6.4 Заходи з упередження вибухопожежонебезпеки.

Однією із головних небезпек нафтогазової галузі є достатньо високий рівень ризику виникнення вибухів та пожеж, спричинених присутністю у процесах видобування, транспортування та зберігання значних мас вуглеводнів, які за певних умов можуть створити вибухопожежонебезпечні концентрації горючих газів чи парів. Упередженню виникнення таких умов в правилах безпеки передбачена ціла низка проектно-планувальних норм і засобів технічного, технологічного та організаційного характеру.

У їх переліку організація вентиляції вибухопожежонебезпечних приміщень категорії А,Б і В за ОНТП 24-86 посідає провідне місце.

Відомо, що одним з важливих призначень вентиляції є недопущення утворення вибухонебезпечних концентрацій горючих газів, парів чи пилу.

Вентиляція такого типу рахується аварійною.

У відповідності до діючих будівельних норм та правил безпеки [1,2,3] насосні та компресорні станції магістральних нафтогазопроводів та нафтопродуктопроводів, газокомпресорні станції та їх промислові дожимі станції (ДКС) систем промислового та між промислового збору нафти і газу повинні бути обладнані окрім відповідного технологічного устаткування:

• примусовою припливно-витяжною і аварійною вентиляцією;

• системою автоматичного газо(паро)виявлення, що зблокована з автоматом аварійної вентиляції;

• системою автоматичного пожежогасіння та первинними засобами пожежогасіння;

• світловою і звуковою сигналізацією аварійних ситуацій;

• аварійним освітленням тощо.

Витяжна аварійна вентиляція повинна автоматично включатися у разі досягнення небезпечної концентрації горючих газів (парів) у повітрі приміщень: 10% НКГВ та 20%НКМПП відповідно для газових і нафтових об’єктів. Також робота компресорного цеху, ГПА в окремому укритті, інших вибухонебезпечних приміщеннях повинні бути аварійно зупинені (окрім інших причин) при досягненні концентрації горючих газів у повітрі, що перевищують 20% НКГВ. Для насосних станцій, відповідно - 30% НКМПП.

Така відмінність у підходах до вирішення проблеми безпеки ключових ОПН галузі може звернути на себе увагу читача.

На жаль у сучасних навчальних посібниках з охорони праці ці питання не знайшли належного тлумачення і тому , на наш погляд, буде доцільним внести відповідні пояснення та доповнення.

У зв’язку з певними термінологічними та змістовними змінами, що відбулися на етапі формування нормативно-правової бази охорони праці на протязі останніх десятиліть слід окремо зупинитися на сучасному визначенні регламентуючих вибухопожежонебезпеку показниках: НКГВ та НКМПП .

Тлумачення термінів НКМПП і НКГВ у відповідності до діючих нормативних джерел надається у наступній редакції:

- НКМПП - нижня концентраційна межа поширення полум’я – це мінімальний вміст горючої речовини в однорідній суміші в окислювальному середовищі, при якому можливе поширення полум’я по суміші на будь яку відстань від джерела запалювання;

• НКГВ - нижня концентраційна границя вибуховості (спалахування) – це мінімальна концентрація горючих (або) вибухонебезпечних речовин у повітрі за умов якої може виникну ти спалахування або вибух цієї суміші від джерела запалювання, в %.

НКМПП горючих речовин визначається, як правило, на основі експериментальних досліджень за стандартних умов. Відомі і розрахункові методи визначення цього показника. Перевага надається результатам, отриманим експериментальним методом, який забезпечує більш високу точність визначення.

При тім треба мати на увазі, що значення НКМПП горючих речовин залежить від температури (t). Ця залежність має наступний вигляд [4]:

де - НКМПП при Р_ат і t₀ =25^о С, %.

Окрім того за реальних умов, у зв’язку з можливим існуванням неоднорідності розподілу горючої речовини у певному обсязі, виникають умови для локального спалахування окремих ділянок суміші, в яких концентрація горючої речовини уже знаходиться в межах діапазону вибуху (концентрація в межах від нижньої до верхньої межі поширення полум’я). Більш детально засади формування вибухонебезпечних суміші ми розглядали в розділі 6.1.

