Горение нефти и нефтяных скважин: способы тушения

Как известно, в стволе скважины всегда присутствует жидкость. На этапе бурения скважины – это буровой раствор. По окончании бурения его, как правило, замещают технической водой. А в результате мероприятий по освоению скважины ствол заполняется пластовой жидкостью (нефтью или нефтью с водой). Таким образом, как я уже сказал, в стволе скважины всегда присутствует столб жидкости.

• Столб жидкости создает гидростатическое давление (Р) на забой скважины, которое описывается известным уравнением:
• P = ρgh
• где
• P — гидростатическое давление; ρ — плотность жидкости; g — ускорение свободного падения; h — высота столба жидкости
• Для того чтобы в скважину поступала жидкость из пласта (будь то нефть, газ или вода) должно соблюдаться простое условие: пластовое давление должно быть выше гидростатического давления столба жидкости в стволе скважины.

Теперь, если энергия пласта изначально высока и пластовое давление выше давления столба жидкости в стволе скважины, то получаем естественный приток нефти. Такой способ называется фонтанный способ эксплуатации скважины.

Если энергии пласта недостаточно, чтобы обеспечить приток нефти в скважину, то у нас есть два варианта. Согласно приведенной выше формуле нам надо либо уменьшить плотность жидкости (ρ) в стволе скважины, либо уменьшить высоту столба жидкости (h). На величину g мы повлиять не можем, так как это величина постоянная.

На изменении плотности жидкости основан газлифтный способ эксплуатации скважины. При этом способе с помощью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважину закачивают сжатый газ. Пузырьки газа, поднимаясь к устью скважины, снижают плотность столба жидкости, что обеспечивает снижение гидростатического давления и соответственно приток нефти из пласта.

В скважину, попросту говоря, спускают насос и откачивают присутствующую в ней жидкость. Высота столба жидкости снижается до тех пор, пока из пласта не начнет поступать нефть.

В результате при работающем насосе в скважине устанавливается какой-то равновесный уровень столба жидкости, который называетсядинамическим уровнем.

1. Таким образом, выделяют три основных способа эксплуатации скважин:
2. · – фонтанный;
3. · – газлифтный;
4. · – насосный
5. Методы, предполагающие использование внешнего источника мощности для поднятия жидкости на поверхность носят общее названиемеханизированная добыча.

Классификация способов бурения на нефть и газ приведена на рис. 2.

По способу воздействия на горные породыразличают механическое и немеханическое бурение.

При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее.

Немеханические способы(гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.

Механические способыбурения подразделяются на ударное и вращательное.

Рис. 2. Классификация способов бурения скважин на нефть и газ

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом 1, подвешенным на канате (рис. 3). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.

По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы.

Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку,похожую на длинное ведро с клапаном в дне.

При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью.

При подъеме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.

По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается.

Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают обсадную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.

Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения.При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка.

Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Турбобур— это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости.

Электробурпредставляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности.

Винтовой двигатель— это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

По характеру разрушения горных пород на забоеразличают сплошное и колонковое бурение. При сплошномбурении разрушение пород производится по всей площади забоя.

Колонковоебурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна— цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины.

С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида.

• Все буровые долотаклассифицируются на три типа:
• 1. долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота);
• 2. долота дробяще-скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота);

3. долота режуще-истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долота).

1. Пожарная опасность, на нефтепромыслах характеризуется:
2. наличием горючей среды, которая может образоваться при бурении и эксплуатации скважин;
3. появлением источников зажигания вследствие нарушения установленного технологического регламента или при аварии на установках и оборудовании;
4. наличием условий для быстрого распространения пожара.
5. Территория нефтепромысла, где размещены буровые вышки, здания и соооужения с технолиическим оборудованием, хранилища, насосные и система коммуникаций должны быть четко зонированы с учетом пожарной опасности отдельных установок и процессов. Как правило, выделяются той зоны:
6. I зона —вышки скважин, глубиннонасосные установки, компрессорные, очистные сооружения, газоотделители (трапы), нефтесборные пункты, насосные, морские эстакады, пункты контроля и управления за эксплуатацией скважины;
7. II зона—резервуары товарных парков, сливные и наливные устройства, причалы и насосные при них, емкости нефти для ее очистки и обработки;
8. III зона —механические и деревообделочные мастерские, кузницы, трубные ‘базы, склады, лаборатории, электроподстанции, помещения охраны и управления промысла, бытоЕые, столовые, электроподстанции и депо.
9. Необходимо предусматривать взаимобезопасное размещение отдельных зданий и сооружений с учетом направления господствующих ветров, рельефа местности, наличия источников водоснабжения, подъездных путей, безопасных разрывов.
10. Территорию нефтепромысла следует ограждать, а наземные резервуары товарных парков размещать на специальной площадке на расстоянии не менее 200 м от зданий и сооружений I и III зоны.
11. Необходимо также предусматривать, чтобы от сбрасываемого из скважины газа или его факела при сжигании перед компрессорной расстояние от вертикальной трубы до зданий и сооружений с производствами категорий А, Б, В и Е было бы не менее 100 м.

Это расстояние может быть уменьшено до 50 м, если высота свечи при сжигании газа не превышает 30 м. Аварийные.

газоспуоки от трапных установок должны быть запроектированы на расстоянии не ближе 50 м от зданий, сооружений и — установок I и II зоны.

Действующими нормами и техническими условиями предусматриваются соответствующие противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями нефтепромысла, а также и в самих зонах.

Необходимо предусматривать устройство дорог, а на морских промыслах — эстакад; свободный проезд транспорта по наикратчайшему расстоянию до любого здания или сооружения промысла. Как правило, полотно дороги должно зозвышаться не менее чем на

3. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Содержание территории, производственных и административных зданий, помещений и оборудования

3.1.1. Территория производственных объектов бурения скважин и добычи нефти и газа (в том числе привышечные сооружения, установки для сбора, хранения, транспортирования нефти и газа и др.), а также производственные помещения и оборудование должны постоянно содержаться в чистоте и порядке.

