Комплекс методов производственного контроля для оценки состояния экологической безопасности на нефтегазовых объектах
ART 970584
Авторы:
М.
Д. Молев, К.
И. Семеренко
М.
Д. Молев, К.
И. Семеренко Библиографическое описание статьи для цитирования:
Молев
М.
Д.,
Семеренко
К.
И. Комплекс методов производственного контроля для оценки состояния экологической безопасности на нефтегазовых объектах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
1286–1290. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970584.htm.
Аннотация. В статье рассмотрены основные вопросы формирования комплекса методов экологического контроля при разработке нефтяных и газовых месторождений. Изложены результаты анализа источников опасности. На основе оценки опасных факторов сформулированы требования к комплексу методов и к информации, необходимой для оценки экологической безопасности.
Текст статьи
Молев Михаил Дмитриевич,доктор технических наук, профессор кафедры «Строительство и техносферная безопасность» Института сферы обслуживания и предпринимательства (филиала) ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет», г. Шахты2playrnd14716@aaanet.ru
СемеренкоКсения Игоревнамагистрант направления «Техносферная безопасность» Института сферы обслуживания и предпринимательства (филиала) ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет», г. Шахты2playrnd14716@aaanet.ru
Комплекс методов производственного контроля для оценки состояния экологической безопасности на нефтегазовых объектах
Аннотация. В статье рассмотрены основные вопросы формирования комплекса методов экологического контроля при разработке нефтяных и газовых месторождений. Изложены результаты анализа источников опасности. На основе оценки опасных факторов сформулированы требования к комплексу методов и к информации, необходимой для оценки экологической безопасности.Ключевые слова:производственный экологический контроль, источники опасности, комплекс методов.
Производственный контроль промышленной безопасности, согласно законодательству Российской Федерации,является обязательной составной частью системы управления предприятием. Данная система включает оценку воздействия производственных факторов на персонал и окружающую природную среду. Проблема экологического контроля представляет особую значимость для нефтегазовой отраслив связи с тем, что потенциальные аварии и инциденты в этой сфере могут повлечь катастрофические последствия для населения и среды обитания. Вместе с тем, анализ и прогнозирование безопасных условий добычи углеводородов сопряжены со значительными трудностями различного характера, которые называются научной (научнотехнической) неопределённостью. В рамках нефтегазодобычи факторы неопределённости обусловлены сложностью геологического строения породного массива и недостаточной разработанностью методов и методикоценки, адекватных условиям разработки месторождений и новым технологиям [1].
Таким образом, формирование рационального комплекса методов, обеспечивающих объективный и надёжный контроль экологической ситуации на производстве, представляет актуальную научную задачу.Актуальность комплексирования методов контроля определяется также тем, что надёжность информации, полученной с привлечением нескольких источников различной физической природы (например, электроинтроскопииили акустическойэмиссии), повышается на 1015 % [2].
Достижение указанной цели обуславливает обоснованный выбор методов исследования. Описанная выше сложность производственной системыпо добыче углеводородного сырьяобязывает использовать такие математические и логические методы, как системный и процессный анализы, метод сценариев, обобщениеи синтезрезультатов [36].Для того чтобы система контроля была эффективной, основное усилие должно быть сосредоточено на тех объектах, которые предполагают значительное воздействие на окружающую природную средуи персонал. Превентивное регулирование с помощью стандартов, типовых схем и нормативов может оказаться неадекватным. Поэтому, наряду с определением параметров воздействия и их нормированием по стандартным параметрам, необходимо проводить оценкузначимости прогнозируемых последствий.В связи с этими соображениями, на первом этапе научной работы, основываясь на методологии системного анализа, авторами произведена детальная идентификация потенциальных источников опасности(объектов промысла) и характер их воздействия на окружающую среду (таблица 1).
