающей природной среде. С одной стороны, увеличение количества осваиваемых нефтегазовых скважин являются весьма актуальными в связи с сложившейся экономической и политической обстановкой в стране, с необходимостью обеспечивать топливно-энергетический ресурс. С другой стороны, имеет место ужесточения требований промышленной и экологической безопасности на особо опасных производствах, к которым относится и буровая вышка. Предприятиям приходится решать этот вопрос путем реконструкции, модернизации, внедрением новых, более эффективных изобретений для снижения возможности возникновения аварий при освоении и строительстве нефтегазовых скважин. Как следствие снижение негативного воздействия на окружающую природную среду, уменьшение риска нанесения ущерба здоровью людей. Данные о масштабе воздействия опасных и вредных производственных факторов на человека и окружающую природную среду свидетельствуют о неуклонном росте количества аварий при освоении нефтегазовых месторождений, что приводит к значительным экологическим загрязнениям природной среды, неоправданным человеческим и экономическим потерям.
Основным направлением повышения безопасности условий труда в современных условиях является системный подход, основанный на анализе и оценке рисков, обусловленных спецификой производственных процессов. Методической основой данного подхода является понятие профессионального риска, то есть риска нанесения ущерба здоровью человека условиями профессиональной деятельности. В настоящее время разработаны методы оценки профессионального риска от постоянно действующих вредных и опасных факторов производственной деятельности, а также частные методики оценки риска отдельных производственных факторов для реализации страхового принципа защиты и назначения профессиональных досрочных пенсий.
Выполнение анализа риска в целом направлено на то, чтобы посредством инженерных, технических и организационных мероприятий достичь приемлемого уровня риска аварий, т.е. такой меры опасности, уровень которой допустим и обоснован, исходя из социально-экономических, экологических соображений. Следовательно, назревает необходимость в установлении методологических подходов к процедуре анализа технологических рисков при освоении и строительстве нефтегазовых скважин, а также разработки рекомендаций по их снижению. Одной из характеристик опасности, широко используемой в настоящее время, является риск.
"Риск - это мера опасности, характеризующая вероятность возникновения возможных аварий и тяжесть их последствий. Для сравнения степени опасности различных ее источников необходимы количественные показатели риска" [1].
Предметом исследования является процесс освоение, на объектах бурения при освоении и построении нефтегазовых скважин, установка электроцентробежного насоса (УЭЦН), ликвидация и предупреждение аварийности на объектах нефтегазовой промышленности на примере предприятия ООО «Траектория-Сервис» г. Самара.
"Аварии в нефтяных и газовых скважинах рассматриваются как прекращение технологических процессов (добычи нефти и газа, бурения), вызванное прихватом или поломками бурового скважинного инструмента, колонны бурильных, обсадных, насосно-компрессорных труб; падением на забои насосных штанг, кабеля-каната, скважинных двигателей, приборов, замков, переводников и другое" [2].
Объектом - исследование и анализ рисков при освоении нефтегазовых скважин на базе предприятия ООО «Траектория-Сервис».
Цели исследования:
-определение точных, достоверных характеристик риска и их обоснованности при освоении нефтегазовых скважин.
-выработку эффективных мер по снижению выявленных рисков на буровой при освоении нефтегазовых скважин.
-провести анализ выполнения безопасных и экологически чистых технологических процессов при освоении нефтегазовых месторождений.
-провести идентификацию опасностей и рисков;
-рассчитать количественную оценку риска аварий;
-разработка (адаптация) инновационных технических решений по повышению безопасности при освоении нефтегазовых месторождений.
-проанализировать и оценить риск аварий при установке электроцентробежного насоса (УЭЦН);
-рассмотреть и проанализировать процессы ликвидации и предупреждение аварийности при освоении нефтяных и газовых скважин.
Анализ технологических рисков освоения нефтегазовых скважин является необходимым элементом управления промышленной безопасностью и представляет постадийную (циклическую) процедуру.
-разработать и в дальнейшем внедрить методы снижения либо прекращения аварий при освоении нефтегазовых месторождений.
-разработать мероприятий по усовершенствованию технологии освоения нефтегазовых месторождений.
