Вывоз персонала с аварийных морских сооружений. Терминология и проектно-технические решения
В промышленном освоении российского арктического шельфа принципиально важными являются задачи обеспечения безопасности людей, работающих на морских нефтегазовых сооружениях. Действующая и проектируемая отечественная и международная нормативная документация, определяет базовые требования к техническим средствам эвакуации и спасения. В связи с активным развитием промышленных проектов в российской Арктике, назрела необходимость предпринять согласованные действия по формированию дополнений в регламентирующие отечественные и международные документы. Что необходимо предпринять для повышения эффективности эвакуационных средств?
Нормативная документация
Известно, что отличительной особенностью аварий на морских нефтегазовых сооружениях является высокая скорость развития аварийных процессов взрыва или пожара, которые связаны с выбросами и горением углеводородов. Эти аварийные процессы в свою очередь могут провоцировать потерю устойчивости конструкций платформы, разрушение материалов, потерю остойчивости и полную конструктивную гибель сооружения. Свою огромную негативную роль играет также и уязвимость персонала, связанная с ограниченным пространством платформы и высокой степенью её насыщения технологическим оборудованием.
Понятно, что в информационном пространстве постоянно идет процесс широкого обсуждения морских нефтегазовых сооружений и, в частности, проблем эвакуации и спасения людей в Арктике. Необходимо отметить, что при рассмотрении базовых нормативных документов и применяемых технических средств, появляется представление о почти механическом переносе нормативных и технических требований, разработанных для судового эвакуационного и спасательного оборудования, на требования к средствам, размещаемым на морских сооружениях, в частности на нефтегазовых платформах [1]-[10]. Более того, требования документации и технические средства эвакуации морских сооружений, работающих в водных акваториях, почти полностью переносятся на сооружения, работающие в ледовых условиях российского шельфа. Это внутреннее противоречие обращает на себя внимание и подтверждает целесообразность разработки дополнений в базовые нормативные документы с целью создания технических средств эвакуации и спасения персонала морских сооружений в наибольшей степени отвечающих требованиям их арктической эксплуатации. Очевидно, что они должны базироваться на терминологии и концептуальных предложениях, не противоречащих действующей нормативной документации. Терминология во многом определяет концептуальные проектные решения для арктических морских сооружений и требует к себе дополнительного внимания. Подтверждением необходимости таких дополнений являются очевидные аналогии в требованиях к судовым средствам эвакуации и средствам, размещаемым на арктических морских сооружениях. Отметим также, что спасательная операция содержит в себе последовательные во времени этапы движения конкретного человека : рабочее место – эвакуационный путь - временное убежище – эвакуация – спасательная операция. Сегодня технологическая аварийная готовность рабочих мест, эвакуационных путей и временных убежищ на морском сооружении должным образом регламентирована, действуют международные и российские нормы и правила. Спасательные операции, спасательные средства и комплекс решаемых задач также понимаются достаточно отчетливо, [12] – [15] и др. В то же время ключевой этап спасательной операции, а именно – эвакуация персонала с высокого борта аварийного морского сооружения остается проблемной с точки зрения надежности и адекватности технических средств арктическим условиям.
Определение термина «эвакуация»
Для арктических морских сооружений в термине эвакуация нет достаточной определенности. Так, в соответствии с Солас-74, [1] «морская эвакуационная система есть средство для быстрого перемещения людей с посадочной палубы судна на спасательные шлюпки и плоты, находящиеся на воде». Но можно ли считать завершенным процесс эвакуации персонала, если спасательные шлюпки и плоты с людьми находятся в непосредственной близости от аварийной нефтегазовой платформы? В свою очередь, Проект ГОСТа Р [9], определяет средства эвакуации как технические устройства и средства, предназначенные и/или привлекаемые для эвакуации людей с морской платформы. Если сопоставить определения в [1] и [9], то не совсем понятно, когда или где можно считать завершенным процесс эвакуации. Кроме проектно-технических задач, определение длительности этапа эвакуации имеет и чисто юридический аспект, связанный с вопросами ответственности. Некоторую ясность вносит определение, которое можно найти в [11], где предлагается использовать значение слова evacuation – как покидание - превентивное перемещение персонала с платформы ( из пункта сбора, временного убежища или мест высадки) в условиях аварийной ситуации за ее пределы на безопасное расстояние ( с учетом возможности эскалации аварии). В [9] также отмечено, что мощность двигателя средства эвакуации должна быть достаточной, чтобы обеспечить отход средства эвакуации от МП в безопасную зону. Безопасное расстояние – в данном случае верно указанный ключевой фактор, определяющий эффективность и успешность эвакуации. Из множества вариантов, с учетом рассмотренных выше, можно сделать предложение о значении термина эвакуация, который, в свою очередь, должен определять и проектные решения для соответствующих технических средств.
