В Международном энергетическом прогнозе на 2016 год говорится, что мировое потребление ископаемого топлива увеличится с 90 млн. баррелей в день до 121 млн. баррелей в день в 2040 году. Рост спроса на эти виды топлива повышает важность выявления, анализа и оценки рисков, связанных с транспортировкой горючих материалов.
Нефтепроводы и газопроводы играют важную роль в нашем обществе, являются одним из самых безопасных способов транспортировки нефти и газа.
Однако несчастные случаи случаются, и они могут привести к значительным последствиям. Данные, связанные с авариями на трубопроводах в Соединенных Штатах Америки, собираются Управлением по безопасности трубопроводов и опасных материалов (PHMSA) Министерства транспорта США (DOT). PHMSA предоставляет подробную информацию о несчастных случаях, ежегодные сводки, многолетние тенденции в показателях безопасности и пробегах трубопроводов. Трубопроводные операторы обязаны представлять PHMSA ежегодные отчеты в соответствии с Кодексом федеральных правил. Эти отчеты, содержащие информацию о трубопроводах, мерах по предупреждению аварий и ликвидации их последствий, полезны для исследователей, правительственных учреждений и специалистов отрасли для планирования инспекций и оценки рисков.
В данной статье представлен статистический анализ отказов нефтегазопроводов в Соединенных Штатах на основе базы данных PHMSA. Анализ фокусируется на взаимосвязи между проектными переменными трубопроводов и общими последствиями аварий на трубопроводах, такими как воспламенение, травмы и смертельные случаи, материальный ущерб и объем разливов. На основе таких взаимоотношений могут быть разработаны модели риска.
Сбор данных PHMSA
Приблизительно 3,7 × 10 (в 6 степени) км газопроводов для транспортировки и сбора, распределения газа и опасных жидкостей пересекают территорию США. PHMSA регулирует примерно 76% общей длины трубопроводов в США. Трубопроводная сеть разделена на три основных типа: магистральные трубопроводы сбора, транспортировки и распределения. Транспортировка материалов по трубопроводам осуществляется из добывающих скважин на технологические объекты, а затем по магистральным трубопроводам нефть и газ доставляются на большие расстояния от объектов переработки во многие районы США и, в конечном итоге, топливо поступает к потребителям по распределительным трубопроводам.
Анализ происшествий
Ежегодный процент отказов
Годовая частота отказов указывает на частоту отказов трубопроводной системы в год. Он рассчитывается как годовое количество несчастных случаев за пробег. Распределительные трубопроводы имеют самую низкую частоту отказов с практически постоянной частотой отказов от 2,9 × 10-5 до 3,6 × 10-5 аварий на км в год. Напротив, в последнее время на опасных жидкостных трубопроводах в среднем происходило от 1,2 × 10-3 до 1,4 × 10-3 аварий на километр в год.
Инциденты часто приводили к серьезным последствиям, таким как возгорания, травмы, смертельные случаи, материальный ущерб и выпуск продукции. В следующих разделах рассматривается взаимосвязь между последствиями аварии на трубопроводе и проектными переменными, такими как местоположение класса, год монтажа, диаметр трубопровода и максимально допустимое рабочее давление.
Годовая скорость воспламенения
Возникновение воспламенения продукта может привести к выходу из строя. Опасные жидкостные трубопроводы имеют самую высокую скорость воспламенения. Коэффициент воспламенения увеличивается по сравнению с коэффициентом отказов, за исключением 2015 года.
По этой причине анализ взаимосвязи между проектными параметрами трубопровода и воспламенением сконцентрирован на опасных жидкостных трубопроводах на данном участке. Следует отметить, что трубопроводы для опасных жидкостей не делятся на классы населения. Большие диаметры, более высокие значения MAOP и недавно установленные трубопроводы увеличили скорость воспламенения.
Годовой коэффициент смертности и травм
Основными последствиями аварий нефте-газопроводов являются несчастные случаи со смертельным исходом и травмы. Распределительные трубопроводы имеют устойчивый годовой уровень травматизма и смертности.
Действительно, распределительные линии часто расположены в районах со средней и высокой плотностью населения, где в аварии могут быть вовлечены широкие слои населения, такие как жители.
В результате, классы 3 и 4, которые являются наиболее населенными районами, имеют более высокий уровень травматизма, а также трубопроводы меньшего диаметра. Все группы MAOP следуют аналогичной тенденции во времени, за исключением трубопроводов низкого давления в 2014 году. Однако этот пик соответствует уровню травматизма и другим проектным характеристикам, поскольку в 2014 году количество травм выше, чем в другие годы.
Ущерб имуществу
Общая стоимость газопроводов не учитывает стоимость утерянного газа, в то время как трубопроводы из опасных материалов включают стоимость утраченного продукта. Аварии на газотранспортных трубопроводах, как правило, приводят к наиболее дорогостоящему среднегодовому материальному ущербу.
Общий имущественный ущерб включает в себя оценочную стоимость ущерба общественному имуществу, оценочную стоимость преднамеренного и непреднамеренного выброса газа, ущерб и ремонт операторов, аварийное реагирование и прочие расходы.
Линия регрессии для класса местоположения и года монтажа дает достаточно устойчивые результаты, хотя и более низкие классы, которые представляют собой менее населенные районы, а более старые трубопроводы обычно приводят к более высоким затратам, за исключением нескольких отдельных случаев. Кроме того, большие диаметры приводят к более дорогостоящему материальному ущербу, а более высокие MAOP приводят в большинстве случаев к более высоким затратам.
Результаты
Результаты показывают, что недавно проложенные опасные жидкостные трубопроводы большого диаметра и высокого давления имеют самую высокую скорость воспламенения. Распределительные трубопроводы малого диаметра, расположенные в районах с высокой плотностью населения, вызывают более высокий уровень травматизма, особенно среди населения в целом, а не среди рабочих.
Более того, старые проложенные магистральные трубопроводы, которые выходят из строя в малонаселенных районах, как правило, приводят к увеличению имущественного ущерба. Наконец, старые проложенные опасные жидкостные трубопроводы меньшего диаметра и с более высоким максимально допустимым рабочим давлением в большинстве случаев приводят к большим выбросам продукта.