Исходя из поставленной цели, были сформулированы следующие задачи исследования:
1) провести идентификацию опасностей и рисков.
2) провести исследования в направлении уменьшения риска аварий при установке электроцентробежного насоса (УЭЦН).
3) рассмотреть причины аварий при освоении нефтяных и газовых скважин.
4) проанализировать ликвидации и предупреждение аварийности при освоении нефтяных и газовых скважин.
5) провести анализ технологий добычи нефти и газа при освоении нефтегазовых месторождений;
6) выполнить анализ профессиональных рисков, инцидентов, аварий при добыче;
7) рассмотреть методы исследования и анализа рисков при освоении нефтегазовых месторождений;
8) сделать выводы о результатах исследования и анализ профессиональных рисков при освоении нефтегазовых месторождений.
9) разработать мероприятий по усовершенствованию технологии освоения нефтегазовых месторождений.
10) оценить эколого-экономический эффект разработанных мероприятий по снижению аварийности при освоении нефтегазовых скважин.
Методы исследования:
Для решения поставленных задач применялся метод опасности и работоспособности (HAZOP).
HAZOP ((Hazardand Operability Study (исследование опасности и работоспособности)) - это процесс детальной и структурированной идентификации опасностей для отдельных технологических систем (участков, узлов). Некоторые авторы называют его анализом опасности и работоспособности во втором издании AIChE (abbreviation AmericanInstitute of Chemical Engineers). ISBN 978-0-8169-0491-4 описывается данный метод как наиболее широко используемый при анализе рисков в промышленности, в частности химической, нефтехимической и атомной промышленности Великобритании и числится как "методология" в нормативных актах США.
HAZOP применяют для идентификации слабых мест (существующих или предполагаемых) в системах, включая поток материалов, людей, данных, событий, действий в запланированной последовательности или в процедурах, управляющих такой последовательностью, для исследования опасности и потенциальных проблем, связанных с различными режимами эксплуатации данной системы (например запуск, резервирование, нормальная эксплуатация, нормальное завершение, чрезвычайное завершение), для неустановившихся процессов и последовательностей, а также для непрерывных процессов.
Теоретической и методологической основой исследования рисков при освоении нефтегазовых месторождений являются научно-тематические исследования по производственной безопасности связанной с технологическим процессом освоения нефтегазовых скважин отраженных в работах Лисанова М.В., Савиной А.В., Самусевой Е.А., Сумского С.И., Пааске Б., Хрупачевой А.Г., Хадарцевой А.А., ЛечеркинаА.С., Сидорова В.И. ,Бирюлевойм Н.В., Евсеевой О.Е., Злотникова Г. П., Каменских С. В., Саенко А.Г., Маринина С.Ю., Пашинян Л.А.,Пашинян К.Л., Чулкова Н.А., Деренок А.Н., а также опираясь на нормативно-правовые документы РФ в области промышленной и экологической безопасности.
Научная новизна исследования заключается в разработке и обосновании эффективности применения способов, приводящих к уменьшению либо предотвращению аварий при освоении нефтегазовых скважин. Внедрение данных устройств необходимо для повышения эффективности производственной безопасности данного процесса.
Практическая значимость исследования заключается в том, что в данной работе исследуются эффективность применения механизмов устройств и приспособлений, применение которых предназначено предотвратить, либо снизить возможность возникновения аварийных ситуаций при освоении нефтегазовых скважин, что в свою очередь приведет к минимизации нанесения ущерба экологической обстановки окружающей среды и снижению риска нанесения ущерба здоровью людей.
Анализ показывает, что подавляющее большинство аварий при освоении эксплуатации и проводке нефтегазовых скважин является следствием технологических нарушений и технических упущений.
По данным количественной оценки рисков можно сделать выводы о самых опасных ситуациях и мерах борьбы с различными авариями и опасностями. в результате рассмотренной темы исследования, можно сделать выводы о том, что главными факторами аварий и последующих результатов являются:
1) природный фактор;
2) человеческий фактор;
3) износ оборудования.
Из-за аварий при бурении скважин возникает угроза жизни и здоровью персонала, обслуживающего данный процесс, а также и экологических аварий, которые невозможно полностью ликвидировать без трагических последствий для нашей планеты.