эвакуация – это процесс перемещения людей с помощью технических устройств и средств из помещений морского сооружения в зону безопасности, за пределы зоны действия поражающих факторов аварии.
Из этого определения следует, что укрытие людей во временном убежище на борту платформы эвакуацией в полном смысле не является, так как временное убежище находится в зоне действия поражающих факторов аварии, и является, по сути, конструктивным барьером.
Понятно, что размеры зоны безопасности определяются типом и функциональным назначением морского сооружения, характеристиками акватории и пр. В качестве индикативных значений могут быть приняты, указанные в [4], параметры предельной зоны, в которой организуются места якорных стоянок судов, ожидающих разрешения оператора на подход к морскому сооружению. Указанная в [13] предельная зона МЛСП «Приразломная» равна 500 м., соответственно при проектировании эвакуационных средств можно ориентироваться на радиусы зоны безопасности в пределах 500-800 м. Транспортировка персонала в эту зону должна быть основным проектным требованием к эвакуационному техническому средству. Последующее позиционирование в пределах зоны безопасности в режиме пассивного ожидания выполняется до момента регламентного выполнения общей спасательной операции. Очевидно, завершением этапа эвакуации является время успешного оказания необходимой медицинской помощи эвакуированным людям в процессе реализации общей спасательной операции.
Для того, чтобы система экстренной эвакуации опиралась на принципиально значимые критерии успешности предлагается акцентировать внимание на главные из них « время-безопасность-выживание», приведенные на рисунке 1:
Техническое приложение термина «эвакуация»
Предложенное терминологическое определение эвакуации формирует и соответствующие требования к техническим средствам её обеспечения. При этом требования [1] в некоторых своих позициях воспринимаются как избыточные. Так указания на необходимость обеспечения непрерывного движения спасательной шлюпки в течение 24 часов со скоростью 6 узлов на расстояние 150 миль, в условиях постоянного дежурства судов, обеспечивающих функционирование морского сооружения (ледоколов, судов снабжения, транспортных и др. ) не воспринимаются как обоснованные. Тем более, что работа каждой морской нефтегазовой платформы всегда обеспечивается флотом судов ледового менеджмента, судов снабжения и транспортных судов, находящихся в оперативности близости к платформе. Очевидно, целесообразно идти по пути создания универсальных для водных и ледовых акваторий движителей кратковременного действия, делая упор на простоту и надежность. Время действия движителя и его мощность должны быть достаточны для транспортировки людей в зону безопасности.
На основании приведенных выше положений, в сложных арктических метеоусловиях, эвакуационному средству с людьми целесообразно находиться вблизи аварийного морского сооружения с фиксированными координатами, но на безопасном от него расстоянии. Соответственно, нет необходимости насыщения технического средства эвакуации избыточным по своим параметрам движительным комплексом, требующим также и постоянного поддержания высокого уровня технологической готовности при хранении. Система движения может быть в значительной степени упрощена, а высвободившийся объем и грузоподъемность могут быть использованы для повышения уровня обитаемости технического средства эвакуации и выживания в экстремальных условиях ожидания общей спасательной операции. Рациональное упрощение системы движения позволит также значительно сократить время эвакуации.
