Аварийные ситуации при разрывах нефтепроводов

Анализ причин аварий на нефтесборных (выкидных) и магистральных нефтепроводах показывает, что, помимо нарушений технологического режима, при­чиной разрывов трубопроводов являются интенсивные волновые процессы (гид­роудары), вызванные изменением режима перекачки (включение и выключение насосных агрегатов, аварийное отключение электропитания). Опасность разры­вов возрастает при прохождении нефтепроводов по пересеченной местности.

Источником аварийных ситуаций являются также водоводные системы закачки послесепарационной воды в пласт.

На каждом добывающем предприятии имеется несколько кустовых насос­ных станций, работающих одновременно и обеспечивающих рабочее давле­ние в системе закачки до 20 МПа. Взаимовлияние волновых процессов в по­добной трубопроводной системе с распределенными источниками возмущений приводит к двукратному возрастанию давления в узлах колебаний, что вызывает разрыв линейной части трубопровода и утечку жидкости в ОС.

В настоящее время не существует эффективных средств защиты трубопроводных систем высокого давления от аварийных ситуаций.

По статистике аварийных ситуаций на объектах нефтяной промышленнос­ти последствиями этих аварий являются разрушения объектов производства в результате взрывов и пожаров, человеческие жертвы в результате действия удар­ной волны, теплового излучения и загазованности, загрязнение окружающей среды в результате разлива жидкости и истечения газа.

В качестве примера рассмотрим наиболее типичную аварийную ситуацию, возникающую в процессе эксплуатации объектов и сооружений промысла: прорыв нефтегазосборного трубопровода и межпромыслового нефтегазопровода диаметром 150 и 300 мм соответственно.

Исходя из практических данных определено, что при эксплуатации промысловых трубопроводов основными причинами отказов являются:

1) внутренняя коррозия;

2) механические повреждения;

3) строительный брак;

4) нарушение технологического режима.

Аварийные ситуации, возможные в процессе эксплуатации трубопроводов, систем сбора и транспортировки нефти и газа, целесообразно рассмотреть для следующих наиболее типичных условий:

- с изливом нефти через круглое отверстие диаметром 6 и 10 мм на нефтегазосборном и межпромысловом трубопроводах;

- с полным порывом нефтегазосборного трубопровода диаметром 150 мм и межпромыслового трубопровода диаметром 300 мм.

При выполнении расчетов были сделаны следующие допущения:

1) при порыве в теле трубы образуется круглое отверстие определенного диаметра;

2) давление в трубопроводе после порыва не изменяется, давление среды, куда истекает флюид, равно атмосферному;

3) истечение считается остановленным в момент снятия рабочего давления в трубопроводе;

3) излив нефти (жидкости) за счет наличия геодезического напора не учитывается.

Расход жидкости через предполагаемое отверстие в теле трубы рассчитыва­ется в соответствии с "Методикой оценки ущерба от отказов трубопроводов промыслового сбора нефти" РД 39-069-91. Результаты расчета приведены в табл. 5.50.

Расчет размеров аварийных зон в рассмотренных ситуациях выполнен с использованием "Пособия по оценке опасности, связанной с возможными авари­ями при производстве, хранении, использовании и транспортировке больших количеств пожароопасных, взрывоопасных и токсичных веществ".

Транспортируемая по нефтесборным трубопроводам нефть рассматривает­ся как горючая жидкость (класс А).

Возможны следующие варианты развития событий:

1) сценарий А, - пожар разлития, горение вещества разлития, испаряюще­гося с поверхности жидкости. Зоны поражения имеют форму концент­рических кругов, их центр совпадает с источником воздействия. Радиус зоны зависит от площади возможного разлития;

2) сценарий А₂ - взрыв газового облака, характеризуется возникновением ударной волны при сгорании его капель в воздухе. Зона безвозвратного поражения имеет форму прямоугольника с источником воздействия на границе зоны. Зона санитарного поражения имеет форму круга, центр которого совпадает с центром зоны безвозвратного поражения.

Таблица 5.50 - Характеристика аварийных разливов нефти и газа

Из анализа рассмотренных ситуаций следует, что наиболее опасной аварией является полный разрыв межпромыслового нефтегазопровода (d=300 мм; возникновением пожара разлития. В этом случае радиус зоны безвозвратного поражения составит 60 м, зоны санитарного поражения - 222 м.

При порыве межпромыслового нефтегазопровода (d = 300 мм) как вариант развития аварии рассмотрен сценарий А₁ - образование облака токсичного газа (сероводорода).

Зоны поражения имеют форму прямоугольника, источник воздействия расположен на границе зон. Зона безвозвратного поражения имеет размеры 19,1x4,3 м, зона санитарного поражения - 235,9x34,8 м. Населенные пункты а определенных расчетами аварийных зонах по трассам внутрипромысловых и межпромысловых трубопроводов отсутствовали. Результаты расчетов последствий возможных аварий представлены в табл. 5.51.

Таблица 5.51 - Последствия возможных аварийных ситуаций в процессе эксплуатации трубопроводов