Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

О барьерах безопасности в управлении пожарным риском для морских стационарных нефтегазодобывающих платформ

О барьерах безопасности в управлении пожарным риском для морских стационарных нефтегазодобывающих платформ

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

О барьерах безопасности в управлении пожарным риском для морских стационарных нефтегазодобывающих платформ

В данной статье выполнен анализ причин возникновения и дальнейшего развития аварии на нефтегазодобывающей платформе Deepwater Horizon, которая произошла в Мексиканском заливе в 2010 г. Рассмотрена методология барьеров безопасности для управления пожарным риском, а также существующие методы логического анализа, использующегося при оценке риска. Представлены основные барьеры безопасности, предназначенные для снижения значений пожарного риска морской стационарной нефтегазодобывающей платформы
Анна
Мордвинова
Старший научный сотрудник ФГБУ ВНИИПО МЧС России
Денис
Гордиенко
Начальник отдела пожарной безопасности промышленных объектов, технологий и моделирования техногенных аварий ФГБУ ВНИИПО МЧС России, к.т.н.
Юрий
Шебеко
Главный научный сотрудник ФГБУ ВНИИПО МЧС России, д.т.н., профессор
Андрей
Лагозин
Начальник сектора моделирования техногенных аварий с пожарами ФГБУ ВНИИПО МЧС России
Валерий
Некрасов
Ведущий научный сотрудник ФГБУ ВНИИПО МЧС России, к.т.н.

В настоящее время в России ведется активная разработка месторождений нефти и газа, расположенных на континентальном шельфе. При этом добыча, как правило, осуществляется с помощью морских стационарных платформ (МСП), адаптированных к морским условиям со сложной ледовой обстановкой.

Спецификой таких платформ является: удаленность от берега, расположение технологического оборудования и жилых помещений на малой площади, трудность спасения людей в случае пожара, высокая вероятность эскалации инцидента при реализации различных инициирующих событий, высокая пожаровзрывоопасность добываемых продуктов и т.п. Поэтому особое значение приобретает обеспечение пожарной безопасности указанных объектов.

При рассмотрении различных вопросов обеспечения пожарной безопасности платформ наиболее сложным является определение достаточного и наиболее рационального комплекса защитных мероприятий по обеспечению требуемого уровня пожарной безопасности. Для решения указанной проблемы необходима разработка новых и совершенствование существующих методов оценки пожарной опасности, позволяющих учитывать специфику пожарной опасности морских нефтегазодобывающих платформ, особенности развития возможных аварий, а также влияние применяемых защитных мероприятий. Рассмотрению этих вопросов и посвящена настоящая работа.

Авария на платформе Deepwater Horizon – крупнейшая техногенная и экологическая катастрофа в истории морской нефтегазодобычи

Аварии с пожарами и взрывами на объектах обустройства морских нефтегазовых месторождений могут привести к катастрофическим последствиям, для ликвидации которых может потребоваться привлечение сил и средств на уровне одного или даже нескольких государств. Примером такой аварии со взрывом и пожаром может служить авария на платформе Deepwater Horizon, произошедшая 20 апреля 2010 г. в 80 километрах от побережья штата Луизиана в Мексиканском заливе на месторождении Макондо. После взрыва на платформе начался пожар, продолжавшийся около 36 часов, после которого 22 апреля 2010 г. нефтяная платформа Deepwater Horizon затонула. На платформе погибло 11 и пострадало 17 человек. Последовавший далее разлив нефти превратил эту аварию в одну из крупнейших техногенных и экологических катастроф в истории морской нефтегазодобычи. Через поврежденную скважину на глубине около 1500 м в Мексиканский залив за 152 дня вылилось около 5 млн баррелей нефти, нефтяное пятно достигло площади порядка 75 тыс. квадратных километров.

Причины аварии
Подробное расследование выявило, что взрыв, пожар и утечка нефти и газа из скважины явились следствием целого ряда причин. Обобщив данные, опубликованные в докладе компании B P, в отчете компании DNV для Бюро по управлению, регулированию и охране океанских энергоресурсов (BOEMRE) министерства внутренних дел США1, 2, можно сделать вывод о том, что причинами возникновения аварии и развития ее до масштабов катастрофы стали:

1. Человеческий фактор. В целях максимального ускорения окончания работ по бурению скважин применялись более дешевые, обладающие более высоким риском технологии и оборудование, а в некоторых случаях не в полном объеме соблюдались установленные нормативными документами правила техники безопасности, процедуры и технологии глубоководного бурения. Кроме того, имели место неправильные решения, которые были приняты персоналом на платформе при обнаружении первых признаков аварии, неправильное истолкование показаний приборов, задержка в принятии ключевых решений во время развития аварии и, наконец, паника и неадекватное поведение во время эвакуации и покидания платформы.

