Система безопасности бурения газовых скважин

70

1,00

4,79

450

0,002

0,963

1,30

75

1,00

5,58

450

0,001

0,956

0,86

80

1,00

5,93

450

0,001

0,949

0,77

85

1,00

6,04

450

0,001

0,942

0,64

90

1,00

6,55

450

0,001

0,937

0,55

95

1,00

6,73

450

0,001

0,928

0,42

100

1,00

7,01

450

0,001

0,923

0,38

Зависимость теплового излучение "огненного шара" от расстояния изо-бражена на рисунке 11.

Рисунок 11 - Зависимость теплового излучения "Огненного шара" от расстояния

Расчет интенсивности теплового излучения при факельном горении производится по формуле (9):

,	(19)

где - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, определяют на основе имеющихся экспериментальных данных, допускается принимать равным 25 кВт/м²;

- угловой коэффициент облученности;

- коэффициент пропускания атмосферы.

Скорость истечения газа через отверстие рассчитывается по формуле (9):



U = q/(3,14 · d_от² /4)/3600 (20)

где q - расход жидкости, м³/ч;

d_от - диаметр отверстия, через которое происходит истечение жидкости, м.

U = 2808 / (3,14 · 0,03² / 4) / 3600 = 1114,3 (м/с)

Определим диаметр пламени (9):

d = 25 · d_от · (U² / g / d_от)^0,3 (21)

d = 25 · 0,03 · (1114,3² / 9,81 / 0,03)^0,3 = 72,8 (м)

Определим высоту пламени (9):

Н = 220 · d_от · (U² / g / d_от)^0,2 (22)

Н = 220 · 0,03 · (1114,3² / 9,81 / 0,03)^0,2 = 139,5 (м)

Коэффициент пропускания атмосферы , рассчитывается по формуле (9):

	(23)

Угловой коэффициент облученности F_q , рассчитывается по формуле (9):

	(24)
,



По формуле (13) рассчитываем тепловое излучение. Результаты расчета сведем в таблицу 10.

Таблица 10 - Результаты расчета теплового излучения

r, м	S, м2	B, м2	A	Fh	Fv	Fq		q, кВт/м2
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	0,51	0,51	51,89	0,748	0,894	0,987	1,000	27,76
5	0,64	0,64	48,33	0,697	0,753	0,921	1,000	23,54
10	0,79	0,79	45,24	0,643	0,698	0,833	0,997	19,27
15	0,85	0,84	41,38	0,547	0,621	0,757	0,996	18,48
20	0,93	0,91	39,26	0,501	0,594	0,721	0,995	17,014
25	1,00	1,00	38,29	0,489	0,4973	0,697	0,994	17,435
30	1,01	1,00	37,98	0,458	0,4861	0,668	0,991	16,695
35	1,34	1,04	28,95	0,268	0,3255	0,422	0,982	10,509
40	1,45	1,07	26,80	0,241	0,2918	0,379	0,981	9,419
45	1,58	1,11	24,77	0,217	0,2608	0,340	0,977	8,434
50	1,82	1,18	21,73	0,183	0,2147	0,282	0,968	6,997
55	2,64	1,51	15,63	0,118	0,1235	0,171	0,961	4,202
60	2,73	1,55	15,21	0,114	0,1173	0,164	0,959	4,010
65	5,27	2,73	9,81	0,048	0,0339	0,059	0,954	1,403
70	5,36	2,77	9,73	0,047	0,0326	0,057	0,953	1,359
75	5,67	2,93	9,50	0,043	0,0285	0,051	0,949	1,222
80	5,99	3,08	9,31	0,039	0,0250	0,047	0,946	1,102
85	6,31	3,23	9,15	0,036	0,0220	0,042	0,943	0,997
90	6,62	3,39	9,02	0,033	0,0194	0,038	0,940	0,904
95	6,94	3,54	8,92	0,031	0,0171	0,035	0,936	0,822
100	7,25	3,69	8,84	0,028	0,0152	0,032	0,933	0,749

Зависимость теплового излучение от факельного горения струи, от расстояния, изображено на рисунке 12

Рисунок 12 - Зависимость интенсивности теплового излучения от рас- стояния

Уровни воздействия барического и термического фактора на персонал представлены в таблицах 11 и 12 (9).