Буровые бригады в своей работе применяют самое различное оборудование:
- подъемные механизмы;
- приводы на базе мощных двигателей;
- агрегаты, создающие высокое давление рабочей среды.
Недаром инспекция Ростехнадзора жестко контролирует процессы освоения и бурения нефтегазовых скважин для добычи углеводородов.
Бурение скважин на воду, которые будут использоваться в качестве бытовых источников водоснабжения, по мнению экспертов, не несет серьезной опасности для жизни и здоровья заказчиков и рабочих буровых бригад.
Но при несоблюдении норм безопасности аварии во время бурения и освоения скважин порой происходят, и приводит это к невозможности доведения скважины до рабочего состояния. Причиной возникновения непредвиденной ситуации может быть человеческий фактор, неисправность
оборудования и объективные геологического строения грунта.
Аварии на объектах добычи нефти и газа происходили и происходят, в основном, по следующим причинам:
- 50% - из-за проектных ошибок и отказов технических систем;
- 30% - из-за экстремальных природных явлений;
- 20% - из-за навигационных (и других) происшествий.
В результате проведенного анализа, были решены следующие задачи исследования:
1) проведена количественная оценка риска;
2) рассмотрены основные факторы аварий и опасностей.
"Осложнения и аварии при освоении нефтегазовых скважины является неотъемлемой, но нежелательной частью строительства скважины. Осложнения и аварии так или иначе встречаются при освоении любой скважины, поэтому встает вопрос о их ликвидации и предупреждение"[10].
При освоении нефтегазовых месторождений часто возникают различные профессиональные риски и различные аварии. Для того, чтобы их свести к минимуму, необходимо внедрять действительные методы исследования и риска при освоении нефтегазовых месторождений.
К таким методам можно отнести:
- исследование профессиональных рисков методом исследования опасности и работоспособности (HAZOP);
- исследование профессиональных рисков методом предварительного анализа опасностей.
"HАZOP - то процесс детализации и идентификации проблем опасности и работоспособности системы, предназначено для выявления потенциальных отклонений от целей проекта, экспертизы их возможных причин и оценки их последствий" [22].
Предварительный анализ опасности (ПАО) - метод анализа, задачей которого является идентификация опасностей, опасных ситуаций и событий, которые могут причинить вред данной деятельности, объекту или системе. Этот метод чаще всего применяется, когда мало информации об условиях труда, и зачастую он является предшественником последующих исследований и точных измерений. Он может оказаться полезным в тех случаях, когда анализируются уже существующие системы. При проведении (ПАО) учитывают опасности и опасные ситуации общего характера (условия окружающей среды, используемые или производимые материалы и т. д.)
Проведенный анализ аварийности при освоении нефтегазовых скважин показал, что имеется взаимосвязь между видом, частотой возникновения осложнений и повышением сложности геологических условий бурения. При проведении тщательного анализа всех статистических данных по аварийности при освоении скважин, расположенных на различных месторождениях с отличными геологическими условиями, имеется возможность вывести обобщенный коэффициент надежности достижения проектной глубины при бурении и освоении нефтегазовых скважин в регламентируемы сроки.
Поэтому при бурении и освоении нефтегазовых скважин рекомендуется:
1) организовать учет бурильных труб в соответствии с инструкцией;
2) проводить правильный технический монтаж труб и замков, который обеспечивается предварительным осмотром и их обмером, калибровкой;
3) в обязательном порядке крепление всех замковых соединений;
4) бесперебойное снабжение буровых необходимыми специальными смазками.
1 Зенин, Ю.Н. (составитель) Пожарная безопасность: проблемы и перспективы 2010 Часть 1[Текст]Материалы международной научно-практической конференции. В 2-х частях. Часть 1 - Воронеж: ВИ ГПС МЧС России, 2010. — 355с.
2 Лисанов, М.В., Савина, А.В., Самусева, Е.А., Сумской, С.И.
Аварийность на морских нефтегазовых объектах [Текст]//
О11апйСаз1оигпа1Кизз1а. 2010. №5(39). С. 48 - 53.