2. Технические отказы, неполадки различных систем платформы, среди которых следует отметить:

  • отказ системы обнаружения загазованности, которая должна была подать сигнал в другие системы противоаварийной и противопожарной защиты, в результате чего газ из фонтанирующей скважины не распространился бы по платформе;
  • отказ системы аварийной остановки двигателей при обнаружении загазованности, который привел к серии взрывов;
  • отказ системы оповещения и общей тревоги и др.

Примечательно, что в некоторых системах обеспечения безопасности платформы сбой в работе произошел не из-за отказа какого-то одного конкретного узла, а из-за неработоспособности сразу нескольких элементов системы. Так, в системе противовыбросового превентора (ПВП), функцией которого является аварийное перекрытие скважины с целью предотвращения выброса углеводородов, в результате расследования были выявлены сразу три нарушения:

  • одна из срезающих плашек ПВП оказалась неисправной;
  • в одной из гидравлических линий привода срезающих плашек была обнаружена протечка;
  • на одном из пультов управления системой ПВП стоял разряженный аккумулятор.

Из-за сочетания этих неблагоприятных факторов система противовыбросового превентора не сработала, и даже после полного затопления платформы из-под земли продолжали поступать нефть и газ, что впоследствии привело к самому крупному морскому разливу нефти в истории США. Как отмечают многие специалисты, катастрофа в Мексиканском заливе относится к тому ряду несчастных случаев, которые можно было полностью предотвратить.

Барьеры безопасности – эффективное управление пожарным риском

Накопленный негативный опыт аварийных ситуаций с пожарами и взрывами на морских нефтегазодобывающих и буровых платформах свидетельствует о том, что обеспечение пожарной безопасности этих объектов является одной из наиболее важных задач при их проектировании, строительстве и эксплуатации.

Проведенные исследования, включая анализ объемно-планировочных, конструктивных и технологических особенностей морских стационарных нефтегазодобывающих платформ, анализ произошедших аварий с пожарами и взрывами на подобных объектах, выявление особенностей наиболее типичных сценариев протекания аварий, показали, что обеспечение безопасности персонала и оборудования указанных объектов достигается путем эффективного управления пожарным риском.

Снижение уровня пожарного риска осуществляется за счет проведения системного анализа причин и условий развития аварий на платформах, прогнозирования их последствий и разработки так называемых барьеров безопасности.

Под барьерами безопасности в данном контексте понимаются организационные и инженерно-технические решения, с помощью которых возможны предотвращение возникновения аварийной ситуации, ограничение распространения опасных факторов пожара и взрыва и тем самым снижение вероятности развития аварийной ситуации по эскалационному сценарию, а также снижение тяжести последствий аварийной ситуации.

Приведенный выше пример аварии в Мексиканском заливе иллюстрирует, что катастрофическая авария на таком сложном производственном объекте, как морская платформа, является сочетанием инициирующего аварию события с неэффективным функционированием сразу нескольких барьеров безопасности.

Оценка риска сложных технических систем

Рассмотрим существующие методы логического анализа, использующегося при оценке риска сложных технических систем. В данном случае под оценкой риска понимается структурированный процесс, в рамках которого проводится анализ последствий и вероятностей возникновения опасных событий. При этом указанный процесс может не предусматривать получения конечных количественных величин риска.

Согласно ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010-2011 "Менеджмент риска. Методы оценки риска" анализ и оценка риска могут быть выполнены с различной степенью глубины и детализации с использованием одного или нескольких методов логического анализа разного уровня сложности.

Методы анализа и оценки риска
Среди множества различных методов анализа и оценки риска для сложных технических систем наибольший интерес представляют:

  • анализ дерева неисправностей;
  • анализ дерева событий;
  • анализ диаграмм "галстук-бабочка".

Каждый из этих методов реализуется путем построения графической схемы. На выбор метода влияют различные факторы, такие как доступность ресурсов, характер и степень неопределенности данных и информации, сложность метода и др.

Для иллюстрации идеологии барьеров безопасности может быть использован метод анализа диаграмм "галстук-бабочка", который представляет собой схематический способ описания и анализа пути развития опасного события от причин до последствий. Данный метод сочетает исследование причин события с помощью дерева неисправностей и анализ последствий с помощью дерева событий. Однако основное внимание метода "галстук-бабочка" сфокусировано на барьерах между причинами и опасными событиями с одной стороны и опасными событиями и последствиями с другой стороны. На рис. 1 представлен пример диаграммы "галстук-бабочка" в общем виде.


Для проведения подробного детального анализа риска с учетом многовариантности и различных сочетаний причин возникновения конечного события и его последствий, а также для разработки средств управления – барьеров безопасности целесообразно использовать совокупность указанных методов.

