Главная » 2014»Сентябрь»4 » Скачать Обеспечение безопасности объектов нефтегазового комплекса на основе специализированных геоинформационных технологий. Ларионов, бесплатно
7:14 AM
Скачать Обеспечение безопасности объектов нефтегазового комплекса на основе специализированных геоинформационных технологий. Ларионов, бесплатно
Обеспечение безопасности объектов нефтегазового комплекса на основе специализированных геоинформационных технологий
Диссертация
Автор: Ларионов, Валерий Иванович
Название: Обеспечение безопасности объектов нефтегазового комплекса на основе специализированных геоинформационных технологий
Справка: Ларионов, Валерий Иванович. Обеспечение безопасности объектов нефтегазового комплекса на основе специализированных геоинформационных технологий : диссертация доктора технических наук : 05.26.03 Уфа, 2004 273 c. : 71 05-5/621
Объем: 273 стр.
Информация: Уфа, 2004
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ И ОЦЕНКИ РИСКА НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
11 Методы прогнозирования последствий аварий на объектах нефтегазового комплекса
12 Анализ методических подходов к оценке риска 24 Выводы по главе
Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЕДИНОЙ МЕТОДИЧЕСКОЙ БАЗЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ПОСЛЕДСТВИЙ ЧС
21 Модели воздействий
22 Законы разрушения сооружений и поражения людей
23 Основы методики прогнозирования объемов разрушений на площадных и линейных объектах
24 Основы методики прогнозирования количества пострадавших людей
25 Методология оценки рисков 60 Выводы по главе
Глава 3 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
31 Общие требования к разработке специализированной ГИС
32 Требования к структуре и содержанию базы данных
321 Требования к картографической информации
322 Требования к семантической информации
323 Система управления базой данных
33 Требования к расчетно-аналитическому блоку
331 Структура расчетно-аналитического блока
332 Детальность математических моделей
333 Сопряжение математических моделей и баз данных
34 Интерфейс специализированной ГИС и методические подходы к тематическому картографированию
341 Интерфейс специализированной ГИС
342 Методические подходы к тематическому картографированию
Выводы по главе
Глава 41МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ КОМПЛЕКСНОГО РИСКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
41 Методы оценки индивидуального риска при авариях непосредственно на объектах
411 Модели воздействия с учетом дрейфа взрывоопасного облака
412 Законы разрушения зданий и поражения людей при авариях со взрывом
413 Процедуры оценки риска на взрывоопасном объекте
42 Методы оценки индивидуального риска при авариях на рядом расположенных опасных объектах
421 Оценка индивидуального риска на химически опасных объектах (ХОО)
422 Оценка индивидуального риска на радиационно-опасных объектах
43 Методы оценки индивидуального риска от опасностей природного характера
431 Модели сейсмического воздействия
432 Законы разрушения зданий и поражения людей при землетрясениях
433 Процедуры оценки риска и объемов разрушений при землетрясениях
434 Методические подходы к оценке последствий сейсмического воздействия на объекты нефтегазового комплекса
435 Оценка индивидуального риска от ураганов и сильных ветров
44 Комплексная оценка индивидуального риска в чрезвычайных ситуациях и концептуальные подходы к оценке уровней приемлемого риска
441 Комплексная оценка индивидуального риска в ЧС
442 Концептуальные подходы к оценке уровней приемлемого риска
Выводы по главе
Глава 5 МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА СУШЕ И МАЛЫХ РЕКАХ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
51 Математические модели аварийного процесса
511 Напорный режим 1 в
512 Безнапорный режим
52 Убывание нефти за счет фильтрации в грунт и испарения
53 Реализация модели аварийного разлива с использованием
531 Укрупненный алгоритм (блок-схема) моделирования 17о
532 Цифровая топографыческая модель местности \
533 Имитационное моделирование разливов нефти с использованием ГИС
534 Эксперименты с моделированием разливов \
535 Загрязнение берегов при распространении нефти на малых реках
Выводы по главе
Глава 6 МЕТОДОЛОГИЯ РАСЧЕТА СИЛ И СРЕДСТВ И ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
61 Расчет сил и средств ликвидации аварийного разлива нефти на суше
62 Расчет сил и средств спасения пострадавших в чрезвычайных ситуациях
63 Методические основы оценки эффективности мероприятий по повышению безопасности объектов нефтегазового комплекса
631 Критерии оценки эффективности вариантов снижения ущерба объектам, зданиям и сооружениям
632 Критерии оценки и эффективности вариантов защиты персонала и населения
633 Многокритериальные задачи 208 Выводы по главе
Глава 7 ОПЫТ ЗОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА ПО РИСКУ И МОДЕЛИРОВАНИЮ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ
71 Оценка индивидуального риска для персонала магистральных нефтепроводов
711 Каспийский трубопровод Тенгиз (Казахстан) -Новороссийск (Россия)
712 Балтийский трубопровод Ярославль - Кириши
Приморск
72 Оценка индивидуального риска для персонала Очаковской базы по реализации газа и вблизи расположенного населения (г Москва)
73 Оценка индивидуального риска и эффективности мероприятий по повышению безопасности на автозаправочных станциях г Москвы
74 Моделирование аварийных разливов нефти
741 Объекты нефтедобычи OA О «АНК «Башнефть»
742 Сахалинский магистральный нефтепровод (Сахалин-!)
