Взрыв на нефтегазовых комплексах – это неконтролируемое высвобождение энергии химических реакций в ограниченных объемах производственных объектов, добывающих, транспортирующих и перерабатывающих нефть и газ, приводящее к гибели и увечьям людей, повреждающее и разрушающее инфраструктуру объектов и нарушающих природную среду. Взрывы газовоздушных смесей на нефтегазовых объектах происходят:
- при утечках жидкостей и газов вследствие нарушения целостности и герметичности сосудов, трубопроводов, насосов, ресиверов, реакторов;
- выбросах нефти и газа в процессе бурения скважин или при их добыче, при авариях на транспортных системах, переработке углеводородов на нефтегазохимических предприятиях, а также при функционировании энергетических установок нефтегазовых комплексов.
Поражающими факторами взрывов являются ударные и тепловые волны, а также опасные продукты взрывных реакций и пожаров. Окружающее пространство подразделяется на четыре класса:
класс 1 – наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания с размером не менее трех размеров детонационной ячейки для данной смеси. Если размер детонационной ячейки для данной смеси неизвестен, то минимальный характерный размер струй принимается равным 5 см для веществ 1-го класса, 20 см для веществ 2-го класса, 50 см для веществ 3-го класса и 150 см для веществ 4-го класса;
класс 2 – сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий;
класс 3 – средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк;
класс 4 – слабо загроможденное и свободное пространство.
Для оценки действия взрыва возможные взрывные режимы превращения топливовоздушной смеси разбиты на шесть группировок в зависимости от диапазонов скоростей их распространения:
- детонация или горение со скоростью фронта пламени более 500 м/с;
- дефлаграция со скоростью фронта пламени 300–500 м/с;
- дефлаграция со скоростью фронта пламени 200-300 м/с;
- дефлаграция со скоростью фронта пламени 150–200 м/с;
- дефлаграция со скоростью фронта пламени до 100–150 м/с.
Ожидаемый режим взрывного превращения (класс по скорости пламени) определяется на основе данных по классам горючей смеси и окружающего пространства. Все горючие смеси условно разделены на четыре класса:
класс 1 – особо чувствительные вещества (размер детонационной ячейки менее 2 см) – Н2, С2Н2, C2H4О, C3H6О, R-NО2 и др.;
класс 2 – чувствительные вещества (размер детонационной ячейки от 2 до 10 см) – С3Н8, С4Н10, С2Н6, С3Н6, С4Н8 и др.;
класс 3 – среднечувствительные вещества (размер детонационной ячейки от 10 до 40 см), типичные представители этого класса – гексан, октан, изооктан, пары и распылы бензина, сжиженный природный газ;
класс 4 – слабочувствительные вещества (размер детонационной ячейки более 40 см), типичные представители этого класса – метан, декан, распылы дизтоплива, керосина, бензола.
После определения режима взрывного превращения рассчитываются параметры ударной волны (давление и импульс), а затем делается вероятностная оценка для тех или иных степеней поражения. Для оценки плотности теплового потока на заданном расстоянии от горящего пролива жидкости используется экспоненциальная зависимость. Для оценки поражающего действия теплового излучения используется степенная зависимость дозы теплового излучения от плотности теплового потока. В реальных аварийных ситуациях с взрывами и пожарами не учитываются следующие важные физические явления, которые могут иметь место на нефтегазовых комплексах:
- истечение из отверстия в резервуаре;
- растекание жидкости при квазимгновенном разрушении резервуара;
- испарение;
- образование паровоздушного облака;
- взрыв паровоздушного облака;
- пожар-вспышка;
- факельное горение струи жидкости;
- взрыв в резервуаре;
- взрыв и пожар в производственном помещении;
- вскипание, выброс, взрыв и пожар нефтепродуктов.
При обосновании взрывобезопасности нефтегазовых комплексов применяются модели, позволяющие рассчитывать процессы и их параметры:
- избыточное давление взрыва, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении;
- размеры зон в открытом пространстве, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени газов и паров;
- распространение газов и паров в атмосфере;
- интенсивность теплового излучения от взрывов и пожаров от огненного шара;
- параметры ударной волны при взрывах и сгорании газопаровоздушных смесей в открытом или замкнутом пространстве или при взрыве резервуара с перегретой жидкостью или сжиженным газом в очаге пожара;
- параметры испарения жидкостей и сжиженных газов;
- температурный режим пожара в помещении;
- сопутствующего взрыву риска.
На базе нормативных методик и практического опыта разрабатываются способы и системы, позволяющие оценить влияние тех или иных противовзрывных и противопожарных мероприятий на уровень комплексной опасности объекта. Это соблюдение правил проектирования, изготовления и эксплуатации нефтегазового оборудования, диагностика состояния основных элементов нефтегазовых комплексов, контроль протечки, создание специальных барьеров и гасителей ударных волн, снижение уровня загромождения производственных помещений и площадок.
Организация ликвидации последствий взрывов на нефтегазовых комплексах, состав сил и средств, привлекаемых к работам, зависят от мощности, масштабов разрушений, степени поражения людей и окружающей среды и осуществляются как специальными подразделениями предприятий, так и силами и средствами единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС).
Источник: Безопасность России: правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Энергетическая безопасность: (Нефтяной комплекс России). —М. 2000.