Аналіз потенційних небезпек та шкідливих факторів виробничого середовища

Насосний спосіб видобування нафти найбільш розповсюджений. Небезпека травмування персоналу при обслуговуванні свердловин, які експлуатуються цим способом, пов’язана в основному з наявністю рухомих частин верстатів-качалок і необхідністю виконання різних операцій по перевірці технічного стану, зміні режиму роботи і ремонту наземного обладнання. До числа таких операцій відносяться, наприклад, роботи по заміні клиновидних пасів, зняттю і установці канатної підвіски, штангообертача, зміні довжини ходу і числа качань довжини ходу балансиру верстата-качалки, а також по заміні балансира, редуктора і інших частин верстата-качалки [2]. Особливо це відноситься до робіт, пов'язаних з зняттям і надіванням канатної підвіски, штангообертача з приводом, а також відкидуванням і опусканням головки балансира верстату-качалки, так як виконувати їх оператору доводиться на висоті розташовуючись на балансирі верстата-качалки в незручному положенні.

При обслуговуванні верстатів-качалок небезпека нещасних випадків також виникає при виконанні робіт по перестановці пальців кривошипів, пружини до штангообертача і зрівноваженню верстатів-качалок [4].

Таблиця 8.1 - Аналіз потенційних небезпек виробничих факторів

Джерело небезпеки | Характеристика потенційно небезпечних виробничих факторів та їх допустимі значення

1 |

2

1 Рухомі частини верстату-качалки: балансир, головка балансиру, траверса, шатуни, кривошип, клинопасова передача |

удар, травмування кінцівок, голови

2 Рухомі частини обертача колони насосних штанг: корпус, важіль |

удар

3 Рухомі елементи приводу штанго-обертача: трос, пружина |

удар, притискання кінцівок, тілесні ушкодження

4 При монтажі або демонтажі: балансир, головка балансира, шатуни, кривошип, траверса, штангообертач |

травмування при падінні з висоти, при ударі

5 Устьове обладнання |

травмування кінцівок, шляхом падіння інструменту; розтікання нафти, внаслідок спрацювання ущільнень

6 Електрообладнання:

електродвигун (N = 15 кВт, U = 1000 В), з'єдну-вальні кабелі, пускозахисний пристрій |

ураження електричним струмом

І = 40 А, U= 380 В, f=50 Гц

Деякі небезпеки виникають також при обслуговуванні устьової арматури (набивка сальникового ущільнення, з'єднання і від'єднання викидної лінії та інше), заміні полірованого штока, динамометру ванні і інших роботах.

Травмування обслуговуючого персоналу можливе, крім того, при обслуговуванні електрообладнання верстатів-качалок [2].

До потенційних небезпек можна віднести усі монтажні, демонтажні і експлуатаційні роботи при працюючих верстатах-качалках. Можливе травмування рухомими частинами штангообертача (корпусом, важелем), пружиною і тросом, що з'єднує важіль штангообертача з балансиром. Особливо слід відмітити, що потенційно-небезпечною є пружина, яка з'єднує важіль штангообертача з підвіскою і забезпечує зворотній рух важеля при ході балансира вверх. При цьому пружина стискається або розтягується.

Несправність пускозахисного пристрою, кабелю, електродвигуна, заземлюючої проводки несуть можливість ураження електричним струмом.

Потенційно-небезпечним фактором є витікання нафти на робочу площадку, внаслідок зношення ущільнення устьового сальника.

Несприятливі метеорологічні умови можуть стати причиною нещасних випадків. При високій температурі повітря знижується увага, з'являються поспішність і необачність; при низькій - зменшується рухомість кінцівок внаслідок інтенсивної тепловіддачі організму [3].

В таблиці 8.1 приводяться дані потенційних небезпек, що характерні для верстату-качалки, а в таблиці 8.2 - характеристику шкідливих речовин.

Таблиця 8.2 - Характеристика шкідливих речовин

Назва шкідливої речовини | Гранично-допустима концентрація (ГДК) шкідливої речовини в робочій зоні, мг/м3 |

Дія на організм.

Перша допомога

нафта | 300 | Сухість, пігментація, лущен-ня шкіри, наркотична дія, судороги, зміна складу крові.