743 Восточно-Тихоокеанская нефтепроводная система 245 Выводы по главе
Введение:
Увеличение количества и расширение масштабов чрезвычайных ситуаций« природного и техногенного характера, влеку щих значительные материальные и людские потери; - подчеркивается' в Концепции национальной; безопасности РФ, - делает крайне актуальной; проблему обеспечения? национальной: безопасности в природно-техногенной и экологической сферах» [11]!
Проблемы безопасности на объектах нефтегазового комплекса имеют особое значение. Они? связаны, с физико-химическими: свойствами углеводородных веществ, приводящими к их возгоранию или взрыву в случае аварий.
В настоящее время на предприятиях нефтяной и газовой!промышленности находятся- в эксплуатации более 214 тыс. км магистральных трубопроводов, 350 тыс. км; промысловых трубопроводов, 800 компрессорных: и нефтеперекачивающих станций [12].
Основное развитие системы магистральных трубопроводов, транспортирующих жидкие и газообразные углеводороды, пришлось* на-1960 -1970-е годы. При сложившейся практике их эксплуатации; замены и ремонта на начало 1995 г. 29% нефтепроводов России! составляли трубопроводы: возрастного; интервала 20-30 лет и 26 % - более 30 лет. К 2000 г. доля? нефтепроводов возрастом более 20 лет достигла! 73 %, а более 30 лет - 41 %. Существующая? сеть нефтепродуктопроводов к настоящему времени в значительной мере выработала свой ресурс - ее износ составляет 63 %, а почти 5 тыс; км, или 32 % от общей* протяженности, требуют,замены полностью [12].
В связи с увеличением объемов добычи нефти и газа? многократно возрастает степень опасности в районах, добычи« и транспортировки энергоресурсов:
В целях обеспечения безопасности населения и территорий 21 августа: 2000 г. и 15 апреля 2002 г. Правительством Российской; Федерации» были приняты Постановления5 № 613 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти» и №240 «О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации».
Кроме того, дополнительно к декларированию промышленной безопасности опасных производственных объектов [21] в системе нормативных документе в в строительстве введен за п оследнее время в действие свод прав и л СП 11-107-98 и СП 11-113-2002, регламентирующих разработку «Инженерно-технических мероприятий гражданской обороны. Мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций» на этапах обоснования инвестиций и проектов строительства.
Свод правил обязывает проводить анализ риска и разрабатывать решения по инженерно-техническими мероприятиям предупреждения чрезвычайных ситуаций (ЧС) в результате возможных аварий на объектах строительства, на рядом расположенных потенциально опасных объектах и стихийных бедствий.
Изучению отрицательного воздействия на окружающую среду опасных объектов и природных процессов, разработке методов оценки риска и обоснованию мероприятий по уменьшению негативных последствий опасных воздействий посвящены работы отечественных ученых Акимова В; А., Брушлинского H.H., Гумерова А.Г., Гумерова P.C., Елохина А.Н., Зайнулина P.C., Идрисова Р.Х., Измалкова В.И., Копылова Н.П., Котляревского В.А., Коффа Г Л., Корольченко А.Я:, Лисанова М.В., Махутова H.A., Мишуева A.B., Печеркина A.C., Рагозина А.Л., Шебеко Ю.Н., Швыряева A.A. и др.