3.1.2. Не допускается замазученность производственной территории, помещений и оборудования, загрязнение легковоспламеняющимися и горючими жидкостями (ЛВЖ и ГЖ), мусором и отходами производства.

Сгораемые отходы производства, мусор, сухая трава должны убираться и уничтожаться в безопасных в пожарном отношение местах. В местах разлива ЛВЖ и ГЖ пропитанный ими грунт должен быть тщательно промыт, убран и засыпан сухим песком или грунтом.

3.1.3. Хранение нефти и других ЛВЖ и ГЖ в открытых ямах и амбарах на территории предприятий не допускается.

3.1.4. Вокруг взрывопожароопасных объектов и сооружений, расположенных на территории нефтедобывающего предприятия, периодически должна скашиваться трава в зоне радиусом не менее 5 м.

Запрещается складирование (хранение) сгораемых материалов в указанной зоне.

3.1.5. Перед взрывоопасными объектами должны быть вывешены таблички с указанием местонахождения средств пожаротушения, которое обязаны знать все работающие.

3.1.6. Закрытие переездов и участков дорог (с целью ремонта их или по другим причинам) и устройство объездного пути допускаются с разрешения руководителя предприятия по согласованию с пожарной охраной предприятия с указанием места, характера и срока работ.

В случае невозможности оставления проезда должен быть устроен объезд шириной 3,5 м для движения пожарных машин.

Дорожные знаки, применяемые в этих случаях, должны соответствовать ГОСТ 10807-78.

3.1.8. Курение на предприятиях допускается в специально отведенных (по согласованию с пожарной охраной предприятия) местах, оборудованных урнами для окурков и емкостями с водой. В этих местах должны быть вывешены надписи «Место для курения».

3.1.9. Во взрывоопасных помещениях телефонный аппарат и сигнальное устройство к нему должны быть во взрывозащищенном исполнении, соответствующем категории и группе взрывоопасной смеси, которая может образоваться в данном помещении.

У каждого телефонного аппарата должна быть вывешена специальная табличка с указанием номера телефона пожарной части для вызова ее при возникновении пожара.

3.1.10. Запрещаются на территории предприятия разведение костров, выжигание травы, нефти.

Источник: https://cyberpedia.su/12x498d.html

Дайджест — Промышленная безопасность

Пожар открытого фонтана — одна из наиболее грозных н опасных аварий на нефтяных н газовых месторождениях.

Помимо нарушения нормальной эксплуатации залежи и огромных потерь ценного энергетического сырья, он связан с большими материальными затратами, ликвидация горящего фонтана требует привлечения значительного числа специалистов, высококвалифицированных рабочих и разнообразной современной техники.

Объем и сложность работ по ликвидации пожара зависят от мощности фонтана, давления нефти (газа) на устье скважины, конструкции и состояния скважины, рельефа местности и других факторов.[ …]

До начала работ выясняют причины и условия возникновения пожара, состояние устья скважины и ее арматуры, положение бурильного инструмента или подземного оборудования.

Оценивают дебит открытого фонтана, опасность его для расположенных в окрестности производственных объектов, состояние грунта и территории вокруг очага пожара, а также обеспеченность огнегасительными средствами.[ …]

Пластовое давление нефти или газа, как правило, не превышает давления столба раствора в скважине. Однако в газоносных глубоких горизонтах эта закономерность часто нарушается. На глубине 3000 м, например, пластовое давление газа иногда равно 50 МПа. Газ насыщает буровой раствор, резко снижает его удельный вес, и скважина начинает фонтанировать.[ …]

В других случаях причиной фонтанирования может быть снижение уровня жидкости в скважине вследствие несвоевременной подкачки раствора при подъеме бурильной колонны, ухода бурового раствора в поглощающий пласт, применения нефтяных ванн при освобождении прихваченного инструмента и др.[ …]

Ориентировочно о виде и мощности фонтана можно судить по высоте выброса пламени (слабый — 40—50 м, средний — 50— 70 м, мощный — 70—90 м), цвету пламени (газовый — ярко-желтое; газонефтяной — оранжевое; нефтяной — оранжевое с большим количеством черного дыма). Дебит фонтана можно характеризовать также по величине пластового давления, диаметру скважины и другим данным.[ …]

Все работы по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов проводят в соответствии с Инструкцией .по организации и безопасному ведению работ по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов, утвержденной Миннефтепромом, Мингазпромом и Госгортехнадзором СССР по согласованию с ГУПО МВД СССР.[ …]

В зависимости от вида и периодичности (пульсации), мощности фонтана, величины давления и теплового излучения, высоты факела, состояния обвязки (контакта) устья скважины, рельефа местности, расстояния от устья скважины до фронта пламени и других факторов используют различные способы тушения фонтанов.

[ …]

Для глушения пульсирующих фонтанов используют мешки с песком при одновременной подаче воды в очаг горения, отводят несгорающую нефть в специальные амбары, надвигают на устье скважины тяжелые железобетонные или металлические плиты, засыпают скважины большим количеством грунта, для чего на устье сбрасывают с вертолетов мощные заряды взрывчатых веществ, используют мощные бульдозеры, земснаряды, гидромониторы и т. д.[ …]

Однако эти способы редко дают желаемый результат даже при тушении фонтанов небольшой мощности.[ …]

Слабые нефтяные фонтаны глушат и гасят обваловыванием, предельно приближаясь к устью скважины со всех сторон с помощью бульдозеров, работающих под прикрытием водяных струй. При сокращении до минимума зеркала горения, объем несгорающей нефти быстро накапливается.[ …]

Рисунки к данной главе:

Типичные виды горения фонтанирующих скважин

Источник: http://ru-safety.info/post/100175202460015/

Устройство для тушения нефтяных факелов

Полезная модель устройства для тушения нефтяных факелов относится к оборудованию для тушения нефтяных факелов на буровых установках или на магистральных нефтепроводах.