Необхідно уражену частину тіла промити.

8.3 Забезпечення нормальних умов праці

Забезпечення нормальних умов праці робочому персоналу, який має справу з верстатами-качалками, є одною з найважливіших задач охорони праці.

Для забезпечення здорових і безпечних умов праці необхідно при проектуванні правильно вибрати територію для розміщення свердловини. Для обслуговування окремих виробничих об'єктів на території нафтогазовидобувного підприємства необхідно передбачити дороги і під'їзні шляхи (ширина дороги повинна бути не менше 3,5 м при односторонньому русі і 6 м при двосторонньому), а також достатньо широкі вирівняні площадки для розвертання автомашин, розвантажування труб, штанг і іншого обладнання [3].

Територія навколо свердловини повинна мати достатню площу для розміщення обладнання необхідного при проведенні різного роду технологічних робіт. На цій території, а також дорогах і під'їзних шляхах необхідно підтримувати чистоту і порядок, так як загромадження і забруднення території може явитися причиною нещасних випадків з людьми і аварій з транспортними засобами.

До заходів по боротьбі з забрудненням території відноситься встановлення каналізації для відводу господарських і виробничих стічних вод (які утворюються при підземному і капітальному ремонті свердловин, при транспортуванні і зберіганні нафти і інше), канав для стікання атмосферних вод.

Водостоки (канави), по яким відводять атмосферні води, необхідно регулярно очищувати і систематично ремонтувати. Не допускається викидання в систему каналізації відходів виробництва, які не являються стічними водами.

Електричний кабель прокладають згідно з вимогами Правил устаткування електроустановок [3].

Для захисту робітників від виробничих небезпек і метеорологічних факторів використовуються засоби індивідуального захисту: спецодяг, спецвзуття, захисні щитки, захисні окуляри, захисні пояси, каски, респіратори, протигази, діелектричні рукавиці, навушники (протишумові вкладиші).

Роботу на верстатах-качалках здійснюють на відкритому повітрі, тому вона пов'язана з впливом на працюючих різних метеорологічних умов (температури, вологості повітря, вітру, природних випромінювань. В зв'язку з цим "Правилами безпеки в нафтогазовидобувній промисловості" передбачені заходи по захисту робочих від впливу несприятливих метеорологічних факторів: постачання робочих спецодягом і спецвзуттям; встановлення укриттів, парасоль над робочими місцями, приміщень для обігріву робочих тощо.

Під час сильних морозів, вітрів, злив роботи забороняються. До числа заходів по покращенню умов праці при роботі на відкритому повітрі відноситься створення мікроклімату на робочих місцях з допомогою відповідних агрегатів і пристроїв [3].

Монтаж верстата-качалки повинен бути проведений таким чином, щоб виключався дотик рухомих частин його з деталями вишки або щогли, а також фундаменту і ґрунту. Верстати-качалки по своїй конструкції повинні задовільняти окремим вимогам, які спрямовані на забезпечення їх надійності в роботі і безпеки виконання операцій, пов'язаних з обслуговуванням і ремонтом. Одна з основних умов надійної роботи верстата-качалки - наявність системи зрівноваження для рівномірного розприділення навантаження на двигун при ході вверх і вниз. Це досягається встановленням противаг на хвості балансира (балансирні противаги) або на кривошипі верстату-качалки (роторні противаги) [2].

Конструкція канатної підвіски для сальникового штоку повинна забезпечувати можливість зручного і безпечного виконання операцій по з'єднанню колони насосних штанг з головкою балансира і від'єднанні її від головки, регулюванню посадки плунжера насоса, динамометруванню і встановленню штангообертача. Разом з цим повністю повинне виключатися самовільне вивільнення (зіскокування) канату.

Досить важливе значення в створенні безпечних умов виконання різноманітних операцій мають надійність і зручність розташування гальмівного пристрою верстату-качалки. Воно повинне забезпечувати плавне і надійне гальмування при тиску на гальмівну рукоятку не більше 1,5 МПа як при підвішених, так і від'єднаних від головки балансира насосних штангах в любому положенні кривошипів (або балансира) верстата-качалки.