Таблица 11 - Последствия воздействия ударной волны на человека

Р, кПа	Зона	Последствия воздействия
1	2	3
100	Невозвратимых потерь	Люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, погибнут в результате прямого поражения ударной волны, под развалинами зданий или вследствие удара о твердые предметы.
100	Полных разрушений	Наиболее вероятно, что все люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, либо погибнут, либо получат серьезные повреждения в результате действия взрывной волны либо при обрушении здания или перемещении тела взрывной волной.
70	Сильных разрушений	Люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, либо погибнут или получат серьезные повреждения барабанных перепонок и легких под действием взрывной волны либо будут поражены осколками и развалинами здания.
28	Средних разрушений	Обслуживающий персонал получит серьезные повреждения с возможным летальным исходом в результате поражения осколками, развалинами здания, горящими предметами.
14	Умеренных разрушении	Возможно временная потеря слуха или травмы в результате вторичных эффектов взрывной волны, таких, как обрушение зданий, и третьего эффекта переноса тела. Летальный исход или серьезные повреждения от прямого воздействия взрывной волны маловероятны.
2	Слабых разрушений	С высокой надежностью гарантируется отсутствие летального исхода или серьезных повреждений. Возможны травмы, связанные с разрушением стекол и повреждением стен здания.

Зоны поражения ударной волной при взрыве газа на скважине, а также зоны поражения тепловым излучением при возгорании газа на устье скважины представлены.

Проанализировав данные расчетов, можно сделать вывод что, наибольшее возможное число погибших и пострадавших будет при аварии связанной со взрывом газа, а также с возникновением пожара разлития.

На основании проведенных расчетов и построенных зон поражения для рассматриваемых аварийных ситуаций можно сделать вывод о том, что в результате развития аварийной ситуации при разгерметизации противовыбросового оборудования обслуживающий персонал получит поражения:

1) взрыв:

- санитарные потери на расстоянии 10 - 25 м от скважины;

- безвозвратные потери на расстоянии 1 - 10 м от скважины;

2) пожар пролива:

- санитарные потери на расстоянии 35 - 100 м от скважины;

- безвозвратные потери на расстоянии 1 - 35 м от скважины.

В результате взрыва газа на скважине в зону невозвратимых потерь попадут вышечный блок, в зону сильных разрушений - силовой блок, кран КПБ-3; в зону умеренных разрушений - блок очистки бурового раствора, станция ГТИ, площадка для спецтехники, площадка для сбора шлама. В результате возгорания газа на устье в зону безвозвратных потерь попадут объекты - вышечный и силовой блоки, в зону санитарных потерь - станция ГТИ.

Таблица 12- Последствия воздействия теплового излучения от факельного горения струи

Степень поражения	Интенсивность излучения, кВт/м2
Без негативных последствий в течение неограниченного времени.	1,4
Безопасно для человека в брезентовой одежде	4,2
Непереносимая боль через 20 - 30 с. Ожог I степени через 15 - 20 с. Ожог II степени через 30 - 40 с.	7,0
Непереносимая боль через 3 - 5 с. Ожог I степени через 6 - 8 с. Ожог II степени через 12 - 16 с.	10,5
Летальный исход с вероятностью 50 % при длительности воздействия около 10 с.	44,5



4. Оценка систем безопасности после внедрения предлагаемых мероприятий

4.1 Анализ риска

После внедрения предложенных мероприятий технический риск будет зависеть от эффективности использования предложенного оборудования и будет выражаться в виде:

R_т = (25)

где - технический риск после замены газоанализатора, (год^-1);

- технический риск после замены уровнемера, (год^-1).

