Анализ причин возникновения аварийных ситуаций на газовых трубопроводах

Полный текст

Одной из быстро развивающихся отраслей является газовая промышленность, так как считается, что природный газ – наиболее экологически чистый вид топлива. В 2020 году была принята программа газификации Российской Федерации, которая ускорила процесс увеличения протяженности магистрального газопровода, введение новых объектов газовой промышленности, подключение к газовой системе новых населенных пунктов, а также стала способствовать росту объемов транспортируемого объема природного газа: за последние 20 лет протяженность магистрального трубопровода увеличилась на 30 тыс. км, и на данный момент ее протяженность составляет около 180 тыс. км. Одновременно с расширением и усложнением газовой сети увеличивается и вероятность возникновения на ней различных аварий и чрезвычайных ситуаций [1, 2].

Расширение газовой сети сопровождается увеличением количества опасных промышленных объектов, из которых она состоит: появляются новые участки магистральных трубопроводов и компрессорные станции. Также в газовую систему входят подземные газовые хранилища, заводы по переработке газа и газового конденсата. Каждый из этих объектов в случае чрезвычайной ситуации несет угрозу работникам и окружающей среде, может привести как к незначительным технических инцидентам, так и серьезным чрезвычайным ситуациям со смертельными исходами. Любые аварийные ситуации могут привести к разрушению участка газопровода, что, зачастую, приводит к уничтожению растительного покрова, нарушению целостности плодородного слоя почвы, изменению естественного рельефа и природного ландшафта. При воспламенении газовой смеси в атмосферу попадают вредные примеси; механическое воздействие усиливается тепловой радиацией.

Заводов по переработке газа и конденсата на территории Российской Федерации всего 6, а подземных газовых хранилищ – 23, что повышает возможность локализации опасных воздействий и их своевременного предупреждения, а компрессорных станций в разы больше – 254. Самым рассредоточенным объектом является магистральный трубопровод: он соединяет крупные, средние и маленькие населенные пункты (рис.2), транспортирует газ через территории каждого региона и области. Именно на нем чаще всего и происходят аварийные ситуации.

Рис. 1. Воздействие газовой промышленности на окружающую среду
Fig. 1. Environmental impact of the gas industry

Рис. 2. Схема газификации территории Российской Федерации
Fig. 2. Russian Federation Gasification Scheme

Система газификации представляет собой сложную систему, состоящую из множества элементов, которые тесно взаимодействуют между собой, и при выходе из строя одного из элементов может произойти нарушение в работе целого блока. В связи с этим предотвращение возникновения аварийных ситуаций даже на незначительном участке имеет огромное значение.

Причин, по которым может произойти авария, множество. Для наиболее эффективного решения и разработки мероприятий по их предотвращению целесообразно все причины классифицировать. На основании анализа данных об аварийных ситуациях [1‒9] все чрезвычайные ситуации можно объединить в следующие группы:

• Первая группа – ошибки проектирования или выполнения строительных работ. К ним можно отнести дефекты выполненных сварочных работ, нарушение технологии засыпки уложенного участка трубопровода, недостаточно прочное крепление опор газопровода, повреждение или отсутствие изоляции или краски на самой трубе, дефекты или отсутствие электрохимической защиты на трубопроводе и т. д. К этой группе можно отнести отказ оборудования (некачественная сборка оборудования, брак труб, отсутствие защитных элементов и др.).
• Вторая группа – природные факторы. Сюда можно отнести воздействия атмосферы (сильные порывы ветра), атмосферных осадков (снегопады, грозы, ливни, дождевые паводки), литосферы (землетрясения, оползневые и карстовые процессы).
• Третья группа – преднамеренное или непреднамеренное антропогенное воздействие. Преднамеренное воздействие может выражаться в несанкционированной врезке в магистральный трубопровод с целью кражи газовой массы, целенаправленном нанесении вреда распределительной станции или трубопроводу. Непреднамеренное – случайный наезд транспорта на трубопровод, повреждение в результате транспортной аварии или при проведении строительных земляных работ. Кроме того, возможно повреждение трубопровода из-за недобросовестного выполнения работ по контролю или корректировке давления в трубопроводе (допущение увеличения давления газа в трубопроводе, намного превышающее нормативное, и т. д.).

На основании открытой отчетной документации Газпрома была проанализирована база данных различных причин возникновения аварийных ситуаций в системе газораспределения и газоснабжения (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма основных причин возникновения аварийных ситуаций в газовой системе
Fig. 3. Diagram of the main causes of emergency situations in the gas system

Как видно из диаграммы, наибольшее количество аварий происходит в результате износа оборудования (33 %) и коррозии металла (33 %). Эти причины в большинстве случаев можно предотвратить своевременной заменой или проведением ремонтных работ. Для этого нужно правильно организовать процесс мониторинга и контроля состояния трубопровода и оборудования. Переориентация основных сил на прокладку новых участков трубопровода приводит к росту процента износа эксплуатируемого трубопровода. В результате этого в настоящее время выявляются участки с оборудованием, у которого не только закончился нормативный срок службы, но и вдвое превышен. Такая ситуация крайне опасна и требует срочного решения.

Брак строительства (12 %) и конструктивные недостатки (7 %) также можно минимизировать, для этого необходимо проводить более тщательный контроль производимых материалов и деталей (отслеживать прочностные характеристики трубопровода при изготовлении, снижать отклонения толщины трубы от нормативного значения и исключать погрешности), проводить более тщательные расчеты и подбор трубопровода в соответствии с необходимой производительностью, давлением газа, закладывать коэффициенты запаса на случай незапланированного увеличения показателей.