Така ситуація являє потенційну небезпеку виникнення локальної пожежі (вибуху) тощо. Тому виникає потреба у введенні додаткових гарантій безпеки.

Імовірність виникнення запалювання чи вибуху газоповітряної суміші також залежить від імовірності присутності джерела запалювання.

Власне цими обставинами і пояснюється необхідність застосування показників НКГВ і ВКГВ.

Відповідно до [4] вибуховобезпечною концентрацією горючого газу (пари, пилу)у повітрі рахується концентрація ( в % _об), яка задовольняє наступній умові:

≤ ,

де – вміст горючої речовини у безпечній, неспалахуючій суміші, або НКГВ,

- коефіцієнт безпечності експериментальних значень параметрів пожежної безпеки φ, який розраховується за формулою:

= _{˙ ˙} ( - α_˙ S),

де - коефіцієнт, що враховує похибку методу визначення параметру φ, =1,1;

- ступінь неоднорідності суміші ( для однорідних сумішей

=1, для неоднорідних- = 1…..5);

- середньоарифметичне значення для різних проб сумішей;

S - оцінка середньоквадратичного відхилення окремого результату визначення параметру φ_і від середньоарифметичного φ_ср :

S = ^{2 ;}

де n – число визначень параметру ;

α – коефіцієнт запасу, величина якого залежить від імовірності створення суміші індивідуальнї горючої речовини з окиснювачем, що не спалахує (для Р_см - 0,999 α =3,34 , а для Р_см - 0,999999 α =4,96).

Імовірність неспалахування суміші пропонується розрахувати за формулою:

Р_см

де Р_без - нормативний рівень пожежної безпеки, який приймається рівним 0,999999 при відсутності економічних обґрунтувань для окремого технологічного вузла;

Р_факт - фактична імовірність відсутності у досліджуваному середовищі джерела запалювання ( при відсутності експериментальних даних величину Р_факт приймають рівною 0,999, а для середовища в якому можлива поява випадкових джерел запалювання Р_факт = 0).

Тому, враховуючи важливість і потенційну небезпеку об’єктів підвищеної небезпеки, які пов’язані з процесами видобування, транспортування та зберігання вуглеводнів при розрахунках НКГВ , як правило, фізично неоднорідних горючих сумішей коефіцієнти безпеки помножуються на 5.

В таблиці 6.1 наведені дані про значення окремих показників безпеки горючих речовин, використання яких найбільш поширених у галузі.

Таблиця 6.1 – Гранично допустимі вибухонебезпечні концентрації (ГДВК)

Найменування речовини	ГДВК (НКГВ)	НКМПП	Коефіцієнт безпечності до експерементально визначених НМПП при Рсм
	%, обємні	%, об.	0,999		0,999999
Аміак	0,75	17,00	1,38		1,63
Ацетилен	0.12	2,50	2.00		4.00
Бензол	0,07	1,43	1,37		1,61
Бензин-розчинник	0,04	2,40	2,00		4,00
Бутан	0,09	1,80	1,24		1,39
Гас	0,07	0,64	2,00		4,00
Метан	0,25	5,28	1,26		1,38
Нафта (фракція 20-00*)	0,07	0.64	2,00		4,00
Пропан	0,11	2,31	1,24		1,33
Спирт метиловий	0,30	6,70	1,40		1,68
Спирт етиловий	0,18	3.61	2.00		4.00
Етиленгліколь	0,17	4.29	2.00		4.00
Етан	0,15	3,07	1,27		1,4
Етилен	0,15	3.11	1.20		1.40
Сірководень	0,21	4,00	1,45		1,95

Заходи профілактики вибухопожежонебезпеки в межах робочих зон , що не мають просторового обмеження , ґрунтуються переважним чином на контролі загазованості повітря з метою своєчасного виявлення небезпечних концентрацій та недопущенні присутності в небезпечних зонах джерел займання (спалахування) газоповітряних сумішей (принципи «концентрації та локалізації»).