Избыточными являются и требования Поправок 1983 г. Конвенции Солас-74 к надувным спасательным плотам, которые, в частности должны выдерживать многократные прыжки на него людей с высоты 4,5 м. как с поднятым тентом, так и в процессе надувания тента. О прыжках на надувной плот с высоты палубы морского сооружения говорить не приходится. Надувной плот для арктических условий не отвечает ряду принципиально важных требований по сохранности при низких температурах, возможности буксировки в ледовых условиях, противопожарной устойчивости при разливах нефтепродуктов, защиты от белых медведей и пр. С этой точки зрения перспективным направлением представляется разработка раскладных жестких спасательных плотов, для которых решение этих задач представляется возможным.
Неотъемлемой и важнейшей частью эвакуационной системы является спусковое устройство. В отличие от большого внимания нормативных документов к техническим средствам эвакуации и спасения, шлюпкам и плотам, спусковые устройства остаются в области традиционных технических решений. Используемые для неледовых условий спусковые устройства для шлюпок свободного падения, в данном случае рассматриваться не могут, и интереса не представляют. Известные варианты патентованных предложений по выдвижным, телескопическим, откидным и другим версиям спусковых устройств также не представляются работоспособными при низких температурах, штормовых ветровых нагрузках и обледенениях конструкций. В приложении к задачам эвакуации с арктических морских сооружений также остаётся вопрос об адекватности применяемых тросовых систем спуска.
Здесь ключевыми факторами являются большая высота, штормовой ветер, волнение и ледовые образования, окружающие морское сооружение. Известно, что безопасный спуск судовой шлюпки возможен при волнении не более 4 баллов. При этом требуется высокий уровень профессионализма командира шлюпки во время её отхода от борта судна. Для аварийного спуска с морской платформы задача многократно усложняется. Подтверждающим примером может служить авария [17] платформы «Гюнешли» в Каспийском море 4 декабря 2015 г., когда спуск шлюпок при сильном ветре и волнении привел к их разрушению о конструкции платформы и гибели людей.
Следовательно, для спусковых устройств арктических морских сооружений требуются другие проектно-технические решения, не связанные с применением тросовых систем. Возможно, перспективными являются лифтовые системы.
Следует отметить, что и Солас-74 и документы «Российского морского регистра судоходства» дают возможность выработки новых проектно-технических решений и не препятствуют развитию технических средств эвакуации, требуя только сохранения зафиксированных ранее базовых качеств безопасности.
Концептуальное терминологическое определение эвакуации как процесса перемещения людей с помощью технических устройств и средств из помещений морского сооружения в зону безопасности, за пределы зоны действия поражающих факторов аварии создает обновленные базисные условия для разработки технических требований к арктическим системам эвакуации и позволяет формировать новые научно-технические и проектные решения.
Для того, чтобы сформировать такие решения, необходимо оценить качества и применимость уже имеющихся технических средств эвакуации. По сложившейся практике целесообразно рассмотреть оценки, приведенные в зарубежных источниках, например в [16]. В таблице 1 приведен свободный перевод оценок применимости, технологичности и стоимости различных технических средств эвакуации и спасения.
С точки зрения применимости этих технических средств для решения задач по эвакуации людей с арктического морского сооружения можно отметить следующее:
а) Вертолет ( Helycopter)
Использование вертолета как бортового эвакуационного средства при взрыве, пожаре, задымлении, сильной качке и потере остойчивости невозможно. Отмечена возможность спасательной операции по подъему людей с водной поверхности при сильном волнении. Однако в штормовых условиях сильное волнение связано с сильным ветром, плохой видимостью, поэтому возможность использования вертолета для каждой спасательной операции следует рассматривать отдельно.
б) Закрытая шлюпка ( Totally Enclosed Motor Propelled Arctic Survival Craft ).
Традиционное средство эвакуации и спасения. Однако, применение шлюпки в ледовых условиях с винто-рулевой системой движения возможно только во льдах низкой сплоченности. Актуальной является задача разработки шлюпок с универсальным для водной и ледовой акватории движителем. При этом предлагаемое концептуальное понимание эвакуации дает возможность упрощения этой задачи за счет создания движителей кратковременного времени действия.
