ПНСТ 596-2022 Нефтяная и газовая промышленность системы подводной добычи. Оценка рисков при защите трубопроводов от внешних воздействий. Методические указания

Утвержден и введен в действие

Приказом Федерального

агентства по техническому

регулированию и метрологии

от 20 сентября 2022 г. N 68-пнст

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НЕФТЯНАЯ И ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

СИСТЕМЫ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ

ОЦЕНКА РИСКОВ ПРИ ЗАЩИТЕ ТРУБОПРОВОДОВ

ОТ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Petroleum and natural gas industry.

Subsea production systems. Risk assessment of pipeline

protection due exposure. Methodology guide

ПНСТ 596-2022

ОКС 75.020

Срок действия

с 31 декабря 2022 года

до 31 декабря 2025 года

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Газпром 335" (ООО "Газпром 335")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 "Нефтяная и газовая промышленность"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 сентября 2022 г. N 68-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: inf@gazprom335.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д. 10, стр. 2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Создание и развитие отечественных технологий и техники для освоения шельфовых нефтегазовых месторождений должны быть обеспечены современными стандартами, содержащими положения по проектированию, строительству и эксплуатации систем подводной добычи. Для решения данной задачи Министерством промышленности и торговли Российской Федерации и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии реализуется "Программа по обеспечению нормативной документацией создания отечественной системы подводной добычи для освоения морских нефтегазовых месторождений". В объеме работ программы предусмотрена разработка национальных стандартов и предварительных национальных стандартов, областью применения которых являются системы подводной добычи углеводородов.

Целью настоящего стандарта является обеспечение безопасности при проведении работ по строительству и эксплуатации морских месторождений углеводородов, обустраиваемых с применением систем подводной добычи, за счет выполнения оценки рисков в отношении трубопроводных систем и реализации соответствующих защитных мероприятий.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает общие положения и рекомендации по оценке и мерам снижения риска в процессе проектирования новых или реконструкций подводных трубопроводов систем подводной добычи при защите от возможного падения грузов при проведении морских операций, воздействия орудий рыболовного промысла, якорных цепей и якорей судов.

1.2 Положения настоящего стандарта необходимо применять совместно с положениями об оценке риска, представленными в ГОСТ Р ИСО 17776 и ГОСТ Р 58772.

1.3 При проектировании и строительстве систем подводной добычи под техническим наблюдением Российского морского регистра судоходства в дополнение к положениям настоящего стандарта следует выполнять положения Правил классификации и постройки подводных добычных комплексов [1] и Правил классификации и постройки морских подводных трубопроводов [2] в части оценки безопасности.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 51897 (ISO Guide 73:2009) Менеджмент риска. Термины и определения

ГОСТ Р 54124 Безопасность машин и оборудования. Оценка риска

ГОСТ Р 54382 Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования

ГОСТ Р 58771 Менеджмент риска. Технологии оценки риска

ГОСТ Р 58772 (ИСО 19901-6:2009) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Морские операции

ГОСТ Р 59304 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 17776 Нефтяная и газовая промышленность. Морские добычные установки. Способы и методы идентификации опасностей и оценки риска. Основные положения

ПНСТ 567-2021 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Взаимодействие траловой оснастки и трубопроводов. Методические указания

ПНСТ 573-2021 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Динамические райзеры

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 51897, ГОСТ Р 59304, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 критерии приемлемости риска: Критерии, используемые для задания приемлемого уровня риска при технологических процессах, допустимые предельные значения для рисков, связанных с безопасностью человека, а также с влиянием на окружающую среду и экономику.

3.2 условная вероятность: Вероятность реализации события A при условии реализации события B.

3.3 риск: Произведение вероятности опасного события на его последствия.

4 Общие положения

4.1 На этапе выполнения работ по проектированию подводных трубопроводов проектировщик в целях оценки риска и обеспечения допустимого риска должен идентифицировать возможные опасности от внешних воздействий на трубопровод.

4.2 На этапе проектирования следует выполнить оценку риска или вероятности наступления опасного события для всех этапов жизненного цикла подводного трубопровода: проектирование, изготовление, эксплуатация, утилизация.

