Development of economic and mathematical models of accidents in the oil and gas sector of the Russian Federation
- Authors: Zinoveva A.A.1
-
Affiliations:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева
- Issue: No 1(20) (2022)
- Section: Economics and management
- Published: 19.01.2023
- URL: https://vmuis.ru/smus/article/view/10261
- ID: 10261
Cite item
Full Text
Abstract
The article considers the problem of accidents in the oil and gas industry of the Russian Federation. Statistical data on the number of accidents, economic damage, the level of industrial injuries and the amount of costs for ensuring industrial safety are analyzed, on the basis of which the relevance of the research topic under consideration is confirmed. A mathematical model of the accident rate of the oil and gas industry of the Russian Federation by types of fuel produced has been developed, its reliability and significance have been verified. Mathematical formulas for calculating the minimum costs of enterprises of the analyzed industry are also derived, which allow minimizing their monetary costs due to accidents and the need to ensure industrial safety.
Full Text
Предприятия нефтегазовой отрасли несут в себе различные риски, к которым также относится и риск аварийности, сопровождающийся разрушением оборудования и зданий, травматизмом, экономическим ущербом и приостановкой производства, который исследуется как отечественными, так и зарубежными авторами.
Исследованию проблемы управления рисками аварийности посвящены работы отечественных и зарубежных ученых, отражающие различные подходы и методологии.
Универсальным средством для проведения анализа и исследований является применение различного рода диаграмм [1], [2]. Авторами [3] на основе статистической информации строятся диаграммы, на основе которых делаются выводы о причинах возникновения аварий на объектах нефтегазовой отрасли.
Для анализа риска аварийности нефтегазовых объектов применяется системный подход [4], [5], [6], [7], который определяет основные составляющие системы управления рисками для выявления «слабых мест» и составления порядка реагирования на неблагоприятные ситуации.
Для оценки риска аварийности используется дерево событий, в котором из одного неблагоприятного события (аварии) вытекают различные последствия с некоторыми вероятностями возникновения [8], [9]. Также существует метод дерева отказов, с помощью которого выявляются все пути, при реализации которых может произойти одно нежелательное событие [10].
Зарубежные авторы [11] предлагают методологию для определения экономически обоснованных и эффективных мероприятий, позволяющих снизить отрицательные последствия аварий на объектах нефтегазовой промышленности с определением причин инцидентов, участников, сроков решения проблемы.
Авторы в исследованиях [12], [13] применяют метод причинно-следственных связей. В работах выявляются причины аварий, акцентируется внимание на определенных факторах несчастных случаев, которые следует учесть в будущем; определяется примерный ущерб.
Китайские исследователи [14] применяют метод анализа сценариев для разработки на основе ретроспективной информации сценарных путей развития пожаров при хранении и транспортировке нефти и газа. Используя Байесовскую сеть и методы теории вероятностей, авторы рассчитали вероятности реализации конкретного сценария и разработали различные модели предсказаний последствий.
Корреляционный анализ позволяет оценить связь между случайными величинами, характеризующими реальный процесс. Метод широко используется авторами [15], [16] в исследованиях для выявления статистических зависимостей между различными факторами нефтегазовой отрасли.
Авторами применяется многомерный регрессионный анализ [17] для оценки тенденции и влияния нормативных изменений, реализованных посредством правил безопасности, на основные индикаторы риска (выбросы углеводородов, цены на нефть).
Для разносторонней оценки аварийности нефтегазовой отрасли авторами [18], [19] применяются различными расчетные коэффициенты (экологический риск вследствие разлива нефтепродуктов, частота взрыва резервуара, размер материального ущерба при разрушении резервуара с нефтепродуктами и т.д.).
Исследователи из Великобритании разработали математическую модель оценки вероятности возникновения несчастного случая на объектах нефтегазовой отрасли, которая опирается на некоторый постоянный риск, некоторый переменный риск, общие экономические условия в отрасли, затраты на промышленную безопасность и затраты на труд [20].
Таким образом, из обзора становится ясно, что ведутся активные разносторонние исследования в области аварийности нефтегазового сектора.
Однако вышеуказанные авторы не рассматривают зависимость аварийности от производства различных видов топлива, затрат на промышленную безопасность, что и будет сделано в данной работе.
Условия и методы исследования
Рассмотрим статистические данные по аварийности нефтегазового сектора в РФ [21].