Таблица 1 Анализ источников опасности и характер их воздействия на окружающую среду
№Источники и факторыХарактер воздействия на окружающую среду и техногенное воздействие1Система канализационных
трубопроводовЗагрязнение почвогрунтов2Амбары для сброса шламаЗагрязнение атмосферы и почвогрунтов3Дизельные электростанцииЗагрязнение атмосферы4Бурильное оборудованиеЗагрязнение атмосферы, загрязнение почвогрунтов, аварийные ситуации
Приведённые в таблице объекты потенциально могут стать серьёзными источниками негативных экологических событий в случае нарушения их нормальной работы в соответствии с паспортами и инструкциями. Анализ структуры производственных отходов также показал, что основнуючасть (73%)занимают буровые и нефтяные шламы. Следовательно, на их идентификацию и оценку уровня воздействия необходимо ориентировать методы контроля.Важнейшими закономерностями организации экологического контроля являются: комплексность организации процесса; соответствие организации производства измерений, обработки и анализа результатов конкретным производственнотехническим условиям. При этом формируемая комплексная система должна обладать рядом достоинств, определяющих её техникоэкономические показатели:
репрезентативностью, то есть отражать самое существенное свойство объектов и процессов;
сопоставимостью (конструктивностью), позволяющей сравнивать полученные результаты с оценками других методов и средств;
рациональностью, определяемой как минимальный объём затрат труда, времени и средств на получение единицы информации [7].В рамках комплексного подхода контроль необходимо проводить на двух взаимосвязанных направлениях. Содержание первого направления –контроль соблюдения норм и требований законодательства, локальных нормативнотехнических документов. Контрольные процедуры второго блока заключаются в измерении фактических параметров уровня загрязнения окружающей природной среды. Полученные данные в процессе наблюдений материалы являются основой для оценки состояния региональной техносферы требованиям законодательных и нормативных по экологической безопасности. Оценивая оборудование, которое в случае аварии может оказать негативное воздействие на экологическую ситуацию в районе нефтегазодобычи и характеристики различных методов контроля, можно рекомендовать следующие методы неразрушающего контроля (МНК):
метод ультразвуковой дефектоскопии (УЗД);
метод акустической эмиссии (АЭ);
визуальный метод;
радиационная интроскопия (рентгеновское просвечивание);
электрохимический;
инфракрасная спектрофотометрия.
Каждый из выбранных методов предназначен для оценкисостояния определённого вида оборудования или контроля выбросов (сбросов) вредных веществ. Так, методы УЗД и АЭ рекомендуется использовать для контроля параметров трубопроводов как при заполнении труб продуктом (газом, нефтью), так и без заполнения. Достоверность результатов, полученных с использованием указанных методов, составляет 85 –95%. К достоинствам методов специалисты относят сравнительно короткое время получения результатов диагностики. Эта характеристика позволяет оперативно провести работы по устранению повреждений, если такие возникнут.Все органические вещества имеют в инфракрасном диапазоне свои индивидуальные спектры поглощения.Основываясь на указанной закономерности,при количественных оценках уровня нефтяных загрязнении широко используютсяметоды инфракрасной спектрофотометрии.Контроль состояния водопровода целесообразно осуществлять посредством рентгеноскопии, так как данный метод обеспечивает обнаружение раковин и деформаций стенок труб при точной локализации дефектов [8].В целом, авторам статьипредставляется, что рациональный комплекс производственного экологического контроля на объектах нефтегазового комплекса должен включать методы контроля и выполнять функции в соответствии с таблицей 2. Таблица 2Рациональный комплекс методов производственного контроля
№Название применяемого методаКонтролируемый компонент воздействия на природную и техногенную среды1Метод акустической дефектоскопииТрубопроводы2Электрохимический непрерывный контроль вредных выбросов (сбросов)Загрязнение атмосферы, гидросферы и почвогрунтов3Радиационная интроскопияВодопровод4Визуальный метод в сочетании с автоматическими датчиками уровняШламовые амбары5Инфракрасная спектрофотометрияШламовые амбары
Для повышения качества получаемой информации, на наш взгляд, необходимо:
выполнять контроль в режиме мониторинга;
производить оценку материалов и формировать прогнозные заключения с использованием синтезачастных выводов:
прогнозирование негативного воздействия источников загрязнения среды осуществлять, учитывая фундаментальные принципы теории прогностики;
регулярно выполнять ретроспективный сравнительный анализ путём сопоставления фактических и прогнозных материалов и проецировать материалы анализа на текущее состояние производственного контроля;
осуществлять научные работы по совершенствованию применяемых методик измерений и обработки результатов;
сформировать и регулярно пополнять в режиме реального времени специальный банк прогнозов, методических документов и материалов сравнения прогнозных и фактических данных о состоянии среды.Одним из направлений повышения эффективности производственного контроля является оптимизация сети наблюдений, выполняемых различными методами, что позволит сократить материальные затраты, достигая при этом должных параметров оценки.Важным и эффективным инструментом производственного экологического контроля на предприятиях нефтегазовой отрасли может стать постоянно действующая экологическая модель предприятия (ПДЭМП), работающая по принципам ГИС.В данном случае имеется визуализация результатов контроля по пунктам сети наблюдений на плане территории, как показано на рисунке.