4.3 При оценке риска проектировщику следует выполнить идентификацию опасности HAZID от внешних воздействий на подводный трубопровод и учитывать нижеприведенные факторы:

- ледовый режим;

- размыв морского дна;

- сейсмическая активность;

- гидрометеорологические условия;

- работы, осуществляемые в зоне, расположенной вдоль трассы трубопровода, потенциально влияющие на его целостность:

- морские (в том числе грузоподъемные) операции;

- рыболовный промысел;

- движение судов.

5 Идентификация опасных факторов

5.1 Опасные факторы, которые могут привести к повреждению трубопроводов, следует идентифицировать на основе анализа работ и операций, проводимых в зоне, расположенной вдоль трасс подводных трубопроводов.

5.2 В процессе проведения идентификации возможных опасностей следует выполнять анализ и идентифицировать все сценарии развития аварий и их возможные последствия. В таблице 1 представлены возможные внешние опасные факторы, которые могут привести к повреждению трубопроводов (см. также [3]).

Таблица 1

Возможные внешние опасные факторы

6 Расчет степени риска

На основании идентификации опасных факторов следует выполнить расчет степени риска внешних воздействий на подводный трубопровод с учетом ГОСТ Р 54124, ГОСТ Р 58771 и ГОСТ Р ИСО 17776.

При расчете степени риска целесообразно учитывать внешние опасные факторы для подводного трубопровода, приведенные в разделе 5 (см. также [3]).

7 Оценка рисков

7.1 Методы оценки рисков

7.1.1 На основании расчета степени риска необходимо выполнить оценку степени риска и оценку необходимости принятия мер для адекватного снижения риска.

7.1.2 Оценку степени риска выполняют с учетом методов оценки по ГОСТ Р 54124, ГОСТ Р 58771 и ГОСТ Р ИСО 17776 (см. также [3]).

7.1.3 При оценке рисков целесообразно учитывать частоту отказов событий (см. [3]).

7.1.4 При внесении изменений в проектную документацию и изменении параметров, учитываемых при оценке риска, следует выполнить повторно оценку риска.

7.2 Меры по снижению рисков

7.2.1 Если оцениваемый риск выше надлежащего критерия приемлемости риска, то снижение риска может быть достигнуто путем:

- уменьшения частоты событий;

- принятия мер по предупреждению события;

- принятия мер по сведению к минимуму последствий события (включая страхование рисков).

7.2.2 При проведении анализа по определению мер по снижению риска целесообразно классифицировать повреждения трубопровода в соответствии с разделом 8.2.

7.2.3 В таблице 2 приведены некоторые меры по снижению рисков (см. также [3]).

Таблица 2

Меры по минимизации рисков

8 Защита трубопроводов от внешних воздействий

8.1 Общие данные

8.1.1 Существует два типовых сценария случайной нагрузки, которые могут привести к повреждению трубопроводов:

- ударное воздействие (например, из-за упавших объектов);

- протягивание/зацепление (например, при протаскивании якорной цепи).

8.1.2 Сценарий ударного воздействия представляет собой сложный динамический нелинейный процесс, который включает в себя множество параметров.

Реакция (повреждение) трубопровода носит локальный характер, в котором толщина стенки и толщина покрытия являются существенными параметрами.

8.1.3 Предполагается, что приведенные параметры ударопрочности трубопровода и покрытия позволяют поглотить всю имеющуюся кинетическую энергию ударяющихся объектов. Тем не менее, если это документально подтверждено, можно учитывать поглощение энергии самим ударяющим объектом или грунтом и т.д.

8.1.4 Распространенные условия отказа трубопровода - вдавливание или прокалывание трубы (для ударных нагрузок) и чрезмерный изгиб (для нагрузок при протягивании). Виды отказов классифицируют в соответствии с категориями повреждений (D1 - D3) и выброса (R0, R1 и R2).

8.1.5 При проектировании защиты от тралового снаряжения целесообразно учитывать ПНСТ 573-2021.