Сущность предлагаемой полезной модели устройства для тушения нефтяных факелов состоит в том, что для повышения оперативности тушения нефтяных факелов и уменьшения стоимости работ по тушению факелов гаситель пламени факела состоит из цилиндра, образованного из двух полуцилиндров, размещенных на автомобильных платформах.

Посредством автономного дистанционного управления полуцилиндры устанавливаются вокруг факела так, что факел находится внутри образованного цилиндра — гасителя пламени и ось факела совпадает с осью цилиндра.

На боковых сторонах каждого полуцилиндра имеются продольные полосы, на которых установлены ловители и защелки для фиксации и сжатия полуцилиндров с последующим преобразованием конструкции в полый цилиндр. Нижнее основание полуцилиндров находится на нулевом уровне устья фонтана нефти.

Сверху на внешнюю сторону полуцилиндров подается охлаждающая вода, а снизу в образованный цилиндр подается углекислый газ. При этом доступ воздуха в зону горения прекращается, реакция горения подавляется и факел гаснет. Внутренние поверхности полуцилиндров имеют огнестойкое защитное покрытие. Предложенная полезная модель обеспечивает оперативное тушение нефтяных факелов и более экономична по сравнению с существующим оборудованием.

Настоящая полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к устройствам для тушения нефтяных факелов на буровых установках или на магистральных нефтепроводах.

Возможно также применение полезной модели для тушения нефтегазовых факелов.

При тушении нефтяных факелов используются методы подавления реакции горения в объеме горящего факела или методы срыва пламени факела. По первому методу посредством специального оборудования в зону горения подают охлаждающие вещества и вещества, гасящие огонь. Охлаждающие вещества — вода, жидкий азот и др.

Вещества, гасящие огонь — двуокись углерода, отработанные газы турбореактивных двигателей, нейтральные огнегасящие порошки, ингибиторы подавления реакции горения, водяной пар и др.

При этом используется сложное и дорогое оборудование — турбореактивные двигатели, соответствующие емкости горючего и масел, топливо и моторные масла для этих двигателей, большое количество охлаждающих веществ и огнегасящих веществ.

Это устройство достаточно эффективно, но требуется большое количество сложного и дорогого оборудования — восемь авиационных турбореактивных двигателей, оборудование для запуска турбореактивных двигателей, емкости для горюче-смазочных материалов, горюче-смазочные материалы, оборудование для монтажа и юстировки пространственного положения этих двигателей и др. Монтаж оборудования занимает значительное время. Соответственно стоимость такого устройства достаточно высока.

Сложность применяемого оборудования, его высокая стоимость, сложность монтажа и пространственной установки оборудования, необходимость применения большого количества дополнительных дорогих материалов-ингибиторов являются существенным недостатком указанных устройств.

Однако тушение нефтяных факелов методом подавления реакции горения в объеме горящего факела возможно с применением иного технического решения, которое проще и дешевле в изготовлении и не требует применения дорогостоящих материалов..

При этом обеспечивается возможность оперативной доставки устройства в зону факела и оперативное тушение нефтяного факела при минимальных затратах.

Цель настоящей полезной модели — повышение эффективности и оперативности тушения нефтяных факелов, снижение стоимости оборудования и расходуемых веществ, применяемых при тушении нефтяных факелов.

Поставленная цель достигается тем, что гаситель пламени нефтяного факела состоит из двух симметричных полуцилиндров, которые при установке в рабочее вертикальное положение образуют цилиндр, внутри которого находится нефтяной факел, ось этого цилиндра совпадает с осью факела, нижние основания полуцилиндров в рабочем положении находятся на нулевом уровне устья фонтана нефти, на крайних образующих сторонах каждого полуцилиндра по всей высоте имеются продольные полосы с ловителями и защелками для фиксации и сжатия соприкасающихся сторон полуцилиндров в рабочем вертикальном положении, внизу полуцилиндров с внешней стороны установлены противовесы в виде емкостей с объемом не менее 500 литров, заполняемых водой перед установкой полуцилиндров в рабочее положение, диаметр полуцилиндра составляет 0,5-2,0 м, высота полуцилиндра составляет 2-15 м, внутренняя поверхность полуцилиндров имеет огнестойкое теплоизоляционное покрытие, а сами полуцилиндры оснащены электрогидравлическими приводами с дистанционным управлением и установлены на автомобильных платформах. Предлагаемая полезная модель устройства работает следующим образом. В транспортном состоянии (рис.1) полуцилиндр 1, на крайних образующих сторонах которого имеются продольные полосы с ловителями и защелками (на рисунке не показано), находится на автомобильной платформе 2, на которой размещены также: автономная силовая установка дизель-электрический генератор. 4, гидравлические цилиндры 3 подъема — опускания полуцилиндра 1, устройство управления 5 и пульт дистанционного управления 6, емкости-противовесы 8, а также другие неуказанные на рисунке механизмы, необходимые для управления полуцилиндрами и автономного передвижения платформ при установке вокруг факела. Платформа 2 присоединена к седельному автомобилю-тягачу 7. При тушении факела применяются две одинаковые платформы 2.

На начальном этапе работ проводится подготовка устья факела — расчистка зоны горения от различного рода механизмов и штатного оборудования промысла, расчистка и подготовка поверхности грунта для последующего расположения автомобильных платформ с полуцилиндрами симметрично и противоположно относительно устья факела. В дальней зоне от факела размещаются пожарные автомобили с водой и генератор углекислого газа высокого давления. Пульты дистанционного управления размещаются в пределах прямой видимости от факела.

Платформы устанавливаются на направляющих лотках самостоятельно или с помощью подъемно-транспортной техники. После этого автомобильные тягачи отсоединяются от платформ, емкости-противовесы посредством гибких шлангов подключаются к пожарным автомобилям для заполнения водой.

Подключаются также гибкие шланги для последующей подачи охлаждающей воды на верхнюю часть полуцилиндров и для подачи углекислого газа в нижнюю часть конструкции.