Разработка барьеров безопасности

В процессе управления риском при разработке барьеров безопасности следует учитывать их особенности и характеристики. По своему назначению барьеры безопасности можно разделить на:

  • барьеры, направленные на предотвращение возникновения опасного события;
  • барьеры, направленные на предотвращение проявления нежелательных последствий возникшего опасного события или снижения их тяжести.

В зависимости от непосредственного участия человека барьеры можно разделить на:

  • организационные – мероприятия, для реализации которых требуется участие персонала объекта;
  • технические – мероприятия, которые могут предотвратить нежелательное событие или снизить тяжесть его последствий без непосредственного участия персонала.

Организационные барьеры безопасности
К организационным барьерам безопасности относятся:

  • подготовка различных планов и инструкций;
  • действия персонала платформы согласно разработанным инструкциям;
  • мероприятия по обучению, а также оповещению при возникновении аварийной ситуации.

К этому типу барьеров безопасности также следует отнести первичные средства пожаротушения и все виды технического обслуживания различных систем платформы.

Технические барьеры безопасности
К техническим барьерам безопасности на платформе относится весь перечень мероприятий и систем, предусмотренных для обеспечения безопасности персонала и оборудования платформы и, как отмечено ранее, функционирующих без непосредственного вмешательства человека, например:

  • дренажные системы;
  • системы контроля за превышением давления в технологическом оборудовании;
  • системы обнаружения пожара и контроля загазованности;
  • системы пожаротушения и др.

Технические барьеры безопасности зачастую оказываются более надежными, чем организационные. Аварийная ситуация вероятнее всего возникнет в системе, в которой имеются только организационные барьеры, чем в системе, в которой также имеются и технические барьеры. Поэтому тип барьеров целесообразно выбирать, исходя из вероятности возникновения и тяжести последствий событий. Эффективность барьера зависит от таких факторов, как надежность системы, подготовка персонала, уровень технического обслуживания и т.д. Однако, проектируя технические барьеры, не следует пренебрегать организационными барьерами, связанными, например, с обслуживанием той или иной системы безопасности на стадии эксплуатации объекта.

Анализ причин возникновения аварийных ситуаций с пожарами и взрывами подтверждает, что правильно установленная система безопасности с верно заданными параметрами зачастую дает отказ не из-за ошибок проектирования, а из-за ненадлежащего технического обслуживания.

Снижение вероятности поражения людей факторами пожаров и взрывов
Как было отмечено выше, среди многообразия различных барьеров безопасности можно выделить:

  • барьеры, снижающие частоту возникновения аварийных ситуаций;
  • барьеры, ограничивающие последствия аварии и снижающие условные вероятности ее развития по наиболее неблагоприятным сценариям.

Следует отдельно выделить барьеры безопасности, предназначенные для снижения условной вероятности поражения людей опасными факторами пожаров и взрывов.

В зависимости от уровня пожарной опасности объекта указанные барьеры обычно применяются в сочетании, дополняя друг друга, но могут применяться и индивидуально.

Технические барьеры безопасности для снижения пожарного риска на МСП

Рассмотрим подробнее перечень технических барьеров безопасности, которые можно применить для снижения пожарного риска на МСП для добычи нефти и газа. К основным барьерам, предназначенным для снижения частоты возникновения пожароопасных ситуаций на МСП, можно отнести:

  • снижающие частоту выхода горючих веществ из оборудования в окружающее пространство (например, система контроля за превышением давления в технологической системе, дренажные открытая и закрытая системы);
  • снижающие частоту образования взрывоопасной смеси в свободном пространстве технологического оборудования (например, компоновочные и объемно-планировочные решения, система вентиляции и кондиционирования воздуха, включая аварийную вентиляцию);
  • снижающие вероятность возникновения источника зажигания или распространения пламени внутри технологической системы (например, применение защиты от статического электричества, отсекателей и огнепреградителей).

К основным барьерам для МСП, предназначенным для ограничения последствий аварии и снижения вероятности ее развития по наиболее неблагоприятным сценариям, можно отнести, например, следующие:

  • ограничение количественных показателей возможных утечек горючих веществ (например, разделение технологической системы на отдельные секции, содержащие меньшие объемы горючих веществ);
  • снижение интенсивности испарения проливов горючих жидкостей;
  • снижение вероятности образования локального взрывоопасного объема в помещениях и на открытой площадке (например, система сброса давления);
  • предотвращение распространения газопаровоздушных облаков в открытом пространстве (например, система контроля загазованности, применение водяных завес);
  • снижение вероятности эскалации (например, системы пассивной противопожарной защиты, системы активной противопожарной защиты).