8.1.6 Несущая способность при продольном изгибе из-за нагрузки при протягивании/зацеплении регламентирована критериями оценки для стальных трубопроводов, приведенными в ГОСТ Р 54382, ПНСТ 567-2021.

8.1.7 Ударопрочность может быть определена испытаниями (см. [3]).

8.2 Классификация повреждений подводных трубопроводов

8.2.1 Материальный ущерб трубопроводов классифицируют по следующим категориям:

- незначительные повреждения (D1): повреждения, не требующие ремонта и не приводящие к выбросу углеводородов. Небольшие вмятины в стенке стальной трубы, например до 5% диаметра, как правило, не оказывающие непосредственного влияния на проходной диаметр (это предельное значение будет варьироваться и должно оцениваться для каждой трубы отдельно; в случае повреждения следует произвести осмотр и техническую оценку для подтверждения целостности конструкции). Незначительные повреждения гибких трубопроводов, которые не требуют ремонта;

- умеренные повреждения (D2): повреждения, требующие ремонта, но не приводящие к выбросу углеводородов. Размеры вмятин, ограничивающие внутреннюю диагностику и очистку (более 5% диаметра для стальных трубопроводов) обычно требуют ремонта. Попадание морской воды в гибкие трубопроводы может привести к отказам из-за коррозии;

- значительные повреждения (D3): повреждения, приводящие к выбросу углеводородов или воды и т.д. Если стенка трубопровода проколота или имеет место разрыв, работа трубопровода должна быть немедленно прекращена, а линия отремонтирована. Поврежденный участок должен быть удален и заменен.

8.2.2 В случае повреждения, приводящего к выбросу (D3), используют следующую классификацию выбросов:

- нулевой выброс (R0): выброс отсутствует;

- малый выброс (R1): выброс из малых и средних отверстий в стенке трубы (диаметр <= 80 мм). Из трубопровода может выходить небольшое количество содержимого до тех пор, пока не будет обнаружено падение давления или это не будет обнаружено визуально;

- значительный выброс (R2): выброс из разорванных трубопроводов. Полный разрыв приведет к выбросу из трубопровода в полном объеме и будет продолжаться до тех пор, пока трубопровод не будет перекрыт.

8.2.3 Категории повреждений используют для экономических оценок, в то время как категории выбросов дополнительно используют для оценки риска безопасности человека и утечки в окружающую среду. Категории выбросов представляют интерес с точки зрения безопасности человека и окружающей среды. Классификация различных отказов по этим категориям будет зависеть от типа линии, например, стальных или гибких трубопроводов, и защиты.

8.3 Стальной трубопровод

8.3.1 Сценарий ударного воздействия

8.3.1.1 Предполагается, что большинство ударов приведет к относительно "гладкой" форме вмятины. Соотношение вмятины и энергии ударного воздействия для стальных труб E рассчитывают по формуле (см. [3])

(1)

где - пластический момент стенки, Н;

D - наружный диаметр стали, м;

t - толщина стенки (номинальная), м;

- деформация трубы, глубина вмятины, м;

- предел текучести, Па.

8.3.1.2 Формула (1) основана на распределенной вдоль ребра нагрузке, перпендикулярной трубопроводу, а вдавливающий предмет затрагивает все поперечное сечение (см. рисунок 1); влияние внутреннего давления не учитывают.

1 - масса; 2 - скорость; 3 - вмятина

Рисунок 1 - Модель прогнозирования вмятины,

показанная схематично

8.3.1.3 Подробные оценки несущей способности, например по методу конечно-элементного анализа, можно выполнить отдельно. Для выполнения анализа требуется оценка геометрии воздействующего объекта.

8.3.1.4 Дополнительный отказ в виде прокола стенки, приводящий к утечке, может произойти при ударных воздействиях с более высокой скоростью или с ударно взаимодействующим объектом с острыми углами и кромками.

8.3.1.5 Возможность утечки и полного разрыва включается в качестве прогрессивной условной вероятности, где вероятность возрастает с увеличением энергии ударного воздействия.

8.3.1.6 Классификация повреждений стальных трубопроводов приведена в таблице 3 (см. также [3]).

Таблица 3

Классификация повреждений стальных трубопроводов

8.3.1.7 Классификация повреждений гибких трубопроводов приведена в таблице 4, (см. также [3]).

Таблица 4

Классификация повреждений гибких трубопроводов

8.3.2 Сценарий протягивания/зацепления

8.3.2.1 В целом сценарий протягивания/зацепления для гибкого трубопровода аналогичен сценарию для стальных трубопроводов. Однако в этом случае гибкие трубопроводы будут иметь большее конечное поперечное смещение и меньший радиус изгиба.

8.3.2.2 Несущая способность должна быть точно определена или предоставлена производителем.

8.4 Методы защиты

8.4.1 Бетонные покрытия

8.4.1.1 Бетонное покрытие можно использовать для защиты трубопроводов от возможных ударных повреждений. Поглощение энергии в бетонном покрытии является функцией произведения объема области проникновения и прочности бетона на сжатие Y.

8.4.1.2 Кубиковая прочность бетона на сжатие обычно варьируется от 35 до 45 МПа.

8.4.1.3 Кинетическая энергия, поглощаемая в двух разных случаях Eк, может быть выражена следующими формулами (см. пояснения на рисунках 2 и 3, см. [3]):

Eк = Y·b·h·x0, (2)

где b - ширина ударяющего объекта, м;

h - глубина, м;

x0 - проникновение, м.

Рисунок 2 - Ударное воздействие на бетонное покрытие

, (3)

где b - ширина ударяющего объекта, м;

D - диаметр трубопровода, м;

x0 - проникновение, м.

Рисунок 3 - Ударное воздействие на бетонное покрытие

8.4.1.4 Для труб большего диаметра формула (3) может дать неконсервативную оценку, а результат будет более точно представлен по формуле (2).

8.4.1.5 При отсутствии точной информации можно использовать поглощение энергии в 40 кДж для бетонного покрытия с нормальной плотностью толщиной 45 мм, подверженного вдавливанию объекта шириной 30 мм.

8.4.2 Полимерные покрытия

8.4.2.1 Полимерное покрытие можно использовать для защиты от возможных повреждений.

8.4.2.2 При отсутствии точной информации можно использовать значения поглощения энергии, приведенные в таблице 5.

Таблица 5

Поглощение энергии в полимерном покрытии

8.4.2.3 Если полимерное покрытие должно быть использовано в качестве защиты от определенных расчетных нагрузок, например ударных нагрузок от траловой доски, влияние защиты должно быть определено и задокументировано отдельно.

8.4.3 Гравийная отсыпка и заглубление

8.4.3.1 Гравийная отсыпка является рекомендуемым методом защиты трубопроводов (см. также [4]).

8.4.3.2 Эффективная защита от протягивания якорей коммерческих судов может быть получена путем заглубления трубопровода.

8.4.4 Другие способы защиты

В таблице 6 приведено краткое описание дополнительных методов защиты и предполагаемой нижней границы ударопрочности.

Таблица 6

Дополнительные методы защиты

9 Экономический ущерб

9.1.1 Экономические ущерб повреждения трубопроводов можно классифицировать по времени задержки поставок по трубопроводу.

9.1.2 В качестве альтернативы последствия повреждения трубопроводов можно классифицировать по стоимости ремонта и стоимости задержки поставки.

9.1.3 Стоимость задержки поставки обычно превышает фактическую стоимость ремонта, поэтому и стоимость ремонта, и стоимость любой задержки поставки продукции месторождения должны быть включены в оценку.

9.1.4 Фактическая стоимость задержки поставки и ремонта может быть использована при оценке мер по снижению риска, например рентабельности применения защитной конструкции защиты.

9.1.5 Для шлангокабелей, как правило, актуальна только классификация экономического ущерба, так как шланги чаще всего содержат только незначительное количество токсичных жидкостей, что обычно не угрожает безопасности человека.

БИБЛИОГРАФИЯ