Все последующие перемещения платформ и управление подъемом полуцилиндров производится с помощью автономных дизель-электрических агрегатов, установленных на платформах, устройств дистанционного управления встречным передвижением платформ и подъемом полуцилиндров из транспортного положения в рабочее.

вертикальное положение, при котором нижние основания полуцилиндров будут находиться на нулевом уровне устья фонтана нефти, а боковые продольные полосы, расположенные на крайних образующих сторонах полуцилиндров с ловителями и защелками, будут расположены встречно-симметрично таким образом, что оси ловителей и защелок совпадают.

После установки на лотках автомобильных платформ с полуцилиндрами в исходное положение производится заполнение водой емкостей-противовесов и начинается синхронный подъем полуцилиндров в рабочее вертикальное положение с помощью дистанционного управления электрогидравлическими приводами (рис.4).

При этом нижние основания полуцилиндров находятся на нулевом уровне факела нефти, а заполненные водой емкости-противовесы обеспечивают устойчивость конструкции.

Одновременно сверху на внешние поверхности полуцилиндров от пожарных автомобилей подается вода для охлаждения металлоконструкций полуцилиндров, а в нижнюю полость цилиндра подается углекислый газ. Образованный цилиндр ограждает нефтяной факел от окружающего воздуха. Внутренняя полость цилиндра быстро заполняется углекислым газом.. Прекращается доступ воздуха в зону горения факела, реакция горения подавляется и факел гаснет (рис.5). Скорость погашения пламени определяется геометрическими размерами цилиндра и производительностью генератора углекислого газа. При диаметре цилиндра 1 м, высоте активной зоны факела 5 м и производительности генератора углекислого газа 2 куб.м./сек. расчетное время погасания пламени факела составит 3,9 сек, при производительности генератора 4 куб.м/сек расчетное время погасания факела составит 2 сек.

Огнестойкое теплоизоляционное покрытие внутренней поверхности гасителя пламени и охлаждающая вода от пожарных автомобилей защищают металлические части полуцилиндров от перегрева и деформации при прямом воздействии пламени.

После погасания факела проводятся работы по разъединению полуцилиндров, установке их в начальное положение на платформах, отводу платформ от устья скважины. Затем выполняются работы по демонтажу установленного оборудования и последующие регламентные технологические работы по сбору нефти, установке заглушек на скважину и ликвидации последствий пожара.

1.

Устройство для тушения нефтяных факелов на буровых установках или на магистральных нефтепроводах, состоящее из оборудования для гашения нефтяного факела — гасителей пламени нефтяного факела, оборудования с углекислым или иным инертным газом под давлением, пожарных автомобилей, дизель-электрических генераторов, отличающееся тем, что гаситель пламени нефтяного факела состоит из двух симметричных полуцилиндров, которые при установке в рабочее вертикальное положение образуют цилиндр, внутри которого находится нефтяной факел, ось этого цилиндра совпадает с осью факела, нижние основания полуцилиндров в рабочем положении находятся на нулевом уровне устья фонтана нефти, на крайних образующих сторонах каждого полуцилиндра по всей высоте имеются продольные полосы с ловителями и защелками для фиксации и сжатия соприкасающихся сторон полуцилиндров в рабочем положении, внизу полуцилиндров с внешней стороны установлены противовесы в виде емкостей с объемом не менее 500 л, заполняемых водой перед установкой полуцилиндров в рабочее положение, диаметр полуцилиндра составляет 0,5-2,5 м, высота полуцилиндра составляет 2-15 м, внутренняя поверхность полуцилиндров имеет огнестойкое теплоизоляционное покрытие, а сами полуцилиндры оснащены электрогидравлическими приводами с дистанционным управлением и установлены на автомобильных платформах.

2. Устройство для тушения нефтяных факелов по п.1, отличающееся тем, что в качестве огнестойкого теплоизоляционного покрытия внутренней поверхности полуцилиндров применяются деревянные доски, обработанные огнестойким веществом, например графитовой суспензией.

3. Устройство для тушения нефтяных факелов по п.1, отличающееся тем, что в качестве защелок, размещенных на продольных полосах полуцилиндров, используются электромагниты.

Источник: https://poleznayamodel.ru/model/12/124727.html

Вопрос №31. Особенности тушения пожаров в местах добычи нефти и газа, проведение АСР при ликвидации последствий ЧС. Правила охраны труда

Ответ.

Оперативно-тактическая характеристика.

Пожары аварийных газовых и нефтяных фонтанов возникают как при бурении, так и при эксплуатации скважин. Правильная организация тушения пожара требует знаний технологии бурения и эксплуатации скважин, специфики применяемого оборудования и обвязки устья, условий возникновения аварийных ситуаций.

Случаи аварийного фонтанирования встречаются в практике довольно часто и все они требуют специального изучения. Характер фонтанирования зависит от состояния устья скважины и ее конструкции, а также от вида работ на скважине. Пожары на фонтанирующей скважине характеризуются по составу:

• · нефтяные, где нефти больше 50%;
• · газонефтяные, где нефти 10-50%,
• · газовые, где 90% газа.
• По внешним признакам можно различать их по виду пламени и выпадению нефти на площадь, окружающую скважину.
• По конфигурации пламени:
• · компактные (фонтанирование происходит через открытую трубу или эксплуатационную колонку тройник, крестовину);
• · распыленные (истечение происходит через неплотности в соединениях или когда устье загромождено буровым оборудованием),
• · комбинированные где имеется распыленный и компактный факел
• По количеству скважин
• · одиночные
• · групповые
• По дебиту (расходу) фонтанирующие скважины разделяются на :
• · слабые
• · средние
• · мощные

Одним из основных параметров фонтана, определяющих условия и способ тушения является дебит скважины. Дебит скважины определяет штаб соответствующей организации добычи нефти или газа и выдает данные в штаб организации борьбы с фонтанами.

Расстояние от устья скважины до фронта пламени оказывает влияние на способ тушения и имеет значение l = 0,4-3,5 при Q = 0,5-2 млн/(м3сутки).

