USD ЦБ — 57,59 +0,16
EUR ЦБ — 68,08 +0,35
Brent — 57,57 −1,08%
четверг 19 октября 14:06

Наука и технологии // Экология

Метод оценки риска при эксплуатации противовыбросового оборудования с помощью дерева отказов

23 апреля 2015 г., 10:51Светлана Ксандопуло директор института техносферной безопасности Кубанского государственного технологического университета, д.т.н., профессор, Сергей Маринин профессор Кубанского государственного технологического университета, к.т.н., Леон Пашинян, доц2735

Одним из решающих факторов предотвращения перехода газонефтяного проявления в открытый фонтан является применение эффективного противовыбросового оборудования для уменьшения риска аварий, связанных с выбросом и фонтанированием. Цель установки противовыбросового оборудования - создать повышенную надежность над устьем скважины. На сегодняшний день весьма остро стоит задача снижения риска возможных аварий при эксплуатации противовыбросового оборудования (ПВО) до социально приемлемого уровня. При эксплуатации ПВО важная роль должна отводиться прогнозированию угроз и различного рода опасностей, анализу возможных аварийных ситуаций, оценке риска техногенных аварий [1].

Результаты подобного анализа опасностей и оценки риска техногенных аварий включаются в целый ряд документов, например в соответствующий раздел декларации промышленной безопасности. Причем в последнее время, в свете возросшего внимания к обеспечению техногенной безопасности, актуальной является задача повышения качества этих документов, а, следовательно, повышения качества проводимого анализа риска [2].

Одним из методов, позволяющих провести наиболее достоверную оценку и анализ возможного риска, является метод "дерева отказов", представляющий собой форму упорядоченного графического представления логико-вероятностной связи случайных событий (нарушений, отказов, ошибок и т.д.), приводящих к реализации конечного нежелательного события ("верхнее событие").

Главное преимущество дерева отказов (по сравнению с другими методами) заключается в том, что анализ ограничивается выявлением только тех элементов системы и событий, которые приводят к данному конкретному отказу системы или аварии. Проведение анализа риска в процессе проектирования ПВО с помощью метода «дерево отказов», даёт возможность выявить участки системы с наибольшей вероятностью отказа оборудования, а, следовательно, и возможность влиять на показатели риска, путем принятия соответствующих решений и мер именно там, где система наиболее уязвима.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что качество анализа риска повышается, но метод «дерева отказов» требует от исследователя полного и глубокого понимания функционирования системы и характера возможных отказов её элементов. В то же время, увеличение детальности рассматриваемой инфраструктуры приводит к геометрическому увеличению числа влияющих событий. Именно поэтому реализация метода требует значительных затрат средств и времени.

В условиях сжатых сроков проектирования, в процессе анализа риска при построении «дерева отказов» совершается множество ошибок, таких как:

  • несоответствие «дерева отказов» иерархической структуре системы;
  • упущение существенных факторов и придание избыточного веса несущественным;
  • введение ложных операторов не несущих смысловой нагрузки, но участвующих в расчете;
  • рассмотрение отказов, не влияющих на безопасность оборудования;
  • некорректное использование логических символов;
  • некорректное использование статистических данных.

В данной работе объектом исследования является комплекс противовыбросового оборудования, устанавливаемый на типовой буровой установке.

Противовыбросовое оборудование представляет собой комплекс, состоящий из сборки превенторов, манифольда и станции гидравлического управления превенторами. В связи с этим, в целях оптимизации процесса анализа потенциальных опасностей опасного производственного объекта, необходимо создание базы типовых «деревьев отказов» для разных технических единиц ПВО, применяемого при бурении нефтяных и газовых скважин.

Перечень типового противовыбросового оборудования, учитываемого при анализе риска, приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Перечень типового противовыбросового оборудования

Наименование оборудования

Назначение (в зависимости от типа

и выполняемых функций)

Превенторы плашечные

- герметизация устья нефтяных и газовых скважин в процессе их строительства и ремонта;

- циркуляция бурового раствора с созданием регулируемого противодавления на забой;

- спуск-подъем колонны БТ при герметизированном устье;

- удержание плашками колонны труб;

- фиксация плашек в закрытом положении;

-расхаживание в пределах гладкой части колонны труб

Превенторы кольцевые

- герметизация устья скважины при наличии или отсутствии колонны труб.

Превенторы вращающиеся

- автоматическая герметизация устья скважины вокруг любой части бурильной колонны и НКТ при вращении и т.д.

Гидравлическая станция управления превенторами

- оперативное управление гидроприводными составными частями оборудования.

Манифольд

-обвязка превенторов с целью воздействия на скважину.

Разрабатываемая база представляет собой структурированный архив деревьев отказа для оборудования, наиболее часто встречающегося при проектировании ПВО (см. рис. 1). Наличие базы позволит ускорить процесс построения «дерева отказов»: при проведении анализа риска на проектируемых объектах с типовым оборудованием, используя шаблон, можно лишь корректировать «ветви» и события с учетом специфики аппарата, для которого строится новое« дерево отказа».

Рис. 1. Архив деревьев отказа для противовыбросового оборудования

Построение и редактирование типовых деревьев отказа осуществляется при помощи программных средств экспертного моделирования промышленных аварий и оценки риска, реализованных в программном комплексе РизЭкс-2

Блок «Риск» исследовательского комплекса «РизЭкс - 2» включает в себя модули:

1. Модуль «Дерево отказов» позволяет проводить автоматизированное построение «деревьев отказов» с расчетом вероятности входящих в него событий, выделение и анализ «минимальных аварийных сочетаний» и «минимальных проходных сочетаний» в «дереве отказов»; выполнять на основе этого анализа поиск решений для снижения вероятности возникновения аварий с оптимизацией затрат на достижение этой цели. Модуль имеет встроенную библиотеку стандартных «деревьев отказов», которые возможно редактировать с учетом особенностей объекта анализа. Возможно пополнение этой библиотеки пользователем с созданием новых стандартных «деревьев отказов».

Модуль позволяет производить автоматически «раскрой» «дерева отказов» с графическим представлением его на необходимом количестве страниц, с последующей их распечаткой в отчет.

2. Модуль «База данных по надежности» имеет 5 разделов: оборудование; арматура и трубопроводы; контрольно-измерительные приборы и автоматика, системы противоаварийной защиты; персонал. Каждый раздел имеет от 6 до 11 подразделов. Всего база содержит данные о вероятности отказа для »1500 элементов технологических систем. База содержит как данные, полученные на основании обработки статистической информации об эксплуатационной надежности отдельных промышленных предприятий, так и содержащиеся в научно-технической и справочной литературе, в нормативной и технической документации. База позволяет производить обработку информации об отказах в процессе эксплуатации и пополнять базу данных. Информация базы данных используется как исходная информация о вероятности элементарных событий в «дереве отказов», в расчетах вероятности промежуточных и конечных событий в «деревьях отказов» и при их анализе.

Вид рабочего окна модуля «Дерево отказов» исследовательского комплекса «РизЭкс - 2» приведен на рис. 2.

Литература

  1. Аванесов В.С., Александров А.Б. и др. Анализ аварий и несчастных случаев в нефтегазовом комплексе России: учебное пособие. Под ред. Прусенко Б.Е., Мартынюка В.Ф. 2002, 309 с.
  2. 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. Вестник ассоциации буровых подрядчиков, №4, 2012, с. 27-32.

Комментарии

Пока нет комментариев.

Написать комментарий


Neftegaz.RU context