Наблюдается отрицательная динамика числа аварий на предприятиях нефтегазового сектора (рис. 1). Число аварий снижается, но, тем не менее, остается на высоком уровне (40 аварий).
Рис. 1. Число аварий в нефтегазовом секторе РФ
Также изучен экономический ущерб вследствие аварийных ситуаций (рис. 2).
Рис. 2. Ущерб от аварий нефтегазовой отрасли РФ
График содержит колебания, пик которых приходится на 2016 год в связи с крупной по ущербу и последствиям аварией в филиале ПАО «АНК «Башнефть» вследствие разгерметизации из-за коррозии и износа оборудования [21].
Аварии сопровождаются производственным травматизмом (рис. 3).
Рис. 3. Число пострадавших сотрудников от аварий нефтегазовой отрасли РФ
Из графика наблюдаем увеличение числа пострадавших сотрудников за последние несколько лет, что указывает на необходимость снижения аварийности, которая влечет за собой увеличение уровня травматизма нефтегазового сектора.
Представлен график денежных средств, направляемых на обеспечение промышленной безопасности (рис. 4).
Рис. 4. Затраты на промышленную безопасность нефтегазовой отрасли РФ
Наблюдается положительная динамика, рост затрат свидетельствует о понимании руководства нефтегазовых компаний о необходимости снижения уровня аварийности и травматизма вследствие этого.
Таким образом, статистические данные подтверждают актуальность проблемы аварийности нефтегазового сектора.
Результаты и их обсуждение
Производство каждого вида топлива отличается своей спецификой, соответственно, аварии и несчастные случаи для добычи нефти или газа и т.д. также будут иметь свои характерные особенности.
Рассмотрим математическую модель зависимости аварий нефтегазовой отрасли от различных факторов следующего вида:
где - число аварий, - объем производства топлива, - затраты на промышленную безопасность, - количество видов производимой продукции, , , - числовые коэффициенты[22].
Представлены статистические данные [23] по объемам добычи (табл. 1).
Таблица 1
Объемы производства (добычи) по видам топлива (млн. тонн) РФ
Период | Нефть | Газ | Уголь | Продукты переработки топлива | Горючие побочные энергоресурсы | Электроэнергия | Теплоэнергия | Котельно-печное топливо |
2005 | 672 | 740 | 193 | 346 | 33 | 328 | 213 | 1053 |
2006 | 687 | 757 | 201 | 366 | 25 | 343 | 219 | 1079 |
2007 | 702 | 752 | 204 | 382 | 24 | 350 | 210 | 1051 |
2008 | 695 | 764 | 196 | 393 | 23 | 358 | 202 | 1059 |
2009 | 707 | 674 | 202 | 397 | 24 | 342 | 203 | 990 |
2010 | 723 | 752 | 215 | 425 | 27 | 358 | 204 | 1107 |
2011 | 733 | 774 | 225 | 416 | 26 | 363 | 198 | 1107 |
2012 | 742 | 756 | 240 | 422 | 14 | 368 | 191 | 1104 |
2013 | 746 | 770 | 247 | 438 | 13 | 365 | 185 | 1102 |
2014 | 752 | 742 | 252 | 454 | 14 | 367 | 189 | 1111 |
2015 | 763 | 731 | 266 | 443 | 15 | 368 | 178 | 1213 |
2016 | 783 | 740 | 277 | 425 | 15 | 376 | 183 | 1214 |
2017 | 781 | 798 | 294 | 416 | 17 | 377 | 182 | 1265 |
2018 | 794 | 838 | 314 | 423 | 17 | 384 | 187 | 1323 |
2019 | 802 | 853 | 314 | 423 | 18 | 386 | 182 | 1337 |
2020 | 734 | 801 | 287 | 393 | 18 | 375 | 178 | 1243 |
На основе вышеуказанных данных построены графики объемов производства по видам топлива (рис. 5).
Рис. 5. Объемы производства по видам топлива нефтегазовой отрасли РФ
Наибольшие объемы производства наблюдаются по котельно-печному топливу, затем следуют нефть и газ. На последних местах по добыче находятся горючие побочные ресурсы и теплоэнергия.
Представлены данные по авариям и объемам денежных средств на промышленную безопасность [24], [25], [26], [27] за период 2005-2020 годов (табл. 2).