Для забезпечення нормальних умов праці при обслуговуванні верстатів-качалок в нічний час необхідно забезпечити освітлення робочої площадки згідно встановлених норм. Згідно [3] загальна мінімальна освітленість устя нафтових свердловин, верстата качалки - 13 лк, моторної будки верстата-качалки - 13 лк, штангообертача 13 лк, устя свердловини при поточному і капітальному ремонті -26 лк.

На автоматизованих нафтогазовидобувних підприємствах, де свердловини обслуговуються тільки в денний час, встановлення світильників не обов'язкове. Для включення переносних світильників (при проведенні аварійних робіт в нічний час) у свердловини встановлюється розетка.

Освітлення при поточному і капітальному ремонті свердловин здійснюють з допомогою прожекторів, встановлених на інструментальних теліжках. Прожектори необхідно встановлювати так, щоб вони не здійснювали осліплюючої дії на працюючих.

В таблиці 8.3 дана характеристика штучної освітленості робочих місць.

Таблиця 8.3 - Характеристика штучної освітленості робочих місць при обслуговуванні в нічний час

Назва території | Розряд зорової роботи |

Загальна освітленість, лк |

Тип світильника

устя нафтових свердловин, верстат-качалка, штангообертач |

VIII |

13 | Прожектор типу ПЗС-45 з лампою Г220-1000 (220В, 1000Вт)

Моторна будка верстата-качалки

Устя свердловини при поточному і капітальному ремонті |

26

Для ліквідації шуму при терті сухих матеріалів необхідно застосовувати в'язкі змащувальні матеріали.

В таблиці 8.4 вказано перелік необхідних засобів індивідуального захисту з вказанням їх призначення та області використання.

Таблиця 8.4 - Засоби індивідуального захисту працюючих

Шкідливий виробничий фактор | Призначення засобу індивідуального захисту | Назва засобу індивідуального захисту (марка, характеристика) | Професія працюючого

1 Падіння з висо-ти | Запобігання падінню | Пояси ВМ та ВР ГОСТ 12.4089-80 | монтажник

2 Удари рухоми-ми частинами, падіння інстру-менту з висоти при монтажі і демонтажі | Захист голови і ніг від механічних пошкоджень | Захисна каска „Труд", спецвзуття | Всі працюючі

3 Ураження елек-тричним стру-мом | Захист тіла від електричних травм | Діелектричні рукавиці ТУ-38-40-632-72; чоботи гумові діелектрик-ніТУ-38-108-97-70 |

Електромонтер

4 Несприятливі метеорологічні умови, хімічні речовини |

Захист тіла | Комплект спец-одягу, спецвзуття, рукавиці: ГОСТІ 1209-72 |

Всі робочі

8.4 Забезпечення безпеки технологічних процесів, монтажу та експлуатації обладнання

Забезпечення технологічних процесів, монтажу та експлуатації обладнання забезпечується роботоздатність та надійність обладнання свердловинної штангової насосної установки.

Технологічний процес видобутку нафти штанговими насосами повинен передбачити для устьового обладнанням можливість відбору газу із затрубного простору і проведення дослідницьких робіт. Верхній торець устьового сальника повинен знаходитись над рівнем робочої площадки на висоті не більше 1 м [3]. При набивці ущільнення устьового сальника кришка його повинна утримуватись на полірованому штоку спеціальним затискачам. Устьовий сальник свердловини з можливими фонтанними проявами повинен мати конструкцію, яка б дозволяла безпечно замінювати набивку. При крайньому нижньому положенні головки балансира відстань між траверсою підвіски сальникового штока або штанготримачем і устьовим сальником повинна бути не менше 20 см. При відгвинчуванні полірованого штока і від'єднанні його зі штангами устьовий сальник повинен прикріплятися до штангового елеватора.

Для обслуговування електроприводу і гальма верстату-качалки створюється площадка з огородженням.

Противага верстата-качалки може встановлюватись на балансирі тільки після з'єднання балансира з кривошипно-шатунним механізмом і сальниковим штоком. Балансирні противаги верстатів качалок повинні складатись з секції вагою не більше 40 кг кожна. Спосіб кріплення вантажів повинен виключати можливість падіння їх з балансиру. Переміщення роторних противаг вздовж кривошипів верстата-качалки повинно бути механізовано і здійснюватись плавно, без заїдань. Спосіб кріплення роторних противаг повинен виключати можливість самовільного переміщення і падіння їх з кривошипів.

