Аварийные ситуации на линейных участках магистральных газопроводах

 

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального  образования Пермский национальный исследовательский политехнический  университет     Самостоятельная работа по дисциплине Экологическая безопасность. Вариант №9. Аварийные ситуации на линейных участках магистральных газопроводах. Воздействия на окружающую среду. Ликвидация последствий аварийной ситуации.       Студент: Сизиков Станислав  Владимирович. ГНФ ГНПз-09. Преподаватель: Арзамасова Галина Сергеевна.       Пермь 2013.

Содержание.

Введение.

Глава №1. Аварии и их характеристики.

Глава №2. Обслуживание газопроводов на предмет предотвращения аварийных  ситуаций.

Глава №3. Основные причины и описание аварий на объектах магистральных трубопроводов.

Глава №4. Воздействия на окружающую среду.

Глава №5. Ликвидация последствий аварийной ситуации.

Заключение.

Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

           Система газоснабжения Российской Федерации является постоянным источником аварий и чрезвычайных ситуаций. Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, а также значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности.

В действующем  постановлении Правительства Российской Федерации "О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" в качестве критерия тяжести  чрезвычайной ситуации используется количество пострадавших. Чрезвычайные ситуации классифицируются в зависимости  от количества людей, пострадавших в  этих ситуациях, людей, у которых  оказались нарушены условия жизнедеятельности, размера материального ущерба, а также границы зон распространения поражающих факторов чрезвычайных ситуаций.

ЧС подразделяются на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные.

 Характерной особенностью Единой системы газоснабжения России является большая пространственная удаленность между основными газодобывающими и газопотребляющими районами. Это потребовало создания крупнейшей в мире газотранспортной системы, обеспечивающей доставку газа потребителям.

 При   эксплуатации газопроводов возникают  аварии и чрезвычайные ситуации, которые связаны с взаимодействием  технологических элементов и  природной среды. Часто этот процесс идет с нарушением динамического равновесия, сопровождаясь  активизацией опасных природных и природно-техногенных процессов, которые оказывают негативное влияние на состояние трубопроводов и, как следствие, на окружающую среду. Учитывая, что в нашей стране  основа газотранспортной сети закладывалось в восьмидесятые годы прошлого столетия и возраст более 20% газопроводов составляет 30 и более лет  необходимо проявлять повышенное внимание к проблемам оценки геоэкологического состояния трасс газопроводов.

           В состав системы трубопроводного транспорта входят магистральные газопроводы нефтепроводы и продуктопроводы с компрессорными и насосными станциями, резервуарные парки, подземные хранилища природного газа, сжиженных газов и нефтепродуктов, распределительные газопроводы. Все эти объекты представляют значительную опасность для персонала, населения и окружающей среды.

Трубопроводные системы в настоящее  время охватывают 35% территории страны, на которой проживает 60% населения. В густонаселенной Европейской  части РФ 2800 зданий и сооружений в опасной близости от магистральных  трубопроводов, 15000 раз магистрали пересекли  железные и шоссейные дороги, 2000 раз – реки, каналы и озера.

 

 

 

 

 

Глава №1. Аварии и их характеристики.

К сожалению, количество аварий во всех сферах производственной деятельности неуклонно растет. Это  происходит в связи с широким  использованием новых технологий и  материалов, нетрадиционных источников энергии, массовым применением опасных  веществ в промышленности и сельском хозяйстве.

Современные сложные производства проектируются  с высокой степенью надежности, порядка . Иначе говоря, если этот объект единственный, то авария на нем может произойти один раз в 10 тыс. лет. Но если таких объектов будет 10 тыс. единиц, то ежегодно один из них статистически может быть аварийным. Следовательно, абсолютной безаварийности не существует. При этом, чем выше безопасность объекта, тем последствий аварии больше.

По данным Минэнерго, только в 1999 году на трубопроводах нефтяных и газовых  промыслов зарегистрировано 26371 утечек, т.е. в среднем более 70 утечек в  сутки. При этом уровень возникновения  аварийных ситуаций на промысловых  трубопроводах в последние годы практически не изменялся.