в) Спасательный плот (Liferaft).
Относительно дешевое средство эвакуации, но область применения как надувных сбрасываемых, так и жестких спускаемых плотов сильно ограничена или невозможна в ледовых условиях. Сохранность материала надувных плотов при длительном воздействии отрицательных температур требует особого внимания. Известны технические решения, когда внутренний объем контейнера надувного плота постоянно обогревается при хранении, однако такое инженерное решение воспринимается как слишком прямолинейное.
г) ARCTOS.
Машина разработана для транспортных и эвакуационных операций в ледовых условиях с островных нефтегазовых сооружений. Отмечена его плохая мореходность и остойчивость в воде, но показана применимость в ледовых условиях. Его невозможно использовать в качестве бортового спускаемого средства эвакуации, уровень экстренной технологической готовности также является проблемной.
д) Аэролодка ( Hydrocopter)
Невозможно использование аэролодки в штормовых условиях, однако она применима на водных и ледовых акваториях. Малая развиваемая мощность воздушных винтов не дает возможности увеличить вместимость до 20-25 человек с выполнением нормативных требований по обитаемости средств эвакуации в заданных технических параметрах лодки.
е) Шлюпка на воздушной подушке ( Hovercraft).
В таблице показана возможность использования в ледовых условиях. Однако эксплуатационное разрушение юбки или баллона о торосистый лед делает это средство не применимым. Указанная в таблице мощность этой шлюпки как средства эвакуации может быть реализована только в варианте малой вместимости. Несоответствие требованиям по пожарной устойчивости воздушной подушки также не дает возможности использовать её в качестве средства эвакуации.
ж) Шнековая шлюпка ( Archimedean Screw Vehicle ).
Показаны отмеченные зеленым цветом возможности использования шлюпки в водных и ледовых акваториях, что верно. Однако ключевой проблемой является выход шлюпки из воды на лед, так как ротор находится ниже ватерлинии, а развиваемый упор при технически реализуемых диаметрах и оборотах ротора недостаточен. При вместимости 4-5 человек возможно эффективное выполнение функций дежурной шлюпки для поддержки эвакуационной операции.
Перспективные технические решения для средств эвакуации
Задачей настоящей статьи не является рассмотрение разработанных конкретных проектно-технических предложений для средств эвакуации и спусковых устройств. Очевидно, вариантов может быть много. Отметим только, что в соответствии с предложенным определением термина эвакуация была разработана опытная натурная модель спасательной шлюпки с реактивно-пневматическим движителем, использующим силу тяги реактивной струи сжатого газа. Для реализации такого движителя была создана физико-математическая модель, позволившая на инженерно-проектном уровне определить термодинамические характеристики сверхзвукового истечения газа, рассчитать необходимые параметры сопловых устройств, определить необходимое внутреннее давление в баллонах и подобрать сопловые рычажные клапаны. Шлюпка приводилась в движение одним движением рычага клапана, что доказало её высокий уровень технологической готовности. В итоге проведения натурных испытаний были подтверждены расчетные значения силы реактивной тяги при заданном внутреннем давлении газа. В эксперименте она составила величину порядка 1,5 тонн на каждом движителе, ускорение на старте = 5,0 м/с2 . В планируемом к строительству опытном образце шлюпки предполагается разместить движитель, позволяющий обеспечить движение по воде и по льду в течение 2,5-3,0 минут, что достаточно для выхода в зону безопасности аварийной платформы.
В рамках этой статьи также нет возможности рассматривать варианты существующих разработанных спусковых устройств. Однако можно сказать, что приведенный выше анализ применимости тросовых и консольных спусковых устройств для эвакуационных систем морских сооружений показал их неадекватность арктическим условиям. Возможной альтернативой могут быть лифтовые конструкции, позволяющие обеспечить плавный спуск средств эвакуации в широком диапазоне морских и ледовых условий. Внешний корпус лифтового спускового устройства должен быть спроектирован с соответствующим уровнем ледовой защиты, и жестко сопрягаться с несущими конструкциями морского сооружения. Подвижная часть должна обеспечивать спуск под действием только гравитационных сил, а подъем подвижной части возможен с использованием бортовых источников энергии.