Плотность тепловых потоков зависит от ряда факторов, т.е. дебита, температуры пламени и его площади и др.: g = f (Q, tПЛ, SФ).

Особенности обстановки пожара.

Аварийное фонтанирование до воспламенения может продолжаться несколько суток, в результате вблизи фонтана (скважины) образуется зона загазованности и растекания нефти (загазованность на несколько километров, а разлив на сотни метров), а если фонтанирование происходит на море, то значительная площадь поверхности воды покрывается нефтью.

Через 15-30 мин после воспламенения фонтана металлоконструкции в зоне пламени теряют несущую способность, деформируются и загромождают устья. С течением времени от воздействия пламени, воды, нефти или газа может происходить ослабление крепления устьевого оборудования, повреждение скважины может привести к изменению вида фонтанирования, состава струи или дебита.

На кусте скважины располагают в 3 м друг от друга, и скорость распространения пожара значительно больше, чем в одиночной скважине.

Особенностью распространения пожара в условиях моря является создание угрозы соседним сооружениям за счет перемещения пламени и нефти по воде. Когда волнение моря до 2 баллов, пленка нефти способна перемещаться по направлению ветра до 1 км/ч.

1. Одним из серьезных осложнений пожара может объясняться образование кратера на устье или грифонов на при­легающей территории.
2. В целом особенности обстановки можно характеризовать следующими параметрами:
3. • большой скоростью распростра­нения горения в объеме фонтанирую­щей струи;
4. • значительной скоростью стаби­лизации теплофизических параметров;
5. • возможностью распространения пожара в пределах зоны загазованнос­ти и розлива нефти;
6. • возможностью изменения во времени характера фонтанирования, состава, вида струи и дебита;
7. • образованием группового фон­танирования на кустах скважин.
8. Наличие кратеров или грифонов определяет формы организации, выбо­ра способа тушения и огнетушащих средств.

• Особенности тушения пожара.
• Все организационные и технические мероприятия по тушению и ликвидации фонтана осуществляется под руководством штаба в соответствии с Инструкцией по безопасному ведению работ при ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов.
• Для ликвидации пожара (аварии) приказом по объединению (управлению, министерству) создается штаб, который несет ответственность за состояние и результаты проведения работ.
• Ответственным руководителем этих работ (штаба) назначают представителя этого ведомства.

Действия пожарных подразделений проводят с учетом решений штаба, в состав которого входит один из руководителей пожарной охраны УГПС. Кроме пожарной службы создаются другие: транспортная, водоснабжения, строительная, медицинская, КПП, связи, подготовки оборудования, снабжения и питания.

1. Задачами пожарной службы являются обеспечение водяной защиты людей, работающих на устье скважины, орошение фонтана и металлоконструкций, организация и тушение пожара
2. Для тушения пожара фонтана создается оперативный штаб, задачи которого изложены в БУПО.
3. При организации тушения фонтанов большое значение придается проведению подготовительных работ создание расчетных запасов воды, расчистка места пожара от оборудования и металлоконструкций, развертывание средств тушения и подготовки площадок для боевых позиций сил и средств, осуществление мероприятий, связанных с отводом и сбором нефти после тушения, эта ближайших объектов, населенных пунктов и т д
4. Если нет естественных или специальных водоисточников, создают искусственные водоемы, запас воды которых должен обеспечивать бесперебойную работу подразделений в течение светлого времени суток с пополнением запаса воды.
5. Время тушения т и расход воды на этапе определяются в зависимости от способа тушения, дебита фонтана, метеоусловиями и другими факторами

Как правило, общий объем воды составляет 2,5-5 тыс.м3. Поэтому для хранения данного запаса воды сооружаются специальные водоемы. Они должны располагаться в безопасных местах, с двух противоположных сторон относительно устья скважины, перпендикулярно направлению господствующего ветра на расстоянии 150-200 м от устья, водоемы должны иметь площадку на 10-15 автомобилей.

Расчистка места пожара проводится с целью удаления из устья скважины конструкций и оборудования, препятствующих развертыванию сил и средств.

Кроме того, создаются безопасные условия ведения работ по ликвидации фонтана. Расчистка места пожара проводится под защитой водяных струй.

• При защите территории водяными струями выделяют две зоны: первая – это территория и конструкции, на ней расположенные, контактирующие с пламенем, где интенсивность подачи составляет 0,35 л/(м2с), а вторая – это территория и конструкции, на ней расположенные, прилегают к первой зоне на расстоянии 10-15 м, где интенсивность подачи составляет 0,15 л/(м2с).
• Развертывание сил и средств включает в себя устройство площадок для боевых позиций и пожарной техники и прокладку рукавных линий к боевым позициям.
• Меры по отводу и сбору нефти должны обеспечивать: ограничение зоны растекания нефти или другой ЛВЖ, ГЖ; отвод ЛВЖ, ПК из обвалования в специальные сборники, расположенные вне зоны высоких температур.
• Способы тушения фонтанов и техника безопасности.
• Наиболее эффективными средствами тушения фонтанов являются: вода, газоводяные смеси от АГВТ, газообразные продукты заряда ВВ, огнетушащие порошки.

Основным критерием подачи огнетушащего вещества является его удельный расход, который зависит от вида огнетушащего вещества, способа подачи, условий смешивания с горючим. Процесс тушения фонтанов состоит из 3 этапов.

Первый этап – подготовка к тушению, что включает в себя охлаждение оборудования и техники, находящихся в зоне пожара, а также орошение факела фонтана, продолжительность этапа 1 ч.

Второй этап – тушение фонтана с одновременным продолжением операций, предусмотренных первым этапом. Продолжительность определяется способом тушения.

Тушение водой через устьевое оборудование.

Применяется, когда на скважине сохранилось оборудование устья, позволяющее подключить насосные установки для закачки воды Для этих целей применяют цементировочные агрегаты высокого давления.