Трубопроводный транспорт жидких и газообразных углеводородов включает, в первую очередь, транспортировку  нефти и нефтепродуктов, а также  топливных газов (природный газ, сжиженный нефтяной газ). Большая  часть опасных материалов транспортируется по трубопроводам относительно малого диаметра (до 325мм) при рабочем давлении от нескольких атмосфер до десятков атмосфер (5,0-7,5 МПа). ВНИИГаз, основываясь на имеющейся  статистической информации, для газопроводов диаметром менее 500 мм оценивает  уровень аварийности как 10^-3 /км в год, а для трубопроводов с диаметром больше или равным 500 мм – 3*10^-4 /км в год.

Независимо  от производства, в подавляющем большинстве  случаев аварии имеют одинаковые стадии развития.

На первой из них аварии обычно предшествует возникновение или накопление дефектов в оборудовании, или отклонений от нормального ведения процесса, которые  сами по себе не представляют угрозы, но создают для этого предпосылки. Поэтому еще возможно предотвращение аварии.

На второй стадии происходит какое-либо инициирующее событие, обычно неожиданное. Как правило, в этот период у операторов не бывает ни времени, ни средств для эффективных действий.

Собственно  авария происходит на третьей стадии, как следствие двух предыдущих.

В зависимости от вида производства, аварии и катастрофы на промышленных объектах и транспорте могут сопровождаться взрывами, выходом ОХВ, выбросом радиоактивных веществ, возникновением пожаров и т.п.

С 1992 по 2001 г. на объектах магистральных  трубопроводов произошло 545 аварий. Среднегодовой показатель аварийности  составляет 50-60 аварий и в целом  не имеет устойчивой тенденции к  снижению.

Аварии  могут иметь тяжелые последствия  для  природно-технической системы, частью которой являются газопроводы. В таблице 1 приведены основные причины  и масштабы возможного социально-экологического ущерба аварий на магистральных газопроводах. Всё это требует повышенного внимания, с точки зрения обеспечения геоэкологической безопасности газопроводов, не смотря на масштабные программы ремонтов и реконструкций, проводимые ОАО «Газпром».

Таблица №1.

Причина ущерба	Масштаб ущерба
	локальный	региональный	глобальный
Выброс метана	Единовременное воздействие  на окружающую среду		Воздействия на озоновый слой; парниковый эффект
Термическое поражения	Воздействие на окружающие объекты	Возможны пожары
Поражение при  взрыве	Повреждения ударной волной или осколками Провоцирование опасных  геологических процессов Изменение водотоков
Ремонтно-восстановительные  работы	Воздействие на грунты, водотоки, загрязнение атмосферы
Снижение пропускной способности	Местные недопоставки газа	Региональные недопоставки газа

 

 

 

 

 

 

Глава №2. Обслуживание газопроводов на предмет предотвращения аварийных ситуаций.

Главной задачей служб отвечающих за газотранспортную сеть Российской Федерации является изучению природно-технической системы газопроводного транспорта, проведение необходимых диагностик и изучение состояния газопровода, с целью предотвращения аварийных ситуаций и их последствий.

Своеобразие изучению природно-технической системы  газопроводного транспорта РФ заключается  в ряде её особенностей:

• значительной линейной протяженности магистрального газопровода и благодаря этому охвату большого числа зон, подзон, групп и типов ландшафтов, различных геологических структур,  гидрологических условий, которые определяют региональные, зональные и территориальные особенности эксплуатации газотранспортных систем;
• ассоциированности рассматриваемой природно-технической системы газопровода с ПТС более высокого порядка, поскольку создается, как правило, не один газопровод, а целая газопроводная сеть, суммирующее воздействие которой проявляется на локальном, региональном и трансграничном уровнях;
• приповерхносность системы, подразумевая под эти термином то, что большая часть инженерных сооружений магистрального газопровода располагается в приповерхностной и верхней части природно-территориального комплекса. Это обусловливает особо тесную связь инженерных сооружений с поверхностными отложениями, положением уровня грунтовых вод и широким кругом биологических характеристик.

Природно-техническая система газопровода  является динамической.  В режиме функционирования ПТС можно выделить 3 стадии: линейно устойчивый (безопасный); нелинейный с нарушением равновесных  условий (относительно опасный) и экстремальный  (опасный) (рис.  1).

