Производственная безопасность цеха подготовки и перекачки нефти

Страницы:   1   2   3

---

СОДЕРЖАНИЕ

 

• Введение.
• 1. Литературный обзор
• 1.1. Характеристика используемого сырья и продукции, получаемой из нефти
• 1.2. Процесс добычи и подготовки нефти к переработке
• 2. Технологическая часть
• 2.1. Характеристика исследуемого объекта
• 2.2. Организация работ по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций
• 2.2.1. Опасности в техносфере
• 2.2.2. Предупреждение чрезвычайных ситуаций
• 2.2.3. Профилактика чрезвычайных ситуаций
• 2.2.4.Системы обеспечения безопасности при реализации экономических и инфраструктурных проектов
• 2.3. Определение возможных сценариев возникновения и развития аварийных ситуаций
• 2.3.1. Краткое описание технологического процесса
• 2.3.2. Перечень факторов и основных возможных причин, способствующих возникновению и развитию аварий
• 2.3.3. Определение возможных сценариев возникновения и развития аварийных ситуаций
• 2.3.4. Определение вероятности реализации аварийных ситуаций
• 2.3.5.Наиболее вероятные сценарии чрезвычайных ситуаций
• 2.3.6. Количество опасных веществ, участвующих в создании поражающих факторов для наиболее опасных и вероятных сценариев аварийных ситуаций
• 2.3.7. Размеры зон действия поражающих факторов
• Заключение
• Список использованных источников

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Производственный процесс по добыче нефти – это стабильный фактор опасности, а также предшествующий элемент возможных аварий. Здесь собирается не только большое количество энергии, но и вредных компонентов – углеводородов нефти. Все это, несомненно, влияет на состояние экологии и появление чрезвычайных ситуаций в мире там, где осуществляется добыча нефти.

Актуальность темы данной работы сложно переоценить. Дело в том, что каждое предприятие, ценящее свою репутацию, ставит перед собой определенные цели. Среди них в первую очередь необходимо отметить: обеспечение безопасности персонала, снижение травматизма, профессиональных заболеваний, предотвращение аварий. Большое внимание уделяется профилактическим работам, которые направлены на недопущение ситуаций, влекущие за собой масштабные аварии.

Цель работы – провести анализ производственной безопасности цеха подготовки и перекачки нефти (ЦППН) Тевлинско–Русскинского месторождения и предложить мероприятия по обеспечению безопасности.

Исходя из поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• рассмотреть теоретические вопросы обеспечения безопасности на опасных производственных объектах;
• провести анализ обеспечения производственной безопасности на ЦППН Тевлинско–Русскинского месторождения;
• предложить мероприятия по обеспечению безопасности на месторождении.

Объект исследования – ЦППН Тевлинско–Русскинское месторождение.

 

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Характеристика используемого сырья и продукции, получаемой из нефти

 

Нефть – это вязкая жидкость маслянистой консистенции, которая имеет светло–коричневый оттенок. Вещество обладает особым запахом, низкой степенью флуоресценции. Нефть считается сложным химическим компонентом, который состоит из нафтеновых, метановых и ароматических групп углеводородов. Главными составляющими нефти являются: углеводороды (примерно 98 %), примеси – 2 %. Углеводороды подразделяются на четыре класса [10]:

• алкены или парафины – примерно 90 % от всего состава, это вещества, устойчивые молекулы которого выражаются разветвленной или прямой цепью атомов водорода, максимально летучий парафин растворяется в воде;
• циклопарафин – примерно от 30 до 60 % от всего состава, это насыщенное соединение имеет до шести атомов в кольце, в нефти есть циклопентан, а также циклогексан, прочие соединения данной группы, они устойчивы к различным средам, а также не растворяются в биологической среде;
• углеводороды ароматического типа – примерно 40 % в общем составе, это насыщенные бензоловые соединения, которые имеют на шесть атомов углерода в кольце меньше, чем циклопарафины, в нефти имеются разные летучие соединения, которые содержат только одну молекулу, она имеет форму одинарного кольца, также в веществе имеются бициклические и полициклические составляющие;
• олефины составляют примерно 10 % от общего количества, это
  нециклические ненасыщенные соединения, которые имеют два или один атом водорода возле молекулы углерода, цепь – прямая или разветвленная.

Та или иная нефть отличается по составу. Все зависит от месторождения вещества. Тем не менее, во всех видах имеется различное количество таких классов углеродов: гидроароматические и алифатические углероды [7].

Если рассматривать состав нефти, то кроме углерода в ней есть сернистые, кислородные и азотистые соединения. Очень часто эти примеси содержатся в значительном количестве.