3 Приказ Ростехнадзора от 13.05.2015 N 188 "Об утверждении
Руководства по безопасности "Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах". [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_181643/
4 Maximumhypotheticalaccidents. [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: https: //www. nrc. gov/reading-rm/doc- collections/commission/slides/2015/20151215/shine-safety-panel2-20151215. pdf
5 Blowout (welldrilling) [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: https://wiki2.org/en/Blowout_(well_drilling)
6 Предотвращение аварий при бурении нагнетательных нефтяных скважин. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: -http://spdopusk.ru/vypusk-2-2-dekabr-2015/predotvrashhenie-avarij-pri-burenii-nagnetatelnyx-neftyanyx-skvazhin/
7 Пааске, Б., Лисанов, М.В. и др. [Текст]Российско-норвежский проект «БАРЕНЦ-2020»: гармонизация стандартов в области анализа риска // Безопасность труда в промышленности. 2011. № 4. С. 11 - 15.
8 HAZOP. [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: http://en.academic.ru/dic.nsf/enwiki/3632819.
9 Применение методов анализа опасностей HAZID и HAZOP при проектировании газотранспортного терминала. [Текст]// Безопасность труда в промышленности. - 2008 - № 8
10 Инструментарий расчета коэффициента успешности строительства нефтяных и газовых скважин. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: - 111е:///С:/изегз/АдминистраторЮезк1:ор/тз1титеп1:апу-газсйе1а-кое1Тйз1еп1а-uspeshno sti- stroitelstva-neftyanyh-i-gazovyh- skvazhin.pdf
11 Профессиональный риск. Теория и практика расчета [Текст]/ Под ред. А.Г. Хрупачева, А.А. Хадарцева. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. - 330 с.
12 Материалы Всероссийской 41-й научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, в 2 т. Т. 1. [Текст]. - Уфа: Аркаим, 2014. - 274 с.
13 Установка электроцентробежного насоса (УЭЦН). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: -http://vseonefti.ru/upstream/ustanovka-ESP.html.
14 Анализ отказов по причине засорения по фонду скважин, оборудованных УЭЦН, ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: - http://glavteh.ru/files/InPraktika_2_2010_14_Kharitonov.pdf
15 Отказы установок ЭЦН по причине "полёта". [Электронный ресурс].
- Режим доступа: - http://oilloot.ru/84-oborudovanie-truby-materialy-dlya-nefti-i- gaza/494-otkazy-ustanovok-etsn-po-prichine-qpoljotaq
16 BOEMRE. [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: http: //www. ihs. com/products/boemre-standards. html/
17 Настоящее и будущее технологии строительства нефтяных и газовых скважин на море и на суше. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://neftegaz.ru/science/view/939-Nastoyaschee-i-buduschee-tehnologii- stroitelstva-neftyanyh-i-gazovyh-skvazhin-na-more-i-na-sushe
18 Инструкция по учету работы и списанию бурильных, обсадных и
насосно-компрессорных труб на предприятиях и в трубных подразделениях производственных объединений Министерства нефтяной промышленности. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.alppp.ru/law/hozj aj stvennaj a- ejatelnost/promyshlennost/25/instrukcija-po-uchetu-raboty-i-spisaniyu-burilnyh- obsadnyh-i-nasosno-kompressornyh-trub-na.html
19 Протектор для бурильной трубы с приварными замками и способ его
монтажа. [Электронный ресур - Режим
доступа: http: //www.findpatent.ru/patent/220/2208123.html
20 Способ ремонта бурильных труб с навинченными замками.
[Электронный ресурс]. - Режим
доступа: http://www. findpatent.ru/patent/168/1688535.html
21 Строповое противополетное устройство. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://poleznayamodel.ru/model/7/77339.html
22 Лисанов, М.В., Лечеркин, А.С., Сидоров, В.И. Анализ риска и декларирование безопасности объектов нефтяной и газовой промышленности [Текст]// Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. - 1998. - № 1. с. 37-41.
23 Бирюлева, Н.В., Евсеева, О.Е. (составители) Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Вопросы обеспечения комплексной безопасности деятельности в Арктическом регионе 2014. [Текст]Материалы международной научно-практической конференции. Санкт-Петербург, 10 декабря 2014 года /. - СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2014. - 186 с.
