АНАЛИЗ ПРИЧИН АВАРИЙ НЕФТЯНЫХ ВЫШЕК В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН1
И.Л. КУЗНЕЦОВ, проф., д-р техн. наук, Р.А. ГАЛИМШИН, А.З. МАНАПОВ, кандидаты техн. наук (Казанский государственный архитектурно-строительный университет)
В Республике Татарстан за последние годы произошли две аварии нефтяных вышек: первая авария вышки Б91.01.00.000 буровой установки (БУ) 2900/175 ЭП-2 случилась 28 июня 2002 г. в 21 ч 40 мин при безветренной погоде, температуре воздуха 18°С, атмосферном давлении 750 мм рт. ст., видимости 10 км. Осмотр места аварии выполнен и запротоколирован комиссией, назначенной приказом по Управлению Приволжского округа Госгортехнадзора России от 01.07.02 № 64.
1 в порядке обсуждения
Из данных, приведенных в протоколе осмотра места аварии, видно, что вышка после падения лежит с правой стороны буровой установки, согнута под углом более 90° (изгиб произошел ниже полатей буровой вышки), талевый канат диаметром 28 мм не порван; задний левый якорь ветровой оттяжки вышки выдернут из земли и находится в 3 м от места его установки, три остальных якоря лежат на месте, оттяжки не порваны. Проушина под опорой правой ноги нижней секции вышки разрушена; на секциях левой и правой ног вышки имеются нарушения целостности главных ног и шпренгеля со следами ударов и вмятин; разрушены полати буровой вышки, маршевые лестницы, швеллер рамы под кронблоком.
Установлены следующие повреждения конструкционных элементов вышки после обрушения: разрывы сварных швов в узлах соединений раскосов с поясами; деформации раскосов и поясов (выгиб со стрелкой до 70 мм), вмятины, разрывы поясов по основному металлу; отсутствуют показания приборов и устройств контроля и безопасности.
В момент аварии выполнялись работы по бурению скважины на нефть. Разрушение вышки происходило постепенно, на первой стадии была отмечена потеря устойчивости со значительными деформациями вышки, на второй - полное ее обрушение. При расследовании причин аварии были рассмотрены материалы, необходимые для экспертизы: чертежно-техническая документация на изготовление вышки Б91.01.00.000; ее техническая характеристика; прочностные расчеты вышки буровой установки БУ2900/175 ЭП-2; технические условия на буровую установку и на изготовление деталей и сборочных единиц нефтепромыслового оборудования; акты и протоколы испытаний вышки; заключение независимых экспертов о прочности вышки буровой установки.
Качество конструкционных материалов и сварных соединений было проверено в инженерном центре «Энергопрогресс» ОАО «Татэнерго». По результатам стилоскопического и химического анализов, визуального и измерительного контроля, механических испытаний и измерения твердости, металлографического анализа сделаны следующие выводы:
1. Химический состав трубы правой ноги, трубы левой ноги и шпренгеля правой ноги разрушенной буровой установки БУ2900/175 ЭП-2 (скважина № 11320 Альме-тьевского управления буровых работ структурного подразделения ООО «Татнефть-Бурение») соответствует стали 09Г2С, раскосов - Ст 20 (ТУ 14-3-1128-82).
2. Химический состав наплавленного металла сварных соединений разрушенной буровой установки не соответствует СВ-08Г2С согласно ГОСТ 2246-70 по содержанию марганца.
3. В результате визуального и измерительного контроля установлены отклонения по толщине стенки труб раскосов и от требований ГОСТ 14771-76, ГОСТ 23518-79 по подготовке кромок свариваемых элементов, размеров сварных швов, проплавления металла; большинство разрушенных сварных соединений приварки раскосов и поясов к основным тубам и шпрен-гелям буровой вышки имеют разрыв по сварному шву.
4. Механические свойства металла (основных ног, раскосов) разрушенной буровой вышки соответствуют требованиям ТУ 14-3-1128-82.