Месторождения нефти находятся в трещиноватых или пористых горных породах. Как правило, нефть добывают с глубины от 1,2 до 2,0 километра, а также больше.

Принято различать легкую нефть с плотностью от 0,63 до 0,84 г/см³, среднюю нефть с плотностью от 0,84 до 0,86 г/см³, а также тяжелую нефть с плотностью от 0,86 до 1,06 г/см³) [25]. Закипает вещество при температуре более 28 ⁰С. В пределе от 28 до 60 ⁰С нефть застывает [15].

Довольно ценным сырьем считается нефть при получении качественных видов моторного топлива. Существует несколько видов нефти по составу. Это нафтеновая, парафинистая, ароматическая, серная и прочие виды нефти. В виду того, что нефть является смесью углеродов, имеющих разную молекулярную массу, температуру кипения, то при перегонке нефть делится на несколько фракций. В результате получают петролейный эфир, лигроин, бензин, керосин и газойль. Все это относится к светлым видам нефтепродуктов [17].

В качестве автомобильного и авиационного топлива в большом количестве используется бензин. Для того или иного бензина основным показателем является детонационная степень. Детонация – это сгорание при взрыве, которое вызывается высокой температурой. Она возникает при создании высокого давления газовой смеси [12]. Парафины нормального строения обладают самой малой стойкостью к детонации. Непредельные, разветвленные углеводороды больше всего склонны к детонации. Если рассматривать бензин, который получают из нефти, то он имеет сравнительно низкую степень детонации, низкое октановое число. Использование особых методов переработки нефти позволяет получить бензин с высоким октановым числом [16].

В дизельных двигателях используется топливо – лигроин. Кроме того, лигроин – это растворитель, который применяют в лакокрасочном производстве. В основном лигроин перерабатывают в бензин [19].

Тракторные и реактивные двигатели работают на керосине. В быту тоже используется данное вещество.

Газойль применяется как горючее в дизельном двигателе.

Мазут – это вещество, которое получается после выделения из нефти светлых продуктов. Потом мазут используют для создания смазочных материалов. В современных котлах мазут применяется как топливо [8, 24].

Солярка применяется как топливо для двигателей.

Из нефти получают нелетучую темную жидкость – гудрон. Как только она частично окисляется, то используется для получения асфальта [20].

Парафин получают при переработке некоторых видов твердой нефти. При смешивании твердых и жидких углеводородов в производстве получают вазелин. Он нашел применение в медицине, парафин можно использовать для получения карбоновой кислоты, для пропиток под древесину, а также для изготовления свечек и гуталина [18].

На сегодняшний день из нефти научились получать огромное количество продуктов. Самыми распространенными считаются такие вещества как: жидкое топливо, газообразное топливо, смазки, масла, битумы, сажа, этилен, ацетилен, кислоты, соли кислот, высшие спирты и так далее. Сюда же можно отнести горючие газы, растворители, бензин, керосин, бытовые виды топлива, вазелин и прочие. Из нефти получают битум, асфальт, медицинские препараты. В качестве основы для многих видов косметики применяется именно нефть. Большинство чистящих средств, взрывчатки получают из нефти. Так, мазут дает почти в 1,5 раза больше тепла при сгорании, чем самые лучшие виды углей [23].

При сгорании мазут не занимает много места, не оставляет твердых отходов, которые нужно утилизировать. На сегодняшний день почти все тепловые электростанции, заводы и железная дорога используют мазут, что позволяет существенно экономить средства на топливо. Главные отрасли промышленности и транспорта развиваются стремительными темпами.

 

1.2. Процесс добычи и подготовки нефти к переработке

 

Как правило, нефть получают при бурении скважин. Они укрепляются трубами высокого давления. Для того чтобы поднимать нефть и газы, имеющиеся в скважине на высоту, устанавливается герметичная трубная система подъема. В качестве дополнения устанавливаются арматуры и механизмы, рассчитанные на работу под высоким давлением на пластах земной коры.

Выделяют три этапа добычи нефти. В них входит приток вещества по пласту и до забора в скважине, а также перекачка в специальные резервуары [22]:

• передвижение полезного ископаемого по пласту к скважине под действием разности давлений, имеющихся пласте и создаются;
• перекачка нефти от забоя на поверхность – использование скважины;
• генерация газа и нефти на поверхности, разделение газа и нефти, выведение солей, минералов, обработка от воды.