Технический риск после предложенных мероприятий будет равен:

R_т = (год^-1)

Произведем расчет вероятности Q(A_i) реализации каждого из рассматрива-емых вариантов логической схемы после мероприятий.

Q(A_i) = Р_соб · Q(A_i)_ст (26)

где Р_соб - вероятность аварийного выброса углеводородов из скважины, Р_соб = 1,83 · 10^-5 (год^-1);

Q(A_i)_ст - статистическая вероятность развития i-й ветви схемы.

Факельное горение:

Q(A₁) = 1,83 · 10^-5 · 0,0025 = 4,58 · 10^-8 (год^-1)

Локализация аварии:

Q(A₂) = 1,83· 10^-5 · 0,15 = 2,75 · 10^-6 (год^-1)

Отсутствие источника зажигания:

Q(A₃) = 1,83 · 10^-5 · 0,04 = 7,32 · 10^-7 (год^-1)

"Огненный шар":

Q(A₄) = 1,83 · 10^-5 · 0,05 = 9,15 · 10^-7 (год^-1)

Взрыв ТВС:

Q(A₅) = 1,83 · 10^-5 · 0,19 = 3,48 · 10^-6 (год^-1)

По формуле (2) определим индивидуальный риск:

R₅ = ((3,5 · 10^-1) · (3,48 · 10^-6)) + ((1 · 10^-2) · (4,58 · 10^-8)) = 1,2 · 10^-6;

R₁₀ = ((3 · 10^-1) · (3,48 · 10^-6)) = 1 · 10^-6;

R₁₅ = ((2,7 · 10^-1) · (3,48 · 10^-6)) = 9,4 · 10^-6;

R₂₅ = ((2,4 · 10^-1) · (3,48 · 10^-6)) = 8,4 · 10^-7;

R₃₅ = ((7 · 10^-2) · (3,48 · 10^-6)) = 2,4 · 10^-7.

Определим общий индивидуальный риск:

R = R₅ + R₁₀ + R₁₅ + R₂₅ + R₃₅ = 1,3 · 10^-5

Сравнив полученные значения индивидуального риска с критериями приемлемого риска, выявлено, что степень риска объекта - низкая, мероприятий по их снижению не требуется.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обеспечение безопасного производства работ в нефтегазовой промышленности является актуальной проблемой. В работе предусмотрен комплекс технических средств и технологических приемов, обеспечивающих безаварийную проводку скважины, в том числе контроль параметров бурового раствора, долив скважины, установка ПВО, режим спуска бурильной и обсадной колонн. Работой предусмотрен комплекс мероприятий по раннему обнаружению ГНВП.

Соблюдение предусмотренных мер как технического, так и технологического характера, при надлежащем их исполнении, практически исключает возникновение сложных аварий, связанных с проявлениями и открытыми фонтанами, то есть риск становится минимальным.

Проанализировав частоту, тяжесть последствий и степень рисков отказов выявлено, что наиболее вероятны аварии с разрушением емкостного оборудования с нефтепродуктами, а наиболее опасными, имеющими критические последствия - аварии, связанные с открытыми нефтегазовыми фонтанами и ГНВП.

Оценка риска возникновения наиболее опасной аварийной ситуации показала, что степень риска - объекта средняя. Необходимы мероприятия по снижению рисков, с учетом их целесообразности. Количественная оценка рисков после мероприятий показала, что степень риска объекта - низкая, мероприятий по снижению не требуется.

Таким образом, поддержание в исправном состоянии бурового оборудования, инструмента, средств контроля, а также непрерывный контроль за процессом бурения, включая использование станции геолого-технологического контроля, являются основными рекомендациями по уменьшению риска проводки проектируемой скважины.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве [Текст]. - М.: Минздрав России, 2006. - 84 с.

2. ГОСТ Р 27.310-95. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения [Текст]. - М.: "Ось", 1995. - 73 с.

3. ГОСТ Р 12.3.047-98. ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля [Текст]. - М.: "Ось", 1998. - 89 с.