Анализ массива данных ПДЭМП в конкретный момент времени даёт возможность:
представлять реальную ситуацию в плане загрязнения техносферы;
планировать и реализовывать корректирующие организационно технические мероприятия по обеспечению требуемой нормативными документами экологической обстановки;
оптимизировать расходы финансовых средств.
Как показывает практика, внедрение предлагаемых научнометодических элементов позволитобеспечить эффективный контроль состоянияэкологической безопасности на объектах нефтегазовых промыслов[9, 10]. Ссылки на источники1.Молев М.Д. Прогнозирование состояния техносферной безопасности: монография /М.Д. Молев, С.А. Масленников, И.А. Занина, Н.И. Стуженко –Шахты: ИСОиП (филиал) ДГТУ, 2015. –113 с. 2.Molev M. D. Theoretical and experimental substantiation of construction regional security monitoring systems technosperic /M. D. Molev,S. G. Stradanchenko, S. A. Maslennikov //ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. –2015. –№16, September. –Pp. 67876788.3.Молев М.Д., Масленников С.А. Техногенные риски населения больших городов: монография. –Шахты: ИСОиП (филиал) ДГТУ, 2016. –118 с.
4.Системный анализ в управлении: Учеб. пособие /Под ред. А.А. Емельянова. –М.: Финансы и статистика, 2007. –368 с.5.Розенберг Г.С., Шитиков В.К., Брусиловский П.М. Экологическое прогнозировании (функциональные предикторы временных рядов). –Тольятти: Экологический институт РАН, 1994. –280 с.Сеть наблюденийБлок данных МоделированиеПрогнозВывод результатовРис. 1.Блоксхема работы постоянно действующей модели
6.Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. –М.: Наука, 1981. –360 с.7.Молев М.Д. Методология контроля и прогнозирования состояния углепородного массива //Горный информационноаналитический бюллетень. –2007. –№ 9. –С. 159162.8.Каневский И.Н., Сальникова Е.Н. Неразрушающие методы контроля: учеб. пособие. –Владивосток: Издво ДВГТУ, 2007. –243 с.9.Экологический мониторинг ликвидации неперспективных шахт Восточного Донбасса / В.М. Еремеев [и др.]; под ред. В.М. Еремеева. –Шахты: Издво ЮРО АГН, 2001. –280 с.10.Вартанов А.З., Рубан А.Д., Шкуратник В.Л.Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг. –М.: Горная книга, 2009. –640 с.
СемеренкоКсения Игоревнамагистрант направления «Техносферная безопасность» Института сферы обслуживания и предпринимательства (филиала) ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет», г. Шахты2playrnd14716@aaanet.ru
Комплекс методов производственного контроля для оценки состояния экологической безопасности на нефтегазовых объектах
Аннотация. В статье рассмотрены основные вопросы формирования комплекса методов экологического контроля при разработке нефтяных и газовых месторождений. Изложены результаты анализа источников опасности. На основе оценки опасных факторов сформулированы требования к комплексу методов и к информации, необходимой для оценки экологической безопасности.Ключевые слова:производственный экологический контроль, источники опасности, комплекс методов.
Производственный контроль промышленной безопасности, согласно законодательству Российской Федерации,является обязательной составной частью системы управления предприятием. Данная система включает оценку воздействия производственных факторов на персонал и окружающую природную среду. Проблема экологического контроля представляет особую значимость для нефтегазовой отраслив связи с тем, что потенциальные аварии и инциденты в этой сфере могут повлечь катастрофические последствия для населения и среды обитания. Вместе с тем, анализ и прогнозирование безопасных условий добычи углеводородов сопряжены со значительными трудностями различного характера, которые называются научной (научнотехнической) неопределённостью. В рамках нефтегазодобычи факторы неопределённости обусловлены сложностью геологического строения породного массива и недостаточной разработанностью методов и методикоценки, адекватных условиям разработки месторождений и новым технологиям [1].
Таким образом, формирование рационального комплекса методов, обеспечивающих объективный и надёжный контроль экологической ситуации на производстве, представляет актуальную научную задачу.Актуальность комплексирования методов контроля определяется также тем, что надёжность информации, полученной с привлечением нескольких источников различной физической природы (например, электроинтроскопииили акустическойэмиссии), повышается на 1015 % [2].