Тушение компактными струями воды применяются для тушения компактных струй факела с дебитом фонтана до 3 млн. м3сут. газа.

1. Подача струй осуществляется с помощью лафетных стволов типа ПЛС-20, размещая их равномерно по дуге 210-270° с наветренной стороны.
2. Существует несколько приемов введения водяных струй в факел фонтана Первый прием заключается в том, что водяные струи вводят в основание струи фонтана, а затем синхронно медленно с фиксацией через каждые 1-2 м на 30-60 с поднимают вверх по факелу до полного срыва пламени.
3. Для четкого управления ствольщиками выделяется один ведущий ствол, которым (вместе со ствольщиком) управляет начальник боевого участка.

Второй прием заключается в том, что водяные струи подают в газовую струю фонтана в два этапа. Сначала в негорящую часть фонтана вводят две водяные струи и удерживают в таком положении до конца тушения.

Остальными струями воды путем синхронного маневрирования снизу вверх пожар тушат аналогично первому приему. Данный прием имеет некоторое преимущество по сравнению с первым.

Введение двух струй в негорящую часть фонтана поднимает фронт пламени, снижает высоту факела и ослабляет интенсивность теплового излучения.

Третий прием заключается в совместном применении лафетных и ручных стволов.

Водяные струи лафетных стволов поднимают пламя на 7-8 м над устьем скважины, тем самым уменьшая общую высоту пламени и интенсивность теплового излучения.

После чего ручные стволы А подводят к устью скважины на расстояние 1,5-2 м и подают воду вдоль струи фонтана. Этот прием позволяет на 30% уменьшить расход воды на тушение. Расчетное время тушения 1 ч.

• При фонтанировании скважи­ны по кольцевому зазору эквивален­тный диаметр устья скважины вы­числяется по площади истечения.
• Тушение газоводяными струями от автомобиля АГВТ-109(150).
• Наибольшее распространение получил способ тушения фонтанов с помощью автомобилей АГВТ.
• АГВТ представляет собой по­жарный автомобиль, на шасси кото­рого размещен турбореактивный двигатель.

АГВТ имеет топливную систему питания реактивного двига­теля, гидравлическую систему для управления двигателем, систему по­дачи воды в выхлопную струю дви­гателя, а также систему орошения. Управление автомобилем осуществ­ляется с платформы или дистанци­онно с помощью выносного пульта.

В газоводяной струе содержится около 60% воды и 40% газа, на выходе из сопла концентрация кислорода не более 14%, по мере удаления от сопла содержание кислорода увеличивается и в рабочем сечении, т.е. на расстоянии 12-15 м составляет 17-18%.

Вода частично испаряется, попадая в струю раскаленного газа, а в зону горения вода попадает в распыленном состоянии.

Эффективность тушения зависит от содержания воды в струе и имеет ; оптимальное значение в пределах 55-60 л/с.

В случае, когда автомобилей недостаточно, применяют комбинированный способ АГВТ и водяные струи, подаваемые из лафетных стволов, при этом коэффициент использования стволов принимают равным 0,7, т.е. количество лафетных стволов, увеличивают на 30%.

Для установки АГВТ готовятся две позиции – основная и запасная.

Основная из позиций с наветренной стороны, запасная с учетом направления господствующих ветров. Ширина площадки должна быть такой, чтобы при установке нескольких АГВТ расстояние между ними было не менее 1,5 м. Расстояние от площадки до устья скважины должно быть не более 15м.

1. Тушение газоводяной струёй факела осуществляется следующим образом: струя подводится под основание пламени, фиксируется относительно факела и плавно перемещается по оси факела вверх до срыва пламени, при прорыве пламени атака повторяется.
2. Если в течение расчетного времени фонтан не потушили, АГВТ выключают и устанавливают причину, которой может быть:
3. • недостаточная интенсивность подачи;
4. • большое расстояние от устья;
5. • неправильный выбор позиции по отношению к направлению ветра;
6. • неправильное взаимное расположение нескольких автомобилей и несинхронность в их работе.
7. При комбинированном тушении совместно с лафетными стволами сначала подают лафетные стволы, поднимают фронт пламени до максимальных значений, затем включают в работу АГВТ.
8. Тушение огнетушащими порошками.

Для тушения используются пожарные автомобили с расходами порошка ПСБ из лафетных стволов 20 и 40 кг/с. Автомобили устанавливают на расстоянии 10 м. от устья скважины. Натурными экспериментами установлено, что этот способ эффективен при тушении компактных фонтанов, интенсивность подачи 1 порошка должна составлять 1 кг/кг нефти или 1 кг/м3 газа, расчетное время принимается 30 с.

Суть вихрепорошкового способа состоит в том, что огнетушащий порошок вводят в зону горения взрывом заряда ВВ.

На металлический поддон П-образной формы укладывают детонирующий шнур, на него – шашки (патронированный аммонит), затем мешки с порошком.

Эта платформа собирается на безопасном расстоянии и подтягивается трактором на тросах к устью скважины. Взрыв производят дистанционно из специальных мест. Личный состав отводят на безопасное расстояние.

Выброс порошка осуществляется энергией сжатого воздуха, количество установок принимается из расчета – одна установка на фонтан дебитом 3млн.м3 газа в сутки.

Установку располагают с под­ветренной стороны на расстоянии 15-20 м от устья скважины. Оператор производит коррекцию положения ствола в вер­тикальной и горизонтальной плос­костях таким образом, чтобы точка прицеливания была на 3-5 м выше нижнего среза пламени. По коман­де РТП подают сжатый воздух для обеспечения выброса порошка.

• Тушение взрывом заряда ВВ применяются в случае неэффективности других способов и при наличии специального проекта, утвержденного вышестоящей организацией промысла и согласованного с органами госгортехнадзора.
• Расчетное время тушения – 1ч.
• До взрыва заряда ВВ личный состав тренируют на фрагменте заряда соответствующих размера и массы, и только после отработки всех элементов боевых действий и правил техники безопасности заряд ВВ подают к устью скважины.
• Подача заряда ВВ к устью скважины осуществляется в основном тремя способами: на укосине по рельсовым путям, с помощью подъемного крана и поворотной стрелы, по стальному тросу с помощью лебедок и тягачей
• Особенности тушения фонтанов на море.