Таблица 2
Статистические данные по аварийности и затратам на промышленную безопасность РФ
Период | Число аварий, шт. | Затраты на промышленную безопасность, млн. руб. | Средний ущерб от аварии, млн.руб./ав. |
2005 | 130 | 6045 | 0,54 |
2006 | 111 | 5827 | 4,90 |
2007 | 115 | 5211 | 1,84 |
2008 | 83 | 11673 | 5,24 |
2009 | 96 | 10392 | 31,42 |
2010 | 95 | 15487 | 2,89 |
2011 | 87 | 20779 | 23,35 |
2012 | 104 | 35614 | 8,04 |
2013 | 84 | 42356 | 47,96 |
2014 | 66 | 56500 | 54,56 |
2015 | 82 | 78871 | 25,64 |
2016 | 58 | 82303 | 262,76 |
2017 | 85 | 104335 | 28,68 |
2018 | 70 | 99782 | 10,95 |
2019 | 52 | 94173 | 49,07 |
2020 | 44 | 104583 | 139,12 |
С помощью табличного процессора Excel разработана математическая модель аварийности нефтегазовой отрасли России в зависимости от производства того или иного вида топлива:
Рассчитан коэффициент детерминации модели, который одинаков для всех видов топлива - , что указывает на ее относительно высокую точность. Расчетный критерий Фишера равен . Табличный критерий при уровне значимости равен 3,49. Так как , то модель является статистически надежной.
Нефтегазовые предприятия несут большие финансовые затраты, в которые входят убытки вследствие аварий и денежные средства, направленные на обеспечение промышленной безопасности. Следовательно, математическая модель экономических затрат предприятий нефтегазовой отрасли выглядит следующим образом (формула 1):
, (1)
где - число аварий, - средний ущерб от одной аварии.
Минимум функции из формулы 1 выглядит следующим образом (формула 2):
(2)
Из этого следует, что найдя минимум функции из формулы 2, можно определить минимальные затраты нефтегазовых компаний (табл. 3).
Таблица 3
Математические модели затрат нефтегазовой отрасли РФ
Вид производимого топлива | Математическая модель |
Нефть | |
Газ | |
Уголь | |
Продукты переработки топлива | |
Горячие побочные энергоресурсы | |
Электроэнергия | |
Теплоэнергия | |
Котельно-печное топливо |
Заключение
Таким образом, получены математические модели, позволяющие предприятиям нефтегазовой отрасли минимизировать свои денежные затраты на снижение аварийности и ущерб от непредвиденных случаев на производстве.
В ходе исследования выполнено следующее:
- Проведен статистический анализ риска аварийности нефтегазового сектора России, выявлена проблема необходимости снижения случаев аварийности.
- Разработана математическая модель, описывающая взаимосвязь между производством различных видов топлива, затратами на промышленную безопасность и числом аварий.
- Проведена проверка значимости и надежности данной модели.
- Разработаны математические модели для минимизации затрат вследствие аварийности и необходимости обеспечения промышленной безопасности для нефтегазовой отрасли.
Полученные математические модели могут применяться предприятиями нефтегазовой отрасли России для анализа аварийности и при необходимости разработки плана предупредительных мероприятий.
About the authors
Alena A. Zinoveva
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева
Author for correspondence.
Email: lyonchik2411@yandex.ru
Институт экономики и управления, первый курс
Russian Federation, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34References
- Bulavka Yu. A. Risk and safety management at refineries by implementing an automated system of professional selection // Fire safety: problems and prospects. Vol.1. No. 9. 2018. pp. 93-96.
- Khairullina L. B. Actual hazards of objects of oil and gas producing enterprises // Life safety of enterprises in industrially developed regions. 2019. pp. 113-1-113-7.
- Gontsov N. S. System analysis of technogenic risks in the oil and gas industry // Theoretical and applied issues of complex security. 2021. pp. 41-44.
- Voronov E. A. Analysis of accidents of oil and gas complex facilities and solutions for their prevention // Actual problems of fire safety and protection from emergencies. 2021. pp. 186-190
- Turenko B. G. Methodological aspects of comparing the use of efficient oil, gas, and oil and gas products transportation systems // Azimut of scientific research: Economics and management. 2020. No.3(32) pp. 389-393.
- Novoselova K. A. Research of the risk-c management system