Система мониторинга и выработки решений.
Очевидно, что эвакуационная операция не может гарантировать стопроцентный положительный результат, однако задача эвакуационной системы состоит в максимально достижимом повышении степени её успешности. Повышение эффективности эвакуационной системы может быть обеспечено применением системы мониторинга и выработки решений. Задачей этой системы является:
а) Контроль уровня технологической готовности эвакуационного оборудования.
Сегодня эта задача решается выполнением планового обслуживания и контролем технического состояния средств эвакуации. При этом считается, что при выполнении регламентных ремонтных работ, проворачивании механизмов и испытаниях работоспособность спасательного оборудования обеспечена на заданный период. Это создает определенную формализацию технологической готовности, и не в полной мере отражает текущее техническое состояние. Например, временное замерзание технических жидкостей, поломка узлов оборудования, ошибки визуального наблюдения, небрежности в обслуживании могут внезапно появиться в межремонтный период. Соответственно, целесообразным становится создание системы мониторинга технического состояния средств эвакуации, на этапе проектирования которой могут быть определены все ключевые узлы оборудования и критерии их работоспособности.
б) Оценка условий окружающей среды по ветру, волнению и ледовой обстановке.
Эта задача выполняется постоянно, и требуется только учет параметров окружающей среды в аппаратурном комплексе системы мониторинга.
в) Индикация вероятности успешной эвакуации.
Вероятность успешной эвакуации определяется более или менее контролируемой вероятностью, в идеале стопроцентной, технологической готовности технических средств и гораздо большей временной неопределенностью состояния окружающей среды – ледовые условия, ветер, волнение, видимость, оледенение и пр.
Задача индикатора - дать информацию капитану платформы о техническом состоянии эвакуационного оборудования в сопоставлении с условиями внешних гидрометеорологических условий, и показать вероятность успешности эвакуации, если аварийное событие заданного сценария произойдет в данный, текущий момент. В качестве индикативного критерия может быть выбрана вероятность успешной эвакуации, которая, например, не может быть меньше 0,95. Сбой в работе ответственного узла оборудования снизит текущее расчетное значение этого критерия, соответственно потребуется срочное восстановление или замена дефектного узла. Аналогично, например, нарастание околобортного тороса, стамухи должно давать индикацию с пониженным значением критерия успешности при применении эвакуационных средств. Соответственно, для поддержания индикативного критерия успешности возможной эвакуации потребуется организация работ по разрушению ледового образования с привлечением морских средств обеспечения работ.
Использование индикатора успешной эвакуации не отменяет, а дополняет существующий перечень регламентных работ и тренировок персонала по поддержанию высокого уровня технологической готовности эвакуационного оборудования.
г) Рекомендации капитану морского сооружения для принятия решений.
Оперативные решения капитана морского сооружения в аварийной ситуации являются срочными и критически важными. Очевидно, наличие такой системы на борту поможет ему принять решение о необходимости перемещении людей во временное убежище или завить о немедленной эвакуации персонала при угрозе гибели платформы.
Тренажер
Важнейшим фактором, определяющим успешность эвакуации, является поведение людей во время аварии. Этому фактору уделяется большое внимание, проводится целевое обучение людей и плановые тренировки по действиям в аварийной обстановке. Эффективность обучения может быть значительно повышена разработкой и использованием аварийных тренажеров. Работа тренажера строится на основании математических моделей движения людей в аварийной обстановке, и позволяет проводить тренажерное обучение поведения каждого члена экипажа при реализации различных сценариев аварийной ситуации.
Моделируется движение человека, получившего команду прибыть со своего рабочего места во временное убежище или непосредственно к посадке в эвакуационное средство.
Полученные в результате математического моделирования возможные зоны панического скопления людей дают также возможность скорректировать при проектировании план общего расположения палубного оборудования, путей эвакуации, переборок и пр.