Аварийное фонтанирование может привести к групповому пожару. При пожаре на скважине в море вокруг нее выгорают покрытие в радиусе до 20 м, практически вся площадь приэстакадной площадки.

1. Боевые позиции АГВТ оборудуют на специальном основании или на приэстакадной площадке.
2. При низком расположении устья скважины АГВТ устанавливают без шасси на специальной консоле.
3. Тушение пожара на море проводится в два этапа: сначала тушат горящую пленку нефти или конденсата на поверхности воды, затем тушат фонтан. Способы и приемы тушения применяются те же, что и на суше
4. Особенности тушения фонтанов на кустах скважин.

Количество скважин в кусте предусматривается до 8 штук. Расстояние между скважинами составляет 3 м, а между кустами не менее 50 м. Размер площадки 40х90 м.

При пожаре на одной скважине в результате неравномерности нагрева соседних происходит деформация арматуры и утечка паров и распространение пожара на соседние скважины. При раскрытии соседних скважин создается единый фронт пламени, куда включаются и 3-метровые разрывы между скважинами.

Трудно сосредоточить достаточное количество сил и средств, которое позволило бы бороться с пожаром одновременно на нескольких скважинах, и трудно маневрировать силами и средствами на ограниченных размерах площадки, учитывая еще и тот факт, что метеоусловия строго диктуют способы расстановки сил и средств.

При волнении моря более 3 баллов высадка людей запрещена. Высадку людей на морских промыслах необходимо проводить по сходням с поручнями с обеих сторон.

Рекомендации по технике безопасности при тушении пожаров фонтанов изложены в специальных инструкциях, контроль за их соблюдением на пожаре возлагается на штаб пожаротушения

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://lektsia.com/1×2448.html

Способ вихревого порошкового тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах

Изобретение относится к нанотехнологиям в области противопожарной техники. Заявляемое техническое решение может быть использовано для тушения пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.

В заявляемом техническом решении используется вихревой порошковый способ тушения с применением энергии направленного взрыва для подачи в контролируемую зону огнетушащего порошка, в том числе, в начале тушения — нанопорошка.

Установлено, что аварийное фонтанирование до воспламенения может продолжаться несколько суток, в результате вблизи фонтана (скважины) образуется зона загазованности и растекания нефти (загазованность на несколько километров, а разлив — на сотни метров), а если фонтанирование происходит на море, то значительная площадь поверхности воды покрывается нефтью (Тушение газовых и нефтяных фонтанов, mht).

Через 15-30 мин после воспламенения фонтана металлоконструкции в зоне пламени теряют несущую способность, деформируются и загромождают устья. С течением времени от воздействия пламени, воды, нефти или газа может происходить ослабление крепления устьевого оборудования, повреждение скважины может привести к изменению вида фонтанирования, состава струи или дебита.

В настоящее время тушение пожаров газонефтяных фонтанов осуществляется одним из следующих способов: мощными водяными струями; струями огнетушащих порошков, подаваемых в факел сжатым газом; газо-водяными струями, создаваемыми авиационными турбореактивными двигателями; взрывом мощного сосредоточенного заряда взрывчатого вещества, подвешиваемого вблизи основания факела (Использование импульсных струй жидкости высокой скорости для тушения газовых факелов. Раздел: Методы тушения пожаров газовых фонтанов. Refbzd_ru.mht, с. 3). Эти способы пригодны для тушения пожаров фонтанов с расходом газа до 3-5 млн м в сутки, однако при тушении более мощных горящих фонтанов становятся малоэффективными. Применение этих методов требует привлечения большого количества людей и специальной техники, проведения сложных и дорогостоящих подготовительных работ, наличия больших запасов воды. Поэтому сроки ликвидации аварии на скважине нередко затягиваются на многие недели и месяцы, что приводит к истощению ресурсов месторождения и к угрозе гибели скважины.

Известно (Тушение газовых и нефтяных фонтанов. Учебные материалы и литература. Глава 6.6., http://www.agps-mipb.ru), что основным параметром фонтанирующей скважины, по которому определяют приемы тушения пожара и расходы огнетушащих средств, является дебит фонтана по нефти или газу. Эквивалентным коэффициентом для пересчета фонтана в чисто газовый или нефтяной принимают 1 м3 нефти=1000 м3 газа. Данные о дебите и составе фонтана устанавливает штаб по ликвидации аварии.

первый этап — охлаждение устьевого оборудования, металлоконструкций вокруг скважин и прилегающей территории; орошение струи фонтана с целью снижения интенсивности теплоизлучения; тушение очагов горения нефти и конденсата вокруг устья скважины; уборка территории от металлоконструкций; создание необходимого запаса воды (2,5-5,0 тыс.м3) и др.;

• второй этап — непосредственное тушение фонтана с одновременным продолжением операций первого этапа;
• третий этап — охлаждение устья скважины и орошение струи фонтана после тушения.
• Известны способы тушения пожаров газоводяными струями и импульсное порошковое тушение с подачей порошка в зону горения в течение не более 1 с, в том числе на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.
• Использование импульсных струй жидкости высокой скорости и газоводяных струй средств пожаротушения, обладающих высокими огнетушащими качествами для ликвидации аварий на газонефтяных фонтанах путем охлаждения, достаточно эффективно, доступно и довольно дешево.

В работе (Использование импульсных струй жидкости высокой скорости для тушения газовых факелов. Раздел: Перспективные направления разработки устройств для тушения газовых фонтанов. Refbzd_ru.mht, с. 4-5) отмечено, что для доставки воды к горящему факелу с безопасных дистанций необходимо обеспечить высокие скорости на выходе из устройства тушения.