Достижение указанной цели обуславливает обоснованный выбор методов исследования. Описанная выше сложность производственной системыпо добыче углеводородного сырьяобязывает использовать такие математические и логические методы, как системный и процессный анализы, метод сценариев, обобщениеи синтезрезультатов [36].Для того чтобы система контроля была эффективной, основное усилие должно быть сосредоточено на тех объектах, которые предполагают значительное воздействие на окружающую природную средуи персонал. Превентивное регулирование с помощью стандартов, типовых схем и нормативов может оказаться неадекватным. Поэтому, наряду с определением параметров воздействия и их нормированием по стандартным параметрам, необходимо проводить оценкузначимости прогнозируемых последствий.В связи с этими соображениями, на первом этапе научной работы, основываясь на методологии системного анализа, авторами произведена детальная идентификация потенциальных источников опасности(объектов промысла) и характер их воздействия на окружающую среду (таблица 1).
Таблица 1 Анализ источников опасности и характер их воздействия на окружающую среду
№Источники и факторыХарактер воздействия на окружающую среду и техногенное воздействие1Система канализационных
трубопроводовЗагрязнение почвогрунтов2Амбары для сброса шламаЗагрязнение атмосферы и почвогрунтов3Дизельные электростанцииЗагрязнение атмосферы4Бурильное оборудованиеЗагрязнение атмосферы, загрязнение почвогрунтов, аварийные ситуации
Приведённые в таблице объекты потенциально могут стать серьёзными источниками негативных экологических событий в случае нарушения их нормальной работы в соответствии с паспортами и инструкциями. Анализ структуры производственных отходов также показал, что основнуючасть (73%)занимают буровые и нефтяные шламы. Следовательно, на их идентификацию и оценку уровня воздействия необходимо ориентировать методы контроля.Важнейшими закономерностями организации экологического контроля являются: комплексность организации процесса; соответствие организации производства измерений, обработки и анализа результатов конкретным производственнотехническим условиям. При этом формируемая комплексная система должна обладать рядом достоинств, определяющих её техникоэкономические показатели:
репрезентативностью, то есть отражать самое существенное свойство объектов и процессов;
сопоставимостью (конструктивностью), позволяющей сравнивать полученные результаты с оценками других методов и средств;
рациональностью, определяемой как минимальный объём затрат труда, времени и средств на получение единицы информации [7].В рамках комплексного подхода контроль необходимо проводить на двух взаимосвязанных направлениях. Содержание первого направления –контроль соблюдения норм и требований законодательства, локальных нормативнотехнических документов. Контрольные процедуры второго блока заключаются в измерении фактических параметров уровня загрязнения окружающей природной среды. Полученные данные в процессе наблюдений материалы являются основой для оценки состояния региональной техносферы требованиям законодательных и нормативных по экологической безопасности. Оценивая оборудование, которое в случае аварии может оказать негативное воздействие на экологическую ситуацию в районе нефтегазодобычи и характеристики различных методов контроля, можно рекомендовать следующие методы неразрушающего контроля (МНК):
метод ультразвуковой дефектоскопии (УЗД);
метод акустической эмиссии (АЭ);
визуальный метод;
радиационная интроскопия (рентгеновское просвечивание);
электрохимический;
инфракрасная спектрофотометрия.