Вопросам оценки последствий ЧС природного и техногенного характера посвящены работы ряда зарубежных ученых, таких как В. Маршал, А. Смолка, X. Шах, Г. Тидеман, Ш. Суехиро, Чен Йонг, Шавез, Шибата и др.
Цель исследования - повышение безопасности объектов нефтегазового комплекса (НТК) на основе создания единой научно-методической базы комплексной оценки рисков с учетом техногенных и природных опасностей с применением геоинформационных технологий.
В диссертационной; работе поставлена и решена научная проблема, состоящая в создании единой научно-методической базы комплексной оценки рисков с учетом техногенных и: природных опасностей на объектах нефтегазового комплекса с применением геоинформационных технологий, что способствует повышению их безопасности. Основные задачи исследования:
Оценить современные: методы! прогнозирования; последствий аварий; анализа риска и повышения безопасности нефтегазового комплекса. Разработать теоретические основы единой методической! базы прогнозирования! последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) и< оценки: рисков объектов нефтегазового комплекса;
• Создать методические: основы! разработки специализированной географической! информационною системы (ГИС) для? моделирования. техногенных и ?природных опасностей;
• Разработать методологию комплексной; оценки рисков на объектах нефтегазового комплекса с применением ГИС-технологий.
• Разработать методы!моделирования аварийных разливов нефти на суше и малых реках с применением ГИС-технологий;
• Разработать методологию расчета сил и средств; аварийно-спасательных: работ и методологию оценки эффективности- мероприятий по обеспечению безопасности на объектах нефтегазового комплекса. Объектом исследования«являются элементы риска - люди, линейные и площадные объекты НТК, здания и сооружения.
Предметом исследования} является? методология; повышения безопасности! объектов НТК на основе оценки? техногенных: и природных опасностей и управления рисками:
Научная новизна заключается в следующем.
• Предложены закономерности, учитывающие; степень, воздействия опасностей: техногенного и природного характера и сопротивление элементами риска опасным воздействиям; которые позволили разработать теоретические основы единой методической базы комплексной оценки рисков.
• Обоснованы методические требования к разработке специализированной ГИС для моделирования техногенных и природных опасностей и комплексной оценки рисков на объектах НТК.
• На основании единой методической базы комплексной оценки риска разработаны методы оценки риска с применением ГИС-технологий, учитывающие аварии непосредственно на объектах НТК, на рядом расположенных объектах и природные опасности.
• Разработана методика моделирования аварийных разливов нефти на суше, учитывающая напорный режим истечения, безнапорный режим растекания продукта, процессы фильтрации в грунт, испарения в атмосферу и основанная на применения ГИС-технологий.
• Создана методология оценки эффективности мероприятий по обеспечению безопасности объектов НТК с применением ГИС-технологий, основывающаяся на теории рисков.
• Разработана методология расчета сил и средств аварийно-спасательных работ для объектов НТК на основе ожидаемого ущерба от воздействия опасностей техногенного и природного характера.
Методы исследования
Поставленные задачи решались методом математического моделирования теории вероятностей и системного анализа.
Значимость для практики заключается в разработке моделей, алгоритмов, программных средств и методик по обеспечению безопасности, применяемых при разработке проектной документации и оценке риска возможных аварий на эксплуатируемых объектах НТК.
Часть исследований, представленных автором в диссертации, использована при создании и внедрении системы мониторинга и прогнозирования катастроф и стихийных бедствий в РФ. За создание и внедрение этой системы автор удостоен премии правительства Российской Федерации в области науки и техники.
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы (методологии, модели, алгоритмы, программное обеспечение и методики) использовались при разработке разделов ИТМ ГОЧС проектов строительства магистральных нефтепроводов: Каспийского трубопровода Тенгиз (Казахстан) - Новороссийск (Россия); Балтийского трубопровода (БТС) Ярославль -Приморск и газопровода Починки-Изобильное на территории Ставропольского края и Волгоградской области, а также при разработке ИТМ ГОЧС на этапе инвестиций: «Россия - Китай» и «Восточная Сибирь - Дальний Восток».