4. ГОСТ 31371-2008. Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности [Текст]. - М.: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2008. -19 с.

5. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов [Текст]: РД 03-418-01. - М., "Аргус", 2001. - 58 с.: табл.

6. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности [Текст]: ПБ 08-624-03: введ. с 01.09.03. - СПб.: "Дизайн-@", 2004. - 188 с.

7. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации [Текст]: ППБ 01-03: введ. с 15.04.2003 - М., "Альфа-М", 2009. - 35 с.

8. РД 08-245-98. Инструкция по предупреждению гезонефтепроявлений и открытых фонтанов при строительстве и ремонте скважин в нефтяной и газовой промышленности [Текст]. - утв. Приказом МЧС РФ от 05.07.1998 № 194. - М., "Интегра", 1998. - 17 с.

9. РД 03-409-01. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей [Текст]. - утв. Постановлением Ростехнадзора РФ от 26.06.2001 № 63. - М., "Альфа-М", 2001. - 20 с.

10. РД 03-496-02. Методические рекомендации по оценке ущерба от аварий на опасных производственных объектах [Текст]. - утв. Постановлением Ростехнадзора РФ от 29.10.2002 № 63. - М., "Аргус", 2002. - 16 с.

11. РД 08-492-02. Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов [Текст]. - утв. Постановлением Ростехнадзора РФ от 01.02.2022 № 3. - М., "Аргус", 2002. - 11 с.

12. Российская Федерация. Законы. О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера [Текст]: федер. закон: [принят Гос. Думой 21.12.1994 г.]. - М.: "Аргус", 1995. - 19 с.

13. Российская Федерация. Законы. О промышленной безопасности опасных производственных объектов [Текст]: федер. закон: [принят Гос. Думой 21.07.1997 г.]. - М.: "Аргус", 1997. - 22 с.

14. Российская Федерация. Законы. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности [Текст]: федер. закон: [принят Гос. Думой 22.07.2008 г.]. - М.: "Аргус", 2008. - 149 с.

15. Быков, Э.А. Групповой рабочий проект строительства вертикальных и наклонно-направленных скважин Левогрубеюйского газового месторождения [Текст]: рабочий проект/ Э.А. Быков - Инта.: ЗАО "Интанефть", 2010. - 168 с.

16. Ветошкин, А.Г. Надежность технических систем и техногенный риск [Текст]: учебное пособие / А.Г. Ветошкин - Пенза.: "ПГУАиС", 2003. - 24 с.

17. Кукин, П.П. Безопасность технологических процессов и производств. Охрана труда [Текст]: учебник для вузов / П.П. Кукин. - М.: Высшая школа, 2002. - 319 с.: ил.

18. Шахраманьян, М.А. Комплексная оценка риска от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера [Текст] / М. А. Шахраманьян, В.И. Ларионов, Г.М. Нигметов, О.В. Бодриков // Безопасность жизнедеятельности. - 2001. - № 12. - С. 15-19.

19. Акимов, В.А. Надежность технических систем и техногенный риск [Текст]: учебное пособие / В.А. Акимов, В.Л. Лапин., В.М. Попов, В.А. Пучков, В.И. Томаков, М.И. Фалеев; под ред. М.И. Фалеева- М.: Деловой экспресс, 2002. - 419 с.

20. Безопасность и экология нефтегазового комплекса Тимано-Печорской провинции [Текст] / Н.Д. Цхадая, В.Ф. Буслаев, В.М. Юдин, И.А. Бараусова, Е.В. Нор. - Ухта: УГТУ, 2003. - 112.

21. Пустовойтенко, И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении [Текст]: И.П. Пустовойтенко. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1988. - 279 с.: ил.

22. Групповой рабочий проект № 380 строительства эксплуатационных скважин на месторождениях им. Р. Требса и А. Титова [Текст]: разработан ООО "БашНИПИнефть". - Уфа: 2012. - 247 с.

Размещено на Allbest.ru