Верстат-качалка має пристрій, який забезпечує можливість відкидання (опускання) або відводу в сторону головки балансиру. Пристрій для відводу головки балансиру повинен бути таким, щоб головка могла провертатись без заїдань і заклинювань.

Забороняється провертати шків редуктора вручну і гальмувати його шляхом підкладання труби, лому або інших предметів в спиці.

При перестановці або заміні пальців кривошипно-шатунного механізму на сальниковий шток слід встановити затискач, а шатун надійно прикріпити до стійки верстату-качалки.

При знятті штангообертача під час ремонту свердловини, або його заміні необхідно встановити балансир верстата-качалки в крайнє верхнє положення і від'єднати пружину від підвіски устьового штока, після цього необхідно опустити балансир в крайнє нижнє положення і від'єднати трос від важеля штангообертача.

Під час заміни траверси і шатунів верстата-качалки балансир закріплюють шляхом встановлення упорів з дощок або деревини або підтримують його канатним стропом за допомогою підйомника. При цьому не виключається можливість зриву балансиру і травмування робочих. Виконання робіт по від'єднанню і приєднанню траверси і шатунів пов'язане з необхідністю знаходження операторів безпосередньо на балансирі або траверсі (при заміні шатунів), що викликає небезпеку їх падіння з висоти.

В процесі експлуатації перевіряють і змащують деталі верстата-качалки, редуктора і штангообертача. Ці операції повинні проводитись при зупиненому і загальмованому верстаті. Для заміни змазки в штангообертачі, редукторі і підшипниках верстата-качалки рекомендується застосовувати агрегат Азінмаш-48.

Перед пуском верстата-качалки необхідно впевнитись в тому, що редуктор верстату не загальмований, пружина і трос надійно прикріплені до важеля штангообертача, огорожі встановлені і в небезпечній зоні немає людей.

До початку ремонтних робіт або перед оглядом обладнання періодично працюючої свердловини з автоматичним, дистанційним або ручним пуском, привід повинен вимикатись, а на пусковому пристрої вивішуватись плакат: „Не вмикати - працюють люди".

На свердловинах з автоматичним і дистанційним керуванням верстатів качалок поблизу пускового пристрою на видному місці повинні бути прикріплені щитки з написом: „Увага! Пуск автоматичний". Такий же напис повинен бути на пусковому пристрої.

Свердловинна штангова насосна установка повинна мати міцну металеву огорожу, яка надійно закриває доступ зі всіх сторін до рухомих частин. Відкривати дверцята огорож або знімати огорожі слід після повної зупинки верстату-качалки. Пуск обладнання дозволяється тільки після встановлення на місце і надійного закріплення всіх знімних частин огорожі.

Огорожі, які встановлюються на відстані більше 35 см від рухомих частин механізмів, можуть виконуватись в вигляді перил. Якщо огорожа встановлена на відстані менше 35 см від рухомих частин механізмів, то вона повинна бути суцільною або сітковою в металевому каркасі.

Висота перильної огорожі визначається розмірами рухомих частин механізмів, але повинна бути не менше 1,25 м. Висота нижнього поясу огорожі повинна бути рівною 15 см, проміжки між окремими поясами повинні складати не більше 40 см, а відстань між осями суміжних стійок - не більше 2,5 м. Висота сіткової огорожі повинна бути не менше 1,8 м. Розмір отворів сіток повинен бути не більше 30x30 мм.

Об'єкти, для обслуговування яких необхідний підйом на висоту вище 0,75 м повинні бути обладнані драбинами. Драбини-стремянки, встановлюються біля стійки верстата-качалки, оснащуються запобіжними дугами на відстані не більше 80 см одна від другої. Ширина драбини повинна бути не менше 60 см, відстань між ступенями по висоті повинна бути 35 см. Драбина повинна надійно закріплятись до стійки верстата-качалки.