Материалы исследований использованы при разработке ИТМ ГОЧС реконструируемых объектов: нефтебазы и нефтеналивного причала в г. Туапсе; нефтебазы в Приморске.
Предложенное методическое обеспечение использовалось для разработки планов ликвидации аварийных разливов нефти для магистральных нефтепроводов: Каспийского трубопровода Тенгиз (Казахстан) - Новороссийск (Россия); Сахалин I (Оха - Де Кастро); Сахалин II (Оха - Анива), а также объектов нефтедобычи девяти НГДУ ОАО «АНК «Башнефть».
Результаты диссертационной работы применялись для анализа риска при возможных авариях на автозаправочных станциях и крупной Очаковской базе сжиженных газов (г. Москва).
Отдельные результаты исследований отражены в учебниках и учебных пособиях, положены в основу лекционных курсов «Теоретические основы реагирования на чрезвычайные ситуации», «Повышение безопасности объектов экономики» и «Инженерная защита населения и территорий», читаемых на факультете гражданской обороны Военно-инженерного университета МО РФ (г. Москва).
Результаты исследований использованы при разработке автоматизированной системы по мониторингу опасностей и прогнозированию
ЧС, включая аварии на пожаровзрывоопасных объектах и разливы нефти и нефтепродуктов, для МЧС по Московской области.
Отдельные результаты исследований, представленные в диссертационной работе, реализованы в Федеральных целевых программах «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф», 1990 -1995 гг.; «Развитие Федеральной системы сейсмологических наблюдений на 1995 - 2000 гг.»; «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2005 г.».
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования многократно докладывались на всероссийских и международных научных конференциях, симпозиумах и семинарах, включая:
Международную конференцию по уменьшению последствий природных катастроф, Каир, Египет, 1996;
Межрегиональную научно-практическую конференцию «Научно-технические и организационные проблемы целевой программы «Сейсмобезопасность территории Кузбасса»», Кемерово, 1997;
8-ую Международную конференцию по динамике грунтов и сейсмостойкому строительству, Стамбул, Турция, 1997;
29-ую Генеральную Ассамблею Международной Ассоциации сейсмологии и физики земных недр, Салоники, Греция, 1997;
Международную выставку «АТЭС-98», Куала-Лумпур, Малайзия, 1998;
3-ю Национальную конференцию по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию, Сочи, 1999;
9-ую Международную конференцию по динамике грунтов и сейсмостойкому строительству, Берген, Норвегия, 1997;
6-ую ежегодную конференцию Международного общества по управлению ЧС, Дельф, 1999;
Международный семинар по анализу и управлению риском, Санкт-Петербург, 1999;
24-ую Генеральную Ассамблею Европейского Геофизического Общества, Гаага, Голландия, 1999;
Генеральную Ассамблею Международного Союза по Геофизике, Геологии, Бирмингем, Англия, 1999;
21-ый симпозиум, по управлению данными для урбанизированных территорий, Венеция, Италия, 1999;
Международную конференцию «Горные регионы Центральной Азии. Проблемы устойчивого развития», Душанбе, 1999;
12-ую Всемирную конференцию по инженерной сейсмологии и сейсмостойкому строительству, Окленд, Новая Зеландия, 2000;
25-ую Генеральную Ассамблею Европейского Геофизического Общества, Ницца, Франция, 2000;
Международную конференцию «Глобальная информационная сеть по катастрофам», Анкара, Турция, 2000;
Конференцию «Безопасность нефтегазового комплекса», Москва, 2000;
Международный симпозиум «Влияние сейсмической опасности на! трубопроводные системы в Закавказском и Каспийском регионах», Москва, 2000;
8-ую ежегодную конференцию Международного общества по управлению ЧС, Осло, 2001;
Международное рабочее совещание по управлению последствиями катастроф, Рестон, 2001;
Международный симпозиум «Информационные технологии для управления последствиями катастроф», Кобе, 2001;
VII Ежегодную конференцию Consistent Software, секция «Геоинформационные системы», Москва, Россия, 2002;
Семинар Гостехнадзора «Об опыте декларирования промышленной безопасности и развитии методов оценки риска опасных производственных объектов», 24-25 сентября 2002 г., г. Москва;
Пятую Всероссийскую конференцию "Оценка и управление природными рисками" (Риск - 2003), г. Москва, 26-27 марта 2003;
10-ую ежегодную конференцию Международного общества по управлению ЧС, София Антиполис, Франция, 3-6 июня 2003;
Всероссийскую научно-практическую конференцию «Стратегические риски чрезвычайных ситуаций: оценка и прогноз», Москва, 15-16 апреля 2003;
Семинар по теме «О новых требованиях по предупреждению ЧС на ПОО и объектах жизнеобеспечения. Проблемы оценки риска, декларирование безопасности, страхование ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасных объектов », Москва, 7-9 октября 2003 г.;
Международную Ежегодную конференцию Глобальной Информационной Сети по Катастрофам, Вашингтон, США, март 2004;
Круглый стол на тему: «Управление рисками в природно-техногенной сфере» в рамках выставки «Перспективные технологии XXI века» Москва, 20 мая, 2004.