Каждый из выбранных методов предназначен для оценкисостояния определённого вида оборудования или контроля выбросов (сбросов) вредных веществ. Так, методы УЗД и АЭ рекомендуется использовать для контроля параметров трубопроводов как при заполнении труб продуктом (газом, нефтью), так и без заполнения. Достоверность результатов, полученных с использованием указанных методов, составляет 85 –95%. К достоинствам методов специалисты относят сравнительно короткое время получения результатов диагностики. Эта характеристика позволяет оперативно провести работы по устранению повреждений, если такие возникнут.Все органические вещества имеют в инфракрасном диапазоне свои индивидуальные спектры поглощения.Основываясь на указанной закономерности,при количественных оценках уровня нефтяных загрязнении широко используютсяметоды инфракрасной спектрофотометрии.Контроль состояния водопровода целесообразно осуществлять посредством рентгеноскопии, так как данный метод обеспечивает обнаружение раковин и деформаций стенок труб при точной локализации дефектов [8].В целом, авторам статьипредставляется, что рациональный комплекс производственного экологического контроля на объектах нефтегазового комплекса должен включать методы контроля и выполнять функции в соответствии с таблицей 2. Таблица 2Рациональный комплекс методов производственного контроля
№Название применяемого методаКонтролируемый компонент воздействия на природную и техногенную среды1Метод акустической дефектоскопииТрубопроводы2Электрохимический непрерывный контроль вредных выбросов (сбросов)Загрязнение атмосферы, гидросферы и почвогрунтов3Радиационная интроскопияВодопровод4Визуальный метод в сочетании с автоматическими датчиками уровняШламовые амбары5Инфракрасная спектрофотометрияШламовые амбары
Для повышения качества получаемой информации, на наш взгляд, необходимо:
выполнять контроль в режиме мониторинга;
производить оценку материалов и формировать прогнозные заключения с использованием синтезачастных выводов:
прогнозирование негативного воздействия источников загрязнения среды осуществлять, учитывая фундаментальные принципы теории прогностики;
регулярно выполнять ретроспективный сравнительный анализ путём сопоставления фактических и прогнозных материалов и проецировать материалы анализа на текущее состояние производственного контроля;
осуществлять научные работы по совершенствованию применяемых методик измерений и обработки результатов;
сформировать и регулярно пополнять в режиме реального времени специальный банк прогнозов, методических документов и материалов сравнения прогнозных и фактических данных о состоянии среды.Одним из направлений повышения эффективности производственного контроля является оптимизация сети наблюдений, выполняемых различными методами, что позволит сократить материальные затраты, достигая при этом должных параметров оценки.Важным и эффективным инструментом производственного экологического контроля на предприятиях нефтегазовой отрасли может стать постоянно действующая экологическая модель предприятия (ПДЭМП), работающая по принципам ГИС.В данном случае имеется визуализация результатов контроля по пунктам сети наблюдений на плане территории, как показано на рисунке.
Анализ массива данных ПДЭМП в конкретный момент времени даёт возможность:
представлять реальную ситуацию в плане загрязнения техносферы;
планировать и реализовывать корректирующие организационно технические мероприятия по обеспечению требуемой нормативными документами экологической обстановки;
оптимизировать расходы финансовых средств.
Как показывает практика, внедрение предлагаемых научнометодических элементов позволитобеспечить эффективный контроль состоянияэкологической безопасности на объектах нефтегазовых промыслов[9, 10]. Ссылки на источники1.Молев М.Д. Прогнозирование состояния техносферной безопасности: монография /М.Д. Молев, С.А. Масленников, И.А. Занина, Н.И. Стуженко –Шахты: ИСОиП (филиал) ДГТУ, 2015. –113 с. 2.Molev M. D. Theoretical and experimental substantiation of construction regional security monitoring systems technosperic /M. D. Molev,S. G. Stradanchenko, S. A. Maslennikov //ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. –2015. –№16, September. –Pp. 67876788.3.Молев М.Д., Масленников С.А. Техногенные риски населения больших городов: монография. –Шахты: ИСОиП (филиал) ДГТУ, 2016. –118 с.
4.Системный анализ в управлении: Учеб. пособие /Под ред. А.А. Емельянова. –М.: Финансы и статистика, 2007. –368 с.5.Розенберг Г.С., Шитиков В.К., Брусиловский П.М. Экологическое прогнозировании (функциональные предикторы временных рядов). –Тольятти: Экологический институт РАН, 1994. –280 с.Сеть наблюденийБлок данных МоделированиеПрогнозВывод результатовРис. 1.Блоксхема работы постоянно действующей модели
6.Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. –М.: Наука, 1981. –360 с.7.Молев М.Д. Методология контроля и прогнозирования состояния углепородного массива //Горный информационноаналитический бюллетень. –2007. –№ 9. –С. 159162.8.Каневский И.Н., Сальникова Е.Н. Неразрушающие методы контроля: учеб. пособие. –Владивосток: Издво ДВГТУ, 2007. –243 с.9.Экологический мониторинг ликвидации неперспективных шахт Восточного Донбасса / В.М. Еремеев [и др.]; под ред. В.М. Еремеева. –Шахты: Издво ЮРО АГН, 2001. –280 с.10.Вартанов А.З., Рубан А.Д., Шкуратник В.Л.Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг. –М.: Горная книга, 2009. –640 с.