Так автомобілі, спецтехніку і засоби радіозв’язку необхідно розташовувати з навітряної сторони відносно можливого місця виділення (появи) небезпечних газів чи парів на відстані не ближче 30 м від місця розлитої нафти чи конденсату і не ближче 25 м від гирла нафтової чи газової свердловини.

Крім того автомобілі і спецтехніку слід розміщати з урахуванням можливості швидкого і безпечного маневрування (моторними частинами в протилежний бік від небезпечної зони тощо).

Технічні засоби, що безпосередньо не беруть участі у аварійних роботах повинні розташовуватись не ближче ніж за 100м від зони розливу нафти, або за межами газонебезпечної зони.

Пуск чи зупинка насосного та іншого обладнання з електроприводом в межах зони загазованості слід виконувати дистанційно, а усе електрообладнання і світильники повинні бути в вибухозахищеному виконанні. Під час грози в районі КС не дозволяється пуск та зупинка ГПА, переключення на силовому електроустаткуванні та в технологічній обв’язці, які можуть призвести до залпового викиду газу в атмосферу (продувка запобіжних клапанів, свічок тощо).

Корпуси насосів, що перекачують конденсат чи інші легкозаймисті нафтопродукти повинні бути заземлені незалежно від наявності заземлення двигунів, що знаходяться на одній рамі з насосами, для упередження появи на їх поверхні небезпечних потенціалів статичної електрики. Під час зливання або наповнення газоконденсату чи інших легкозаймистих рідин при використання автоцистерни двигун автомобіля повинен бути заглушений, а корпус цистерни , рукав для конденсату чи нафтопродукту і його металевий наконечник повинні бути заземлені . Наконечник рукава повинен бути опущений до дна цистерни на відстань не більше 200 мм.

Куріння заборонено поблизу автоцистерни та в її кабіні.

Вище згадані проблеми є актуальними не тільки для газових об’єктів, а також при застосуванні різноманітних методів підвищення нафтовилучення.

Особливої ваги вони набувають при застосуванні термічних методів впливу на продуктивні пласти під час освоєння та експлуатації свердловин.

При цих процесах можуть створюватись сприятливі умови для виникнення джерел запалювання за рахунок високих тисків та температур, накопичення високих потенціалів статичної електрики, утворення та самозаймання пірофорних сполук тощо.

Тому для упередження виникнення вибухонебезпечних ситуацій необхідно регламентувати та контролювати параметри газоповітряних сумішей з урахуванням тиску, температури, компонентного складу та умов об’єктів. ВНИИТБ розроблена відповідна методика на основі модельного компонента [5].

Із термічних методів впливу на пласт найбільш небезпечним є метод внутрішньо пластового горіння (ВГ). Вибухонебезпечність об’єктів ВГ повинна будуватись переважно на обмеженні вмісту кисню або горючого газу у газоповітряній суміші, виходячи з умов її формування на конкретному об’єкті. Тому у нагнітальних свердловинах повинна регламентуватись та контролюватись концентрація горючого газу у газоповітряній суміші з врахуванням можливості попадання газу із пласта при зменшенні тиску повітря, що закачується у свердловину.

У видобувних свердловинах вибухонебезпечна концентрація газоповітряної суміші може утворитися головним чином за рахунок припливу надлишку окислювача (кисню) з пласта в свердловину, що можливе при згасанні горіння в пласті, наявності в ньому тріщин тощо. Тому і у видобувних свердловинах необхідно регламентувати та контролювати вміст кисню у газовій суміші. Остання вимога стосується також і об’єктів збору продукції свердловин.

Гранично допустима вибухова концентрація кисню у газоповітряній

суміші визначається за формулою:

ГДВ_КО2 = ,

а гранично допустима концентрація газу :

ГДВ_Кг = ,

де та – відповідно верхня та нижня межі поширення полум’я газоповітряної суміші, % об.

У відповідності до рекомендацій ВНИИПО при

≤ 0,5 , =1,5

де - стехіометрична концентрація горючої суміші в повітрі, % об.