Публикации
Основное содержание диссертации изложено в монографии «Методология повышения безопасности объектов хранения и транспортировки нефтепродуктов с применением ГИС-технологий», учебнике «Оперативное прогнозирование инженерной обстановки» (кн. 2) и учебном пособии «Теоретические основы реагирования на чрезвычайные ситуации (кн. I и 2).
В целом в рамках рассматриваемой области исследований автором лично и в соавторстве подготовлено более 100 научных работ, в том числе 21 самостоятельно. Во многих учебных пособиях, учебниках, книгах и монографиях автору принадлежит часть, используемая в данной диссертации.
Часть результатов исследований, представленных автором диссертации, использована при создании и внедрении системы мониторинга и прогнозирования катастроф и стихийных бедствий в РФ. За создание и внедрение этой системы автор удостоен премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники.
ГЛЛВЛ 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ И ОЦЕНКИ РИСКА НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
На территории Российской Федерации сохраняются высокий уровень техногенной и природной опасности и тенденция роста количества и масштабов ЧС, при этом более половины населения России проживает в условиях повышенного риска, вызванного угрозой ЧС различного характера [11]. В нашей стране, как и в других странах мира, после крупных природных и техногенных катастроф последних лет заметно повысилось осознание опасности, предпринимаются конкретные шаги по улучшению стратегии реагирования на ЧС.
К числу техногенных ЧС относятся аварии в нефтегазовом комплексе — аварии на трубопроводном транспорте, на объектах хранения и переработки жидких углеводородов. В настоящее время на предприятиях нефтяной и газовой промышленности находятся в эксплуатации более 214 тыс. км магистральных трубопроводов, 350 тыс. км промысловых трубопроводов, 800 компрессорных и нефтеперекачивающих станций [12]. Основное развитие системы магистральных трубопроводов, транспортирующих жидкие и газообразные углеводороды, пришлось на 1960 - 1970-е годы.
Статистика в области добычи и транспортировки нефти показывает, что к 2000 г. доля нефтепроводов возрастом более 20 лет достигла 73 %, а более 30 лет-41 %. Существующая сеть нефтепродуктопроводов к настоящему времени в значительной мере выработала свой ресурс - ее износ составляет 63 %, а почти 5 тыс. км, или 32 % от общей протяженности, требуют замены полностью [12]. Поэтому аварийность на промысловых и магистральных нефтепродуктопроводах остается высокой.
Экономический ущерб от порывов на нефтепроводах и затрат на ликвидацию последствий в среднем составляет 2 млн руб. на одну аварию.
Убытки от повреждений эксплуатируемых магистральных нефте- и газопроводов исчисляются миллиардами рублей [12].
Расширение в последние годы в России объемов как нефтедобычи, так и экспорта нефти определяет высокую значимость этой отрасли промышленности. В то же время повышаются и требования к вопросам безопасной эксплуатации нефтепроводов, все больше внимания уделяется вопросам предупреждения аварий, а в случае возникновения таковых — своевременной локализации и ликвидации нефтяных загрязнений. Правительством Российской Федерации в 2000-2002 гг. принят ряд соответствующих постановлений, разработаны и утверждены правила, напрямую касающиеся организации мероприятий по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.