Линейный  устойчивый режим  является относительно безопасным и наиболее благоприятным для ПТС. При нелинейном режиме в системе проявляются возрастающие флуктуации и накапливаются конструктивные и технологические дефекты.  В конечном счете, если не производить специальных мероприятий, они существенно изменят состояние системы. Это приведёт к экстремальному режиму развития системы, при котором происходит лавинообразный рост дефектов, создаются условия для возникновения аварийных или даже чрезвычайных ситуаций.

Рисунок 1 -Режимы функционирования ПТС

 I – линейно устойчивый процесс (вероятность нарушения динамического равновесия P_ндр<0,3) ; II – нелинейный с нарушениями равновесных cостояний (0,3<P_ндр<0,7); III - экстремальный лавинообразный режим(P_ндр>0,7)

Для оценки категории геоэкологического состояния природно-технической системы используется комплекс показателей: степень нарушенности ландшафтов, наличие хрономорфологических элементов - природных и природно-техногенных процессов, определяющих стадии их развития (подготовка процесса, его возникновение, нарастающее развитие, кульминация, спад и последействие), вероятность возникновения аварийной ситуации. Кроме того, учитываются показатели загрязнения воздушной среды, воды, почв и состояние растительности по санитарно-гигиеническим показателям.

Технологии  диагностики природно-техногенного комплекса газопроводов совершенствуются непрерывно. Первоочередной задачей  диагностики является оценка   возможности дальнейшей эксплуатации газопровода на основе соответствия фактических характеристик газотранспортной ПТС расчетным; выявление негативных тенденций системы; определение  наиболее опасных её участков и ранжирование их по степени опасности; разработка рекомендаций по проведению профилактических и ремонтных работ. Рациональное комплексирование методов оценки газопроводных систем базируется на использовании современных  эффективных информационных технологий, включающих применение:

• многоспектрального аэрокосмического зондирования;
• мобильных и стационарных наземных ландшафтно-индикационных  исследований для обоснования  результатов дешифрирования;
• неразрушающих методов технического контроля состояния газопроводов;
• построения прогнозных информационных моделей оценки состояния газопроводных систем с применением геоинформационных технологий.

Ни один из аэрокосмических или наземных методов  исследований   в отдельности  не обеспечивает получение необходимой, достаточной и достоверной информации  о состояния газопроводов и окружающей его обстановке. Поэтому предусматривается  комплексирование аэрокосмических  методов, а также проверка  достоверности  дешифрирования и получение новой  дополнительной информации о природно-технических  системах с помощью ландшафтно-индикационных  методов  и позиционирования объектов с использованием GPS  и ГЛОНАСС, дополняя их  методами технической диагностики которые, как правило, проводятся на потенциально опасных участках и региональных маршрутах. Диагностика состояния газопроводных систем предусматривает организационную структуру и последовательность выполнения отдельных этапов и состава  работ, которые отражены в таблице 2.

Таблица №2.

Этап	Тип работ	Состав работ
Подготовительный	Сбор и подготовка материалов	Анализ состояния  газотранспортных ПТС, выбор участка диагностирования. Анализ геоэкологической ситуации. Анализ технической документации. Подбор исходных материалов. Постановка задачи и разработка программы испытаний.
Полевые и натурные исследования (основной)	Аэрокосмическое диагностирование газотранспортной ПТС	Проведение специальных аэрокосмических съемок. Дешифрирование материалов. Сопоставление и интерпретация  данных дистанционного зондирования. Выявление потенциально опасных участков и точек отбора проб для наземного контроля. Аэровизуальное наблюдение и анализ состояния газотранспортных ПТС. 6. Составление предварительных  тематических карт.
	Наземное диагностирование газотранспортной ПТС	Позиционирование объектов с использованием GPS и ГЛОНАС. Ландшафтно-индикационные исследования. Определение степени загрязнения атмосферы, воды, грунтов и почв с использованием экспресс методов. Выявление опасных природных и природно-техногенных процессов и явлений, их характеристик, масштабов и продолжительности воздействия. Проведение диагностики технического состояния газопровода.
Анализ и обработка  информации	Камеральная обработка материалов диагностики	Расчет остаточного ресурса газопровода. Расчет риска эксплуатации газопровода. Составление результирующих тематических карт. Оценка геоэкологического состояния зоны воздействия газопровода. Оценка технического состояния газопровода. Составления отчета, выдача заключений и рекомендаций.