К основным барьерам, предназначенным для снижения условной вероятности поражения людей на МСП при реализации аварий с пожарами и взрывами, можно отнести, например, следующие:

  • ограничение количества людей, которые могут попасть в зону поражения (разработка штатных расписаний и различных инструкций, организация зон разных уровней доступа и др.);
  • защита людей от опасных факторов пожара и взрыва (обеспечение своевременной и безопасной эвакуации персонала, организация временного убежища и покидания платформы персоналом в критических ситуациях).

Определение достаточной надежности барьера

При проведении анализа риска полученная информация о барьерах безопасности может быть использована для оценки наличия у барьера достаточной надежности для того, чтобы вероятность возникновения аварии и развития ее по определенному сценарию оставалась на достаточно низком уровне. При этом следует учитывать факторы эскалации, негативно воздействующие на барьеры безопасности во избежание неадекватной оценки пожарного риска на объекте.

При определении достаточной надежности барьера одним из наиболее важных факторов является их целостность. По аналогии с моделью накопления ошибок, предложенной Джеймсом Ризоном3 и получившей более известное название "модель швейцарского сыра" (рис. 2), наиболее эффективное снижение пожарного риска достигается при максимальной целостности барьеров безопасности (отсутствии "дырок в ломтиках сыра")4.


Целостность барьеров описывается результатом технических, эксплуатационных и организационных условий. Если целостность одного барьера нарушена, в результате чего барьер не может препятствовать развитию аварии, в таком случае систему барьеров следует проектировать по принципу эшелонирования, выстраивая на пути развития аварийной ситуации (на пути распространения опасных факторов пожара и др.) несколько барьеров. С увеличением числа применяемых барьеров вероятность развития аварийной ситуации по неблагоприятному сценарию снижается, и тем самым снижается общий уровень пожарного риска.


Как правило, эшелонирование барьеров применяется в технически сложных системах, и степень их независимости друг от друга является определяющим фактором при принятии решения о том, должны ли эти различные барьеры рассматриваться по отдельности.

Оценка независимости барьеров является качественной и отвечает на вопросы:

  • Существуют ли потенциальные общие причины, в силу которых оба или все барьеры будут выведены из строя (например, может ли это быть прекращение электроснабжения)?
  • Является ли одна система барьеров логически зависимой от другой такой системы, т.е. повлияет ли выход первой системы из строя на функционирование второй?

Заключение

В заключение следует отметить, что в результате использования логических методов при оценке риска, проведенной при проектировании платформы, можно выявить опасные ситуации, которые вносят наибольший вклад в суммарный риск. Это позволяет распределить средства защиты и принять соответствующие меры (например, обеспечить опасный участок или элемент адекватной защитой – одним или несколькими барьерами безопасности, позволяющим снизить риск до приемлемого уровня).

Управление пожарными рисками, включающее применение обоснованных и эффективных барьеров безопасности, воздействующих на развитие аварийных ситуаций и их последствия, должно рассматриваться в качестве наиболее важного аспекта при проектировании морских стационарных платформ по добыче нефти и газа.

___________________________________________
1 Deepwater Horizon. Accident Investigation Report. Executive summary. September 8, 2010. BP, 193 pp.
2 Final Report for United States Department of the Interior. Bureau of Ocean Energy Management Regulation and Enforcement. Washington, DC 20240, Forensic Examination of Deepwater Horizon Blowout Preventer, March 20, 2011. Det Norske Veritas, 200 pp.
3 Reason, James. "The Contribution of Latent Human Failures to the Breakdown of Complex Systems". 1990. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences 327 (1241): 475–484.
4 Российско-норвежский проект "Баренц-2020". Оценка международных стандартов для безопасной разведки, добычи и транспортировки нефти и газа в Баренцевом море. Гармонизация стандартов по охране труда, промышленной безопасности и охране окружающей среды для работ в Баренцевом море. Окончательный отчет, 139 стр.

Опубликовано: Каталог "Пожарная безопасность"-2016
Посещений: 5920


  Автор
Анна Мордвинова

Анна Мордвинова

Старший научный сотрудник ФГБУ ВНИИПО МЧС России

Всего статей:  2


  Автор
Денис Гордиенко

Денис Гордиенко

Начальник отдела пожарной безопасности промышленных объектов, технологий и моделирования техногенных аварий ФГБУ ВНИИПО МЧС России, к.т.н.

Всего статей:  1


  Автор
Юрий Шебеко

Юрий Шебеко

Главный научный сотрудник ФГБУ ВНИИПО МЧС России, д.т.н., профессор

Всего статей:  1


  Автор
Андрей Лагозин

Андрей Лагозин

Начальник сектора моделирования техногенных аварий с пожарами ФГБУ ВНИИПО МЧС России

Всего статей:  1


  Автор
Валерий Некрасов

Валерий Некрасов

Ведущий научный сотрудник ФГБУ ВНИИПО МЧС России, к.т.н.

Всего статей:  2

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций