СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ФОНТАНОВ НА ГАЗОВЫХ, НЕФТЯНЫХ И ГАЗОНЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ
FIRE-FIGHTING METHOD FOR BLOW-OUTS ON GAS, OIL AND GAS-OIL WELLS

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано для тушения пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.
Из уровня техники 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.
Известно импульсное порошковое тушение, реализуемое на пожаротушащих установках, смонтированных на передвижном средстве, по патентам №2008048 (опубл. 28.02.1994 г.) и №2121856 (опубл. 20.11.1998 г.), включающее дистанционную подачу порошка.
3
Недостатком импульсного порошкового тушения является невозможность одновременной импульсной подачи большой массы огнетушащего порошка. Масса 200 кг является предельной, поэтому передвижные импульсные порошковые установки могут использоваться только для тушения слабых фонтанов с дебитом до 3 тыс. т/сутки по нефти или до 3 млн м/сутки по газу.
Из-за неполного охлаждения огнетушащим порошком фонтанной арматуры и окружающей среды возможно повторное возгорание фонтана после его тушения, т.е. надежность гарантированного тушения пожаров на газовых, нефтяных или газонефтяных скважинах только огнетушащим порошком невысокая.
Из уровня техники известен способ газоводяного тушения, реализуемый на установке газоводяного тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах по авторскому свидетельству №733699 (опубл. 15.05.1980 г.), включающий использование газоводяных струй, образованных подачей воды в струю выхлопных газов авиационного турбореактивного двигателя.
Недостатком указанного способа является эжектирование в зону горения кислорода окружающего воздуха самими газоводяными струями. Кроме того, способ тушения предусматривает подачу газоводяной струи таким образом, чтобы ее нижняя граница обязательно была ниже горящей части фонтана, что ограничивает эксплуатационные возможности способа.
Известен способ тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, принятый за прототип (Повзик Я.С. Пожарная техника. - М., Спецтехника, 2004. - 416 с.), газоводяными струями, образованными подачей воды в струю выхлопных газов авиационного турбореактивного двигателя, смонтированного на передвижном средстве, включающий первоначальное охлаждение фонтанной арматуры и отсечку горящего фонтана от основания скважины и дальнейшее тушение фонтана.
Тушение осуществляют с использованием автомомобиля АГВТ-100 с расходом воды 60 л/с и расходом газа 40 кг/с или АГВТ-150 с расходом воды 90 л/с и расходом газа 60 кг/с. Экспериментально установлено, что оптимальное значение воды в газоводяной струе 55-60% и 35-45% газа. На выходе из сопла концентрация кислорода составляет не более 14%.
3
3
Известный способ не гарантирует исключения прорыва пламени в устье фонтана, требует продолжения атаки по установленной схеме. При невозможности тушения АГТВ отключают и организуют поиск других путей тушения. В частности, предпринимают комбинированное тушение совместно с лафетными стволами. Сначала подают лафетные стволы, поднимают фронт пламени до максимальных значений, затем включают в работу АГВТ. Кроме того, известный способ имеет ограничение использования для тушения мощных фонтанов. АГВТ-100 используют для тушения пожаров фонтанов скважин с предельным дебитом 3 млн м/сут, а АГВТ-150 - с предельным дебитом 4,5 млн м/сут. Вышесказанное свидетельствует об ограниченных эксплуатационных возможностях известного способа и низкой его надежности, требующих дополнительных мероприятий. Способ малоэффективен при тушении фонтанов на кусте скважин, даже с учетом применения комбинированного тушения совместно с лафетными стволами, т.к. трудно маневрировать средствами пожаротушения на ограниченной площади, осуществляя тушение одновременно на нескольких скважинах.
Задачей заявляемого технического решения является создание эффективного способа тушения, обеспечивающего надежное тушение пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах любой мощности, даже при их кустовом размещении, за счет создания условий по организации подачи в зону пожара комбинации пожаротушащих веществ, доставляемых из единого мобильного средства в одном направлении, но с разным высотным позиционированием как в исходном положении, так и в зоне фонтана.
Из уровня техники известен способ одновременной подачи комбинации пожаротушащих веществ по авторскому свидетельству №237772 (опубл. 20.11.1969 г.). Но в указанном способе вещества (вода и пенообразующие эмульсии или другие гасящие вещества) изначально подают в смеси в поток выхлопных газов турбореактивного двигателя, что снижает дальность и скорость доставки, и, соответственно, эффективность использования известного способа.
Поставленная задача решается предлагаемым способом тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах газоводяными струями, образованными подачей воды в струю выхлопных газов авиационного турбореактивного двигателя, смонтированного на передвижном средстве, включающий первоначальное охлаждение фонтанной арматуры и отсечку горящего фонтана от основания скважины и дальнейшее тушение фонтана. Особенность заключается в то, что одновременно с продолжением тушения фонтана газоводяными струями дополнительно осуществляют подачу в импульсном режиме огнетушащего порошка в зону фонтана над газоводяными струями, при этом подачу огнетушащего порошка осуществляют с той же позиции передвижного средства и в том же направлении, что и подачу газоводяных струй.
В частности, импульсный режим подачи порошка обеспечивают с помощью, по меньшей мере, одного импульсного модуля пожаротушения, размещенного над авиационным турбореактивным двигателем.
В частности, конструктивное выполнение каждого модуля выбирают с обеспечением возможности его замены на месте тушения пожара и способности гарантированного дистанционного тушения, обусловленного принятым безопасным расстоянием от позиции передвижного средства до устья фонтана, вне зависимости от ориентации модуля в пространстве.
Проведенный сопоставительный анализ показывает, что заявляемый способ отличается от ближайшего аналога объемным, разнесенным по высоте фонтана, тушением (в прототипе - локальное); одновременной подачей комбинации огнетушащих веществ - газоводяной струи и порошка (в прототипе - только газоводяная струя); возможностью подачи разных огнетушащих веществ с одной позиции передвижного средства; исключением необходимости дотушивания с помощью организации дополнительных мероприятий с использованием других пожаротушащих устройств, сбалансированность работы которых невозможно достичь из-за неравномерности по времени начала их задействования; исключением возможности прорыва пламени к устью скважины.
3
Под воздействием газоводяной струи происходит охлаждение арматуры скважины и газонефтяной смеси фонтана, уменьшается содержание кислорода в зоне горения, что облегчает окончательное тушение пожара огнетушащим порошком, подаваемом в импульсном режиме. Если для тушения раскаленной скважины только порошком, подаваемом в импульсном режиме, требуется 5,76 кг порошка, приходящегося на расход горящих в фонтане 1 кг/с нефти или 1 м/с газа, то в случае тушения по предлагаемому способу требуемое количество огнетушащего порошка будет в 2 раза меньше, что повышает экономическую привлекательность способа.
Комбинированное интенсивное газоводяное порошковое тушение обеспечивает надежное без рецидивов подавление пожаров фонтанов газовых, нефтяных или газонефтяных скважин мощных по дебиту, что не возможно реализовать известными способами тушения в силу их особенностей.
Кроме того, использование сменных модулей порошкового пожаротушения увеличивает эксплуатационные возможности способа, позволяя, в случае необходимости, ускорить процесс перезарядки установки на месте из запасного комплекта модулей.
3
Заявителем проведены натурные испытания по тушению фонтанов нефти и газа, при которых подачу нефти и газа на скважину осуществляли при помощи двух насосов ЦНС 38/132 с суммарной производительностью 1824 т/сутки по нефти и 1824 млн м/сутки по газу. При испытаниях был создан как вертикальный компактный, так и распыленный фонтан.
Использованный при испытаниях экспериментальный образец установки комбинированного пожаротушения иллюстрируется фотографиями:
Фиг.1 - внешний вид установки спереди;
Фиг.2 - внешний вид установки сбоку.
Установка содержит автомобиль АГВТ-150 1, над турбореактивным двигателем которого смонтированы два модуля 2 порошкового пожаротушения, каждый из которых снаряжен 22 кг огнетушащего порошка. В конструктивном выполнении каждого модуля, используемого при испытаниях, воплощена адаптированная по размерам и крепежным элементам разработка заявителя по патенту №2297261 (опубл. 20.04.2007 г.). Данная конструкция применена для иллюстрации и не является исчерпывающим воплощением возможных вариантов конструктивного выполнения модуля порошкового пожаротушения для осуществления заявляемого способа.
Испытания проводили на расстоянии 10 м от сопла турбореактивного двигателя до скважины. Первоначально определяли обороты двигателя АГВТ-150, при которых скважина продолжала гореть. Для вертикального компактного фонтана обороты двигателя составили 55% от максимальной его мощности, для распыленного - 80%. Через 20 с после выхода двигателя на заданный режим подали импульс тока на один модуль. После срабатывания модуля и импульсного выброса порошка пожар как вертикального компактного, так и распыленного фонтанов был надежно потушен.
Таким образом, предложенный способ тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах практически реализуем, эффективен и позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.