Для того чтобы управлять процессом передвижения нефти и газа, устанавливают на месторождении природных ресурсов контрольные и нагнетательные скважины. Введение в эксплуатацию тех или иных скважин проводится на основании проведенных исследований. Для той или иной залежи принимается система технических и экономических показателей. Перед тем, как начать бурение залежи, необходимо спроектировать систему разработки. Полученные данные, а также пробное использование скважины помогает определить условия, при которых будут вестись работы. Сюда входят такие операции, как геологическая разработка скважины, определение качеств породы, определение физических качеств жидкости, которая содержится в пласте, определение степени насыщенности газом и водой. Кроме того проводится оценка системы. В конечном итоге подбирают оптимальные значения для работы на буровой.

Если пласты залегают глубоко, то для увеличения качества подачи нефти в большинстве случаев используют систему нагнетания в пласт газа под высоким давлением [21].

Нефть из скважины может извлекаться различными способами: естественным фонтанированием под действием энергии пласта, или же при использовании механизированного подъема нефти из земли. Как правило, изначально специалисты используют фонтанирование нефти. По мере того, как поток ослабевает, устанавливают оборудование для поднятия жидкости. Это может быть эрлифтный или газлифтный глубинный насос.

Использование газлифтного насоса подразумевает внесение некоторых изменений в обычную технологическую схему работы скважины. Понадобится компрессорная станция, которая будет оборудована газораспределительным механизмом.

Нефтяной промысел – это технологический комплекс, который состоит из трубопроводов, скважин, а также различных установок, позволяющих на месте проводить извлечение нефти из недр земного шара [10].

При добыче нефти очень важно обратить внимание на транспорт внутри промышленной площадки, который перевозит продукцию, получаемую на скважинах. Используются две системы внутрипромыслового транспорта. Это самотечная и напорная система. Если используется напорная система, то для транспортировки нефти будет достаточно давления в устье скважины. Самотечная система подразумевает увеличение отметки устья скважины над отметкой на групповом пункте сбора нефти.

Нефть, которая добывается на специальных площадках, кроме газа имеет большое количество примесей. Это глина, песок, соляные кристаллы, а также вода. В неочищенном продукте содержится не больше, чем полтора процентов твердых частиц. Количество воды точно определить невозможно. Если добыча проводится на старых скважинах, то там содержится примерно 90 % воды. Нефть, которая отправляется на дальнейшую переработку, должна содержать не больше 0,3 % воды.

В виду того, что нефть содержит множество примесей, есть определенные сложности при ее транспортировке по трубам. Сложно перерабатывать нефть с примесями. Под действием примесей трубопроводы повреждаются. Сжигание нефтепродуктов с большим содержанием воды снижает теплообразование. Кроме того, при переработке нефти образуется много отходов, стойких образований. Перевозка нефти всегда влечет за собой потерю легких соединений: метана, пропана, этана, а также прочих элементов. Примерно пять процентов фракций выкипают.

Для того чтобы снизить затраты на переработку нефти, добытую нефть обрабатывают дополнительно. Чтобы сократить потерю легких веществ, проводят так называемую стабилизацию. Для хранения нефтепродуктов используют герметические емкости. При очистке нефти от твердых примесей и воды используют все те же резервуары, в которых продукт отстаивается. При этом могут подогревать или охлаждать нефть искусственным способом. В конечном итоге с помощью специального оборудования проводится окончательная чистка нефти [21].

Стоит отметить, что вода и нефть очень часто соединяются в нераздельную эмульсию. Все это препятствует очистке нефти. Так, эмульсия – это система взаимно нерастворимых жидкостей. Одна жидкость распределяется в другой – в виде мельчайших капель.

Всего выделяют два вида эмульсий нефти: водяная нефть и гидрофильная эмульсия, а также гидрофобная эмульсия. Большее распространение получила гидрофобная эмульсия. Образуется эмульсия при понижении поверхностного натяжения на границе раздела фаз и создания вокруг частиц дисперсной фазы прочного адсорбционного слоя [9]. Подобные слои составляют эмульгаторы. Желатин, щелочное мыло и крахмал – это и есть гидрофильные эмульгаторы. Щелочноземельная соль – это хорошо растворяемое вещество гидрофобного типа.