Заключение
Выполнение ряда ОКР по Госконтрактам с Минпромторгом РФ в течение 2011 – 2016 гг. дали основания сделать предположение о том, что существующие отечественные и международные нормативные документы, определяющие облик технических средств эвакуации персонала с аварийных морских сооружений в Арктике во многом повторяют требования, разработанные для средств эвакуации с судов, работающих в безледовых акваториях. Такое положение формирует соответствующую тенденцию к разработке, созданию и использованию технических средств, не отвечающих требованиям арктических условий эксплуатации. В особенности, это касается такого важного этапа спасательной операции как эвакуация. Именно этот этап – эвакуация с высокого борта морского сооружение в зону безопасности, является сегодня наиболее уязвимым в арктических технологиях спасения, и требует к себе повышенного внимания.
В связи с активным развитием промышленных проектов в российской Арктике, назрела необходимость предпринять согласованные действия по формированию дополнений в регламентирующие отечественные и международные документы. Это необходимо для формирования основных принципов и требований к организации эвакуационных мероприятий в Арктике, а также научно-техническому обеспечению, проектированию и строительству арктических средств эвакуации. Целью таких действий является повышение эффективности эвакуационных средств, в том числе и за счет исключения избыточных требований к их пропульсивным системам, упрощение технологий эвакуации и повышение их надежности.
Литература:
1. Консолидированный текст Конвенции СОЛАС – 74. Consolidated text of the 1974 SOLAS Convention.
2. Российский морской регистр судоходства. Правила по оборудованию морских судов. Правила по грузоподъемным устройствам морских судов. Правила о грузовой марке морских судов.
НД № 2-020101-083. Санкт-Петербург, 2015 г.
3. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ, НД № 2-020201-013. Санкт-Петербург, 2014 г.
4. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации, постройки и оборудования морских плавучих нефтегазодобывающих комплексов.
НД № 2-020202-011.Санкт-Петербург, 2011 г.
5. Международный кодекс по спасательным средствам ( Кодекс ЛСА).International life-Saving Appliance Code ( LSA Code). Спб, ЗАО ЦНИИМФ, 2004.
6. ISO 19906:2010(en) Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures
7. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".
8. Свод Правил СП 1.1328500.2015 (проект). Установки и сооружения на континентальном шельфе Российской Федерации и в Российской части
(Российском секторе) дна Каспийского моря. Министерство энергетики РФ.
Москва. 2015.
9. ООО «Газпром-ВНИИГАЗ». Нефтяная и газовая промышленность. Арктические операции. Эвакуация и спасение персонала. Проект ГОСТ Р.
10. ГОСТ Р 55998-2014 Нефтяная и газовая промышленность. Морские добычные установки. Эвакуационные пути и временные убежища. Основные требования.
11. А.В.Мордвинова. ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
Пожарная безопасность морских стационарных нефтегазодобывающих платформ. Диссертация, к.т.н., Москва, 2015 г.
12. П.Г.Бродский, А.Е.Дубинин, В.Н.Илюхин, С.Д.Попов.
«О направлениях развития сил и средств поисково-спасательного обеспечения
морской деятельности в Арктике». Арктика: экология и экономика, №1(21),
2016.
13. А.В. Маричев. Корпоративный центр освоения морских нефтегазовых ресурсов.
ООО «Газпром-ВНИИГАЗ».
« Аварийно-спасательное обеспечение морских месторождений в Арктике»
14. К. Е. Сазонов. «Спасательные средства для ледовых условий: состояние вопроса
и возможные пути решения». Арктика: экология и экономика № 4 (12), 2013.
15. Н.А.Вальдман, А.М.Абрамов.
«Аварийно-спасательное обеспечение работ по обустройству нефтегазовых месторождений на шельфе». Offshore Marintec, Russia. Международная конференция по судостроению и разработке высокотехнологичного оборудования для освоения континентального шельфа. 2014, Санкт-Петербург, Россия.
16. ACCESS Arctic Climate Change, Economy and Society. Project no.265863.
Report on rescue and evacuation systems, 2013.
17. Р.М.Тагиев. «Что случилось на Гюнешли». Противопожарная защита. 2016.