5. Микроструктура металла раскосов, основных ног и шпренгелей буровой вышки вне разрушения - нормальная для данной марки стали.
6. Сварные соединения вышки имеют поры в наплавленном металле, непровары и трещины.
По результатам обследования конструкций вышки Б91.01.00.000 после аварии, анализа качества конструкционных материалов и сварных соединений, выполнения дополнительных проверочных расчетов конструкций специалистами КГАСУ было отмечено следующее:
1. В момент аварии на буровой установке велись работы по бурению скважины на нефть, технический персонал установки находился вне опасной зоны возможного падения вышки.
2. В предаварийной ситуации и перед падением вышки контрольные приборы и устройства безопасности не сработали. На диаграмме часового механизма гидравлического индикатора веса (ГИБ-6) с 21 до 24 ч нет записи, рабочая стрелка электроконтактного манометра (ЭКМ) находится на цифре 3, на цифре 8 нанесена красная черта, стрелка ограничителя нагрузки на крюке установлена на цифре 8, провода и трубки высокого давления ЭКМ оборваны, пломба на трансформаторе веса ГИБ-6 нарушена (оборвана проволока).
3. Качество изготовления несущих конструкций вышки Б91.01.00.000 оценивалось по вышке (заводской № 97), находящейся на точке бурения в ожидании первичного монтажа.
В несущих конструкциях вышки, аналогичной обрушившейся, имеются нарушения геометрии и дефекты сварных швов: отклонение фактических размеров сварных швов от проектных в сторону уменьшения; наложение швов; наплывы металла; несплавление с основным металлом трубы; неправильная подгонка раскосов в узле; прожог.
4. При обрушении вышки произошли многочисленные разрывы по сварным швам в узлах соединений раскосов и поясов. В разрушенных сварных швах соединений раскосов и поясов выявлены несплавление металла шва с основным металлом, занижение размера катетов швов до 2 мм, прерывистость очагов сплавлений. Характер и скорость развития деформаций при обрушении вышки Б91.01.00.000 свидетельствуют, что наиболее вероятная причина обрушения - потеря устойчивости опорной ноги вышки.
5. Пространственная стержневая конструкция вышки на стадии проектирования рассчитана по программе «Парус», которая предусматривает расчет стержневых конструкций методом конечных элементов в варианте метода перемещений. Расчеты проведены в предположении упругих деформаций стали по недеформированной схеме.
6. Казанским государственным архитектурно-строительным университетом выполнены расчеты несущих конструкций вышки Б91.01.00.000 с использованием программы «Сумрак».
Согласно СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» расчетное сопротивление по пределу текучести для Ст 20 по ГОСТ 8731-74* и ГОСТ 8731-87 составляет Rу =230 МПа (2300 кгс/см2). По данным РД 22-16-96, нормативное сопротивление Ст 20 по ТУ 14-3-816 составляет Rуп = 249,5 МПа, по ТУ 14-3-611 - Rуп = 269 МПа, по ГОСТ 10705 - Rуп = 220 МПа. Рекомендуемый коэффициент надежности по материалу 1,05. В соответствии с результатами расчетов максимальные напряжения зафиксированы в элементе № 65 в шпренгеле верхней секции левой ноги. При нагрузке на крюке 210 т в указанном элементе конструкции напряжения составляют: 269,1 МПа при расчетах по системе «Парус», 270 МПа (2700 кгс/см2) - при линейном и 303 МПа (3030 кгс/см2) - при нелинейном расчетах по программе «Сумрак».
Таблица
— Все документы — Информационные материалы — АНАЛИЗ ПРИЧИН АВАРИЙ НЕФТЯНЫХ ВЫШЕК В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН1
Городом с самыми дешевыми квартирами в новостройках оказался Воронеж
Аналитик Гутман: период с мая по июль является лучшим периодом для продажи дачи
«МК»: в России не отменят льготную ипотеку
Аренда квартир в Москве подешевела на 10 %
Вице-премьер Хуснуллин: ставка по ипотеке должна быть пять процентов