В якості заземлювача для електрообладнання верстата-качалки повинні використовуватись кондуктор або технічна колона свердловини. Кондуктор (технічна колона) повинен бути зв'язаним з рамою верстата-качалки не менше ніж двома заземлювачами сталевими провідниками, які приварені в різних місцях до кондуктора (технічної колони) і рамі. Січення кожного провідника повинно бути не менше 48 мм2.

Заземлюючи провідники, які з'єднують раму верстата-качалки з кондуктором (технічною колоною), повинні бути заглиблені в землю не менше ніж на 0,5 м.

В якості заземлюючих провідників може застосовуватись сталь: кругла, полосова, кутова або іншого профілю. Застосування для цієї мети сталевого канату не допускається.

При установці електродвигуна на заземленій рамі верстата-качалки і забезпеченні надійного контакту між ними додаткового заземлення електродвигуна не вимагається.

Застосування ізолюючої підставки або діелектричного коврику перед пусковим пристроєм верстата-качалки не обов'язково при виконанні вимог викладених вище, а також наступних вимог:

а) площадка для обслуговування електроприводу верстату-качалки і пускового пристрою повинна бути загальною і мати металеву підлогу або неметалеву, але вкладену на металеву основу; при цьому підлога або основа приварюється до заземленої рами верстата-качалки не менше ніж в чотирьох місцях;

б) корпус пускового пристрою при установці його на дерев'яній опорі з'єднується з металевою підлогою з допомогою сталевого провідника січенням не менше 35 мм2, а при установці на металевій опорі або конструкції остання приварюється до підлоги не менше ніж в двох місцях; при цьому повинен бути забезпечений надійний контакт корпуса з металевою конструкцією;

в) оперативні переключення персонал повинен виконувати в діелектричних рукавицях [5].

При роботі, не пов'язаній з дотиком до струмопровідних частин електродвигуна або до обертаючихся частин електродвигуна і приводимого ним в рух механізму, необхідно зупинити електродвигун і на його пусковому пристрої або ключі вивісити плакат „Не вмикати. Працюють люди"[6].

При монтажі ї демонтажі застосовувати трактори-підйомники або інші вантажопідйомні механізми (наприклад агрегат Азінмаш-47, кран КСГ-6), що значно полегшує установку верстата-качалки на фундамент, переміщення і зняття його з фундаменту, а також виконання інших робіт, пов'язаних з монтажем і демонтажем [2].

В таблиці 8.5 запропоновані технічні міри захисту від виявлених потенційних небезпек виробничих факторів.

Таблиця 8.5 — Технічні міри захисту від виявлених потенційних небезпек виробничих факторів

Небезпечний фактор виробничого середо-вища |

Проектний або вибраний захис-ний засіб |

Технічна харак-теристика прис-трою або захисту |

Місце розміщення на плані або на обладнанні

1 Падіння з висоти |

Запобіжний пояс | ВР або ВМ ГОСТ 12.4089-80 |

Робоче місце на початку зміни

2 Падіння з висоти монтажного іструменту |

Захисна каска | "Труд" | Робоче місце на початку зміни

3 Удар рухомих час-тин верстату-качалки, штангообертача, приводу штанго-обертача |

Захисна огорожа |

- |

Рама верстата-качалки

4 Вплив нафти з викидної лінії |

Клапан зворотній |

Клапан кулькового типу |

Устьове обладнання

5 Знімання шківів двигуна, виймання пальців і втулок |

Знімач |

Осьове зусилля 2000 кг, маса 8 кг |

Шків, пальці, кривошип

6 Заміна сальни-кової набивки |

Затискач |

Вантажоутримуюча здатність |

Полірований шток

7 Небезпека електротравматиз-му | а) засоби індиві-

дуального захис-

ту: діелектричні

рукавиці, чоботи

гумові;

б) заземлення | ТУ-38-40-632-72,

ТУ-38-108-97-70

R3 ? 4 Ом | Робоче місце на

початку зміни

Верстат-качалка

8 Травмування кінцівок, дія нафти і хімічних реагентів | а) спецодяг;

б) спецвзуття;

в) рукавиці | Костюм

„Нафтовик" | Робоче місце на

початку зміни

8.6 Розрахунок канатної підвіски

Для розрахунку канатної підвіски необхідно вибрати тип і діаметр канату, а також провести розрахунок на його міцність.