Сложнее всего исключить ошибки персонала (5 %), так как они возникают спонтанно в результате действия множества факторов и причин, таких как недостаточность знаний и навыков, усталость от монотонной работы, невнимательность, рассеянность и т. д. Многие из этих факторов зависят от возраста и образования работника, а также от самого предприятия.

Проведенный анализ организационных вопросов обучения персонала на ПАО «Газпром трансгаз Самара» показал, что на предприятии реализуются различные программы, направленные на минимизацию негативного воздействия опасных объектов на окружающую среду, а также снижение вероятности таких аварий в результате человеческого фактора.

Созданная предприятием сеть контроля и мониторинга охватывает все подразделения предприятия, а также дочерние общества (рис. 4).

Рис. 4. Структура управления ПАО «Газпром»
Fig. 4. PJSC Gazprom Management Structure

Созданная предприятием сеть контроля и мониторинга охватывает все филиалы и структурные подразделения. Благодаря постоянному обновлению и усилению требований в области охраны окружающей среды предприятие добивается снижения количества возникающих чрезвычайных ситуаций. Одним из значимых изменений в сфере управления было внедрение Единой системы управления производственной безопасностью в ПАО «Газпром», цель которой – управлять рисками в области охраны окружающей среды, обеспечивать безопасность транспортировки газа, а также создание заинтересованности в экологических вопросах самих сотрудников предприятия.

Проанализировав статистические данные ПАО «Газпром» за 2018‒2023 годы, было отмечено снижение количества несчастных случаев в результате аварийных ситуаций (рис. 5). Это в первую очередь результат внедрения вышеуказанной системы управления, а также использование профилактических планов, направленных на корректирующие и предупреждающие действия в сфере промышленной безопасности.

Рис. 5. Динамика возникновения аварийных ситуаций на магистральных газопроводах
Fig. 5. Dynamics of Emergencies on Trunk Gas Pipelines

В 2020 году в ПАО «Газпром» была разработана и внедрена Стратегия развития системы управления производственной безопасностью, целью которой является усиление контроля за состоянием объектов, в том числе магистральных трубопроводов, проведение своевременных ремонтных работ и реконструкции объектов транспорта газа.

Несмотря на все предпринятые меры и снижение частоты возникновения, аварии продолжают происходить. Дальнейшее увеличение и усложнение системы может привести к возобновлению количества аварий и росту негативного влияния на окружающей среду. Поэтому необходимо не только продолжать выполнение уже принятых мер, но и разрабатывать новые требования и природоохранные мероприятия.

В дополнение к внедренным программам, используемым инженерным и организационным методам снижения аварийности на объектах магистральных газопроводов можно рекомендовать выполнение ряда рекомендаций и проведение мероприятий по повышению безопасности, таких как:

• проведение регулярных диагностик оборудования и состояния газопровода с целью выявления дефектов, поломок, признаков коррозии и других отклонений геометрических и физических параметров. При выявлении изменений или несакционированных врезок – проведение ремонтных работ или замена элементов в кратчайшие сроки. Для повышения надежности коррозионной защиты газопровода следует уделять внимание разработке новых способов изоляционного покрытия трубопровода. Переход на автоматизированные системы мониторинга системы электрохимзащиты обеспечит увеличение скорости определения «тонких» мест, снизит временной интервал между процессом выявления отклонений и принятием решений, а также повысит эффективность использования материально-технических и трудовых ресурсов, особенно на участках с подземным трудопроводом;
• периодическое проведение испытаний на прочность и герметичность с целью недопущения возможности прорыва трубопровода. Регулярная диагностика состояния газопровода на удаленных участках и проведение своевременных работ при обнаружении дефектов и отклонений позволят избежать задержек поставок газа заказчикам и населению;
• повышение требований к качеству используемых изделий и материалов, а также выполняемых строительных работ как на ремонтируемых участках, так и на вновь прокладываемых. В 2021 году были приняты нормативы и требования по отношению к трубопроводам (ГОСТ 34741-2021); в 2024 году был введен новый ГОСТ, регламентирующий требования к ряду объектов газораспределительной системы, а именно к пунктам редуцирования и распределения. Стандарты изменяются и ужесточаются, необходимо также повысить требования к контролю проводимых строительных работ и используемых при этом материалов;
• совершенствование и, возможно, ужесточение требований соблюдения производственной безопасности. В ПАО «Газпром» ряд строительных работ выполняют сторонние подрядные службы. Локализацией и ликвидацией последствий возникших аварий занимаются также профессиональные аварийно-спасательные службы, с которыми заключается договор на выполнение определенных работ. В качестве одного из способов повышения производственной безопасности можно предложить создание собственных ремонтных служб и служб по профилактике и ликвидации аварийных ситуаций.

Об авторах

Юлия Михайловна Галицкова

Автор, ответственный за переписку.
Email: galickova@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры природоохранного и гидротехнического строительства

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. 1. Воздействие газовой промышленности на окружающую среду

Скачать (13KB)

Метаданные

3. Рис. 2. Схема газификации территории Российской Федерации

Скачать (44KB)

Метаданные

4. Рис. 3. Диаграмма основных причин возникновения аварийных ситуаций в газовой системе

Скачать (16KB)

Метаданные

5. Рис. 4. Структура управления ПАО «Газпром»

Скачать (64KB)

Метаданные

6. Рис. 5. Динамика возникновения аварийных ситуаций на магистральных газопроводах

Скачать (15KB)

Метаданные