24 Гноевых, А.Н. и др. [Текст]Справочник монтажника буровых установок. - М.: Недра, 1997, 491 с.
25 Злотников, Г. П. [Текст]Разработка методов предупреждения прихватов и поломок бурильных труб на участках искривления ствола глубоких скважин: автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидат технических наук: 104.200.803647 / Злотников, Г.В. - Ухта: УГТУ, 2007. - 24 с.
26 Злотников, Г.П. Возможности прогнозирования кризисной ситуации в отношении прихвата бурильной колонны [Текст]// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2007. - №6. - с. 6-8.
27 Каменских, С.В. Резервы улучшения показателей строительства скважин на площадях и месторождениях Тимано-Печорской провинции [Текст]// Тезисы докладов IX Международной молодёжной научной конференции (март 2014 г.). - Ухта: УГТУ, 2014. - Ч.1. - С. 37-39
28 Мищенко, И.Т. Расчеты при добыче нефти и газа. [Текст] - Москва: изд-во «НЕФТЬ и ГАЗ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008. — 296 с.
29 Осложнения и аварии при строительстве нефтяных и газовых скважин[Текст]: учебное пособие/ С. В. Каменских, [и др.]. - Ухта: УГТУ, 2014. - 231 с.: ил.
30 Паньков, Т. Михина, // Охрана труда и социальное страхование. [Текст]2007. -№ 1. -С. 38-42.
31 Саенко, А.Г., Маринин, С.Ю., Пашинян, Л.А., Пашинян, К.Л. Разработка процедуры анализа риска при эксплуатации противовыбросового оборудования в процессе бурения на основе экспертной оценки. [Текст]Вестник ассоциации буровых подрядчиков, №4, 2012, с. 27-32.
32 Степанова, В. Демишева, // Охрана труда и социальное страхование. [Текст]-2007. № 2. - С. 7-8.
33 Тимофеева, С.С. Методы и технологии оценки производственных рисков: практические работы для магистрантов по направлению 280700 «Техносферная безопасность». [Текст]- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. - 177 с.
34 Чулков, Н.А., Деренок, А.Н. Надежность технических систем и техногенный риск. [Текст]Учебное пособие. - Томск, ТПУ, 2012. - 150 с.
35 Хайн, Н.Д. Геология, разведка, бурение и добыча нефти. [Текст] - М.: ЗАО "Олимп-Бизнес", 2008. - 726 с.
36 Шайдаков, В.В., Мищенко, И.Н., Емельянов, А.В., Бухарцев, А.В., Шайхинуров, А.А. Капиллярная трубопроводная система подачи химических реагентов в фонтанирующую скважину. [Текст] - М.: Интервал, №10 (93), 2006.
37 John L. Kennedy. Potassium based drilling mud holds problem, shales in tests. - Oil and Gas J. - 1973 [Текст] 30/VII, vol 71, No. 31, pp. 110-112.
38 Анализ причин аварий и инцидентов, происшедших при строительстве и освоении скважин на территории Пермского края в I полугодии 2012 года. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.pbperm.ru/anonsy/999--i-2012-8-2012-.html
39 Добыча нефти и газа. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ingeos.ru/dobyicha-nefti-i-gaza-
40 Общие понятия о бурении. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.neftyanik-school .ru/studentam/uchebnye-kursy/course/8/27
41 Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому
и атомному надзору от 27 декабря 2013 г. № 646 «Об утверждении
Руководства по безопасности «Методика оценки риска аварий на опасных производственных объектах нефтегазоперерабатывающей, нефте- и газохимической промышленности». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70462486/
42 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. [Текст]- М.: Госгортехнадзор, 2013. - 131 с.
43 Разработка методов предупреждения прихватов и поломок
бурильных труб на участках искривления ствола глубоких скважин. [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: http://www.dissercat.com/content/razrabotka-metodov-preduprezhdeniya-prikhvatov-i-polomok-burilnykh-trub-na-uchastkakh-iskriv.
44 OCSEIS/EABOEMRE. [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: WWW. arlis. org/docs/vol 1/D/758573108. pdf