Эта скорость должна учитывать потери при полете струи и обеспечивать необходимую скорость непосредственно перед факелом для преодоления конвективных потоков, а также «срывного» воздействия на факел. Суть «срывного» действия заключается в том, что с увеличением скорости потока равновесное положение фронта пламени сдвигается по потоку.

Свежая паровоздушная горючая смесь по мере удаления претерпевает все более сильное разбавление за счет взаимной диффузии со сносящим потоком.

Скорость горения такой смеси уменьшается пропорционально степени ее разбавления и при некоторой критической скорости потока, превышающей скорость горения, струя на мгновение прерывается, а пламя отбрасывается вверх и отрывается от нее.

1. Скорость отрыва пламени факела можно оценить по эмпирической формуле:
2. Vотр=100 3√d,
3. где d — начальный диаметр струи фонтана в метрах.

Анализ конкретных данных по изменению характера пламени при увеличении скорости горящей струи показывает, что срыв диффузионных пламен происходит в диапазоне скоростей 80-100 м/с.

Очевидно, что указанные значения срывных скоростей с расстояний безопасного удаления (110-130 м) могут быть обеспечены при использовании высокоскоростных струй жидкости, генерируемых устройствами, аналогом которых является импульсный водомет.

Однако использование этих средств пожаротушения без применения необходимых технических решений ограничено температурой окружающей среды, которая должна быть выше 0°С, что удорожает названые средства пожаротушения или практически исключает их использование в силу экономической целесообразности в условиях Арктики и других местах с продолжительным зимним периодом. Поэтому названные средства пожаротушения выбирают, как правило, в зависимости от климатических условий расположения газонефтяных фонтанов.

4) описаны пневматические порошковые пламеподавители ППП-200, которые применяются при тушении пожара фонтанов большой мощности. Тушение пожара осуществляется за счет воздействия на горящий факел распыленного порошка, выброс которого осуществляется за счет энергии сжатого воздуха.

В зоне горения фонтана в течение короткого времени (1…2 с) импульсно создается огнетушащая концентрация порошка путем направленного залпового выброса установкой.

Подобный принцип реализуется и в установках на базе танковых шасси Т-62 Им-пульс-1, Импульс-2, Импульс-3, а также Импульс-Шторм. Машины имеют 50 стволов (Импульс-1 — 40 стволов), в каждый из которых заряжается по 30 кг порошка.

Установка Импульс-Шторм способна доставить в очаг пожара за 4 секунды 1,5 тонны огнетушащего порошка. Это позволяет создать мощное огнетушащее воздействие сразу и одновременно по всей площади или объему.

Основным отличием данной установки является мощное ударное воздействие на очаг пожара совместно с огнетушащими эффектами, производимыми специальными порошковыми составами.

Нередко используется метод подрыва заряда взрывчатого вещества, который генерирует ударную волну большой скорости (до 1000 м/с).

Заряд взрывчатого вещества подается к устью скважины либо по стальному тросу, перекинутому через блоки, подвешенные на специальных опорах, либо на тележке с укосиной по рельсовым путям, проложенным к устью скважины.

Известен способ тушения пожаров (Патент RU №2008048, кл. А62С 3/02, А62С 19/00, опубл. 10.05.

2002), заключающийся в подавлении процессов горения воздействием на очаг пожара направленной скоростной струей пожаротушащего аэрозоля, образующейся при метании, воспламенении и сгорании в полете по меньшей мере одной твердой, жидкой или загущенной аэрозольгенерирующей композиции, содержащей в своем составе горючее, окислитель и/или охладитель, при этом пожаротушащий аэрозоль, достигая очага пожара, обволакивает зону горения, вступает в контакт с пламенем, одновременно оказывая сдувающее (на пламя) и ингибирующее действие на физико-химические процессы горения, приводя к тушению или локализации пожара, причем применяются аэрозольгенерирующие композиции одного или различного составов, или смесь жидкой или загущенной аэрозольгенерирующей композиции или с пожаротушащими порошками, или с водой, или с водными растворами солей, или с объемно-детонирующей смесью, в том числе смесью компонентов различной плотности, или их смеси, при различном порядке их размещения при метании и воспламенении в полете, при этом воспламенение и горение композиции или композиций с образованием направленной аэрозольной струи происходит в полете, и/или над горящим объектом, и/или внутри горящего объекта.

Причем по указанным ранее способам предусмотрено проводить расчетное количество одновременных или последовательных метаний (пусков) средства, обеспечивая создание в объеме, где происходит пожар, или над горящим объектом необходимой тушащей концентрации пожаротушащего аэрозоля.

Однако, как было отмечено ранее, при тушении пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, срыв диффузионных пламен происходит в диапазоне скоростей 80-100 м/с. Для достижения таких скоростей необходимо создание мощных генераторов аэрозоля.

В то же время из уровня техники известен (Теоретический расчет основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов. Раздел: Методы тушения пожаров газовых фонтанов, www.refbzd.ru, с. 3) пример создания вихрепорошкового способа тушения пожаров газовых фонтанов практически любой возможной мощности.

Сущность этого способа заключается в следующем.

У основания факела, который при пожаре на скважине достигает высоты 80-100 м, с максимальным диаметром 10-15 м, создается вихревое кольцо, движущееся вдоль оси факела снизу вверх.

При таком движении «атмосфера» вихревого кольца сдувает пламя и пожар прекращается. Такие вихревые кольца получают с помощью взрыва небольших зарядов взрывчатого вещества в баке соответствующего диаметра.

При этом, однако, необходимо ликвидировать проскок пламени через вихревое кольцо. Этого можно достичь, используя способность вихревого кольца переносить распыленную примесь. Если в момент образования вихревого кольца заполнить его огнетушащим порошком, то такое вихревое кольцо даже при относительно небольшой скорости будет сдувать пламя факела.

Однако применение при тушении пожаров газовых фонтанов с помощью воздушных кольцевых вихрей из нанопорошка в указанном техническом решении не предусмотрено.

Источник: https://edrid.ru/rid/217.015.bc41.html