На рисунку 8.1 приведемо схему розміщення напружень на канаті підвіски.

Верстат-качалка СК 12-2,5-4000 має найбільше допустиме навантаження на головку балансира у точці підвісу штанг 120 кН. Вибір діаметру каната проводимо з умови міцності [10]:

(8.1)

де - розрахункове розривне зусилля канату, кН;

- навантаження на талевий канат (Рк = 120·103 Н);

n - запас міцності канату (п = 4.. .5 [11]).

З 8.1 знайдемо необхідне розрахункове розривне зусилля канату:

= n· = 5·120·103 = 600·103Н.

Вибираємо канат 33,5 – Г – В – Н – Т – 1960 (200) ГОСТ 3069-80, у якого розривне зусилля = 686·103 Н [9].

Розшифруємо умовне позначення: талевий канат діаметром 33,5 мм2 вантажного призначення, вищої марки, з проволоки без покриття, правого хрестового звивання, нерозкручуваний, підвищеної точності, маркувальної групи 1960 Н/мм2 (200 кгс/мм2).

Проведемо перевірочний розрахунок на міцність канатної підвіски.

Згідно [10] перевірка розрахунку каната на міцність виконується по формулі:

(8.2)

де - напруження розтягу, Па;

- напруження згину, Па.

= (8.3)

де Р - зусилля, яке діє на канат, Н (Р = 120000 Н);

F - площа поперечного перерізу всіх проволок в канаті, м2 (згідно [9] F= 431,18·106 м2).

Підставимо отримані дані в 8.3:

==278,31·106 Па

Знайдемо напруження згину за наступною формулою:

=Eк

де Dзгин - діаметр згину каната, м;

dnp - діаметр проволоки каната, м;

Ек - модуль пружності канату, Па.

Dзгин1 = 6000 мм = 6 м;

Dзгин2 = 400 мм = 0,4 м;

Ек=1,25·105МПа=1,25·1011 Па.

Вибраний тип каната складається з проволок різного діаметру, тому для розрахунку беремо діаметр зовнішнього шару, який dдр = 2,4 мм = 2,4·10"3 м [9].

Напруження згину по діаметру Dзгин1 = 300 мм:

=·1,25·1011·=281,25·106 Па

Напруження згину по діаметру Dзгин2 = 6000 мм:

Па

Сумарні напруження обчислимо з врахуванням Dзгин1 = 300 мм, так як вони більші ніж при Dзгин2 = 6000 мм.

Підставимо отримані дані в 8.2:

Па

Перевіримо коефіцієнт запасу міцності по формулі:

(8.5)

Тоді

Отриманий коефіцієнт запасу міцності канату n = 4,7, отже він знаходиться в необхідних межах n = 4…5 [11], тому канат вибрано правильно.

Перелік використаної літератури

Охорона праці: Навчальний посібник Бедрій Я.І., Дембіцький C.І., Джигирей B.C. - Львів: еК.К.К.о, 1997. - 258с.

Куцын П.В. Охрана труда в нефтяной и газовой промышленности. – M.: Недра, 1987 - 247с.

Сулейманов М.М., Газарян Г.С. Охрана труда в нефтяной промышленности. - М,; Недра, 1980 - 392с.

Манвелян Е.Г. Техника безопасности при добыче нефти. - М.: Недра, 1973 - 224с.

Правила безопасности в нефтегазодобывающей промышленности. - М.: Недра, 1974-256 с.

Безопасность труда в нефтегазодобывающем и газоперерабатывающем производстве /Составил Ю.С. Карпеев/. - М.: Недра, 1989 - 487с.

ГОСТ 12.4.013-85. ССБТ Одежда специальная защитная, средства индивидуальной защиты рук и ног.

СНиП II - 4 - 79. Естественное и искусственное освещение

ГОСТ 2688-80. Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6x19 (1+6+6/6) + 1 о.с.

Сулейманов А.Б., Карапетов К.А., Яшин А.С. Практические расчеты при текущих и капитальных ремонтах скважин. - М.: Недра, 1984 - 212с.

Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования. — М.: Недра, 1987 - 442с.