Для разрушения нефтяной эмульсии предусмотрено четыре метода [11]:

• механический метод (отстаивание) – используется по отношению к свежей эмульсии, которую легко разрушить, вода и нефть разделяется при разности плотностей компонентов эмульсии, при нагревании эмульсии до 160 ⁰С, с давлением в 1,5 МПа на протяжении трех часов можно полностью разрушить эмульсию, при этом нельзя допускать, чтобы испарялась вода;
• центрифугирование это отделение от нефти примесей под воздействием центробежной силы, промышленность редко использует данные метод, как правило, центрифугируют эмульсию на оборотах до 5000 в минуту, производительность центрифуги составляет от 15 до 45 м³/час. Может использовать химический метод разрушения эмульсии, для этого используются поверхностно–активные вещества, так называемые деэмульгаторы, разрушение может проходить под адсорбционным действием вещества на эмульсию с большой поверхностной активностью и создается эмульсия противоположного типа;
• растворяется адсорбционная пленка при протекании химической реакции с деэмульгатором, на практике чаще всего используют именно химическое разрушение эмульсии, нежели механическое;
• при электрическом разрушении эмульсии, собственно эмульсия попадает под действие электрического поля переменного тока, в результате начинается сильное колебание частиц воды, после чего водные молекулы объединяются крупными группами, выделяясь из смеси, используются электрические установки, которые называются дегидраторами, рабочее напряжение составляет 33 тыс. В, давление эмульсии – восемь атмосфер, примерно 250 тонн нефти можно очистить от эмульсии за сутки, в промышленной переработке нефти электрический способ используется в сочетании с химическим методом.

Смешивание и сортировка нефти – это один из важнейших процессов. Так, есть множество видов нефти и фракций, которые из них выводятся. Смеси отличаются друг от друга товарными свойствами, а также физическими и химическими показателями. Например, бензиновые фракции той или иной нефти характеризуются высоким содержанием изопарафиновых или нафтеновых углеводородов [15]. Следовательно, октановое число такой фракции будет высоким. В то же время бензиновые фракции нефти другой марки могут содержать большое количество парафиновых углеродов, что снижает октановое число.

Содержание серы, масла и смол в нефти имеет огромное значение на дальнейших этапах переработки. Итак, есть необходимость постоянно контролировать качественные характеристики нефтепродуктов при перевозке, хранении и собственно сборе. Это поможет не допустить потери полезных качеств продукта [13].

В то же время собирать нефть по отдельности, перекачивать и хранить непосредственно на месторождении с большим количеством нефтяных пластов существенно осложняет промышленность. Требуется использовать серьезный капитал. Потому сегодня виды нефти, которые имеют сходные химические и физические качества, смешивают, направляя на общую переработку [14].

 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Характеристика исследуемого объекта

 

Территориально производственное предприятие (ТПП) «Когалымнефтегаз» – самое крупное территориально–производственное предприятие ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь». В его состав входят 19 цеховых подразделений. Предприятие работает в пределах 18 лицензионных участков. Добыча ведется на 13 лицензионных участках, на которых расположено 16 месторождений (13 из них находятся в разработке, три в разведке). По Имилорскому лицензионному участку ведется анализ геологоразведочных работ. Доля «Когалымнефтегаза» в добыче ООО «ЛУКОЙЛ–Западная Сибирь» составляет почти 30 %. Численность работников предприятия – более 4000 человек.

В структуру «Когалымнефтегаза» входит три центральных инженерно–технологических служб, 13 цехов добычи нефти и газа, три цеха подготовки и перекачки нефти, три цеха сбора и транспортировки газа, газокомпрессорная станция, участок полевых маркшейдерско–геодезических работ. Предприятие разрабатывает Южно–Ягунскую, Дружнинскую и Тевлинскую группы месторождений.

Тевлинско–Русскинское – крупное нефтяное месторождение в России. Расположено в Ханты–Мансийском автономном округе, в 110 км от г. Когалыма. Открыто в 1971 году. Освоение началось в 1986 году.

Центральный пункт подготовки нефти (ЦППН) Тевлинско–Русскинского месторождения ООО «ЛУКОЙЛ–Западная Сибирь» ТПП «Когалымнефтегаз» мощностью 8,4 млн. т/год по товарной нефти предназначена для:

• сбора водогазонефтяной эмульсии, поступающих с кустовых площадок и разведочных скважин;
• сепарации нефти;
• обезвоживание нефти;
• подготовки пластовых и других промысловых сточных вод с последующей закачкой в пласт;
• внешнего транспорта нефти с месторождения на центральный пункт сбора.

Продуктом установки предварительного сброса воды (УПСВ) является обезвоженная нефть, которая поступает на центральный пункт сбора (ЦПС), где происходит подготовка нефти до товарных кондиций (обезвоживание, обессоливание и т.д.) и перекачка ее по системе внешнего транспорта.

На УПСВ происходит сепарация газа, часть которого поступает на компрессорную станцию и сдается на газоперерабатывающий завод (ГПЗ). Остаточный газ поступает на факел низкого давления, где происходит его сжигание.

Вода, полученная в процессе подготовки нефти, поступает по системе водоводов на кустовые насосные станции (КНС) и закачивается в пласты с целью поддержания пластового давления.

Месторождение относится к Западно–Сибирской провинции.

Оператором месторождение является российская нефтяная компания Лукойл. Тевлинско–Русскинское нефтяное месторождение является крупнейшим месторождением нефтяной компании Лукойл в России по объемам добычи.

Исходным сырьём ЦПС Тевлинской группы месторождений является предварительно подготовленная сырая нефть.

Добываемая нефть представляет собой маслянистую жидкость тёмно–бурого цвета с характерным запахом, включающую в себя смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов сложного химического состава.

Подготовленная (товарная) нефть соответствует требованиям ГОСТ Р 51858 [5]. С УПН нефть выходит с обводнённостью до 0,5 % масс, содержанием солей до 100 мг/л, давлением насыщенных паров – не более 0,07 кПа. Нормы показателей качества товарной нефти представлены в Приложении А.

Физико–химические свойства нефти, предварительно подготовленной на дожимной насосной станции (ДНС) месторождений, и товарной нефти, подаваемой с ЦПС в трубопроводную систему ОАО «Сибнефтепровод», представлены в Приложении Б.

 

2.2. Организация работ по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций

 

2.2.1. Опасности в техносфере

 

Объект ЦППН Тевлинско–Русскинское месторождение относится к категории опасных, в связи с чем зарегистрирован в государственном реестре ОПО в соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [2].

Основными причинами возникновения аварий на производственных объектах являются:

• разрыв промышленного оборудования при превышении расчетного давления, порыв технологических и межпромысловых трубопроводов;
• разрушение аппаратов в результате их разгерметизации от внутренней и внешней коррозии, при несвоевременных или некачественных испытаниях и переосвидетельствованию сосудов и аппаратов;
• несвоевременное проведение регламентных работ;
• нефтяных, газовых проявлений при эксплуатации скважин, а так же выбросы нефти и газа из скважин при бурении.

Степень износа основных производственных фондов незначительная, поэтому развитие коррозии, повышенный износ и старение материалов являются маловероятными причинами возможного возникновения аварийных ситуаций.

Периодически проводится диагностика и контроль за состоянием
оборудования и трубопроводов. Особое внимание уделяется контролю за технологическими параметрами производственных и инженерно–геологических процессов.

 

2.2.2. Предупреждение чрезвычайных ситуаций

 

Организация работы по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в ЦППН Тевлинско–Русскинского месторождения ведется согласно законодательства Российской Федерации в области безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций [1 – 3].

В текущем году в ЦППН Тевлинско–Русскинского месторождения разработаны и приняты:

• план по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на Тевлинско–Русскинском месторождении, организована процедура согласования и утверждения (срок до 31.12.2016 г.);
• откорректировано положение о комиссии по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций и обеспечению пожарной безопасности в ЦППН «Тевлинско–Русскинское месторождение»;
• обновлен состав комиссии по предупреждению чрезвычайных ситуаций и обеспечению пожарной безопасности на объекте ЦППН Тевлинско–Русскинское месторождение.

 

2.2.3. Профилактика чрезвычайных ситуаций

 

Для предупреждения чрезвычайных ситуаций на потенциально опасном производственном объекте ЦППН Тевлинско–Русскинском месторождении внедрены организационные и технические мероприятия:

• по применению эффективных систем (устройств) автоматического и дистанционного управления производственным оборудованием, технологическими процессами, подъемными и транспортными устройствами;
• по совершенствованию технологических процессов в целях устранения
  воздействия на работников опасных и вредных производственных факторов;
• по применению систем автоматического контроля и сигнализации уровней опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах;
• по применению технических устройств, обеспечивающих защиту работников от поражения электрическим током;
• по установке предохранительных, защитных и сигнализирующих устройств (приспособлений) в целях обеспечения безопасной эксплуатации производственных коммуникаций и сооружений;
• по механизации и автоматизации технологических операций, связанных с хранением, перемещением, заполнением и опорожнением передвижных и стационарных резервуаров (сосудов) с ядовитыми, агрессивными, легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, используемыми в производстве.

За истекший период полная и частичная остановка опасного производственного объекта ЦППН Тевлинско–Русскинского месторождения не зарегистрирована. Состояние оснащенности промышленных объектов системами предотвращения аварий приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Состояние оснащенности промышленных объектов системами предотвращения аварий

 

В случае необходимости выполнения работ по ликвидации чрезвычайной ситуации ЦППН Тевлинско–Русскинского месторождения имеет достаточное количество финансовых и материальных средств.

---

Страницы:   1   2   3