Способ тушения нефтяных месторождений

Республиканский центральный штаб
профессиональных военизированных
аварийно-спасательных служб

Открытые газовые и нефтяные фонтаны относятся к сложным авариям, для ликвидации которых требуется привлечение большого количества сил и средств. Но по опыту ликвидации аварий «Республиканским центральным штабом профессиональных военизированных аварийно-спасательных служб» особенно сложным и опасным является горящий открытый фонтан.

Воспламенение фонтана сопровождается взрывом газовоздушной смеси по всему объему взрывоопасной зоны, а при наличии растекания нефти и конденсата происходит распространение горения по всей площади, занятой нефтью и конденсатом.

Приблизительно через 30 минут после начала горения все металлоконструкции в зоне воздействия пламени теряют несущую способность, деформируются и загромождают устье скважины.

С течением времени ослабление креплений в элементах устьевого оборудования от действия пламени, появление воды, нефти или конденсата в струе фонтана, деформация ствола скважины и т. д. могут привести к изменению характера фонтанирования, состава вещества и дебита фонтана.

Длительное воздействие пламени может привести к полному выходу из строя колонной головки и потере скважины.

Одним из серьезных осложнений пожара фонтана является образование кратера на устье скважины и грифонов на прилегающей территории, которые могут возникать на различных расстояниях от скважины (пример- 2019 г. месторождение «Каламкас» скважина №8237).

Важным условием успешного тушения пожара является правильный выбор способа тушения и расчет необходимого количества огнетушащих средств.

Основными способами тушения пожаров газовых и нефтяных фонтанов являются:

-водой, подаваемой через устьевое оборудование;

-взрывом заряда взрывчатым веществом;

-импульсной подачей порошка специальными установками.

Выбор того или иного способа тушения обусловлен характеристикой фонтана, его видом, возможностями пожарных аварийно-спасательных подразделений.

Тушение фонтанов водой, подаваемой через устьевое оборудование.

Тушение водой через устьевое оборудование является эффективным способом тушения фонтанов. Применение его возможно, когда на скважине сохранилось устьевое оборудование, позволяющее подключить насосные установки для закачки воды. Подавать воду через устье скважины целесообразно цементировочными агрегатами высокого давления.

Тушение фонтанов компактными водяными струями

Водяные струи применяются для тушения пожаров компактных газовых и нефтяных фонтанов с максимальным дебитом фонтанирующей скважины.

Водяные струи через лафетные стволы вводятся в основание струи фонтана, а затем синхронно поднимаются вверх по фонтану до полного срыва пламени.

Тушение фонтанов газоводяными струями от автомобилей газоводяного тушения (АГВТ)

Наибольшее распространение получил способ тушения фонтанов с помощью автомобилей газоводяного тушения (АГВТ).

-Турбореактивная установка подает огнетушащую струю в виде отработавших газов и распыленной воды через специальное сопло с большой скоростью и давлением

к основанию пламени, центрируется относительно факела и плавно перемешается вверх по струе фонтана до тех пор, пока не произойдет срыв пламени. (пример-2008г. месторождение «Кенлык» скважина №8)

Тушение фонтанов зарядами взрывчатых веществ

Этим способом могут быть потушены пожары фонтанов всех видов. Последовательность осуществления данного способа заключается в подводе заряда взрывчатых веществ к устью скважины и его взрыве. В начальный момент взрыва заряда происходит изоляция (срыв) пламени в результате разрыва струи фонтана под действием ударной волны, на горящую струю фонтана воздействуют газообразные продукты взрыва.

Тушение фонтанов порошковыми составами

В настоящее время все большое распространение при тушении газовых и нефтяных фонтанов получили порошковые составы.

Для тушения фонтанов огнетушащим порошком используется пожарный автомобиль порошкового тушения АП-5.

Тушение фонтанов импульсной подачей порошка специальными установками.

«Республиканским центральным штабом профессиональных военизированных аварийно-спасательных служб» для тушения пожаров применяется установка пневматического порошкового пламеподавления ППП-200. Тушение пожара осуществляется импульсной подачей энергией сжатого воздуха и воздействием на факел пламени распыленного огнетушащего порошка.

При невозможности потушить горящий открытый фонтан одним из названных способов может быть применено бурение вспомогательной скважины с последующей задавкой аварийной скважины через наклонную или проведением подземного взрыва ядерным зарядом.(пример-авария 1963г. газовое месторождение «Уртабулак» скважина № на территории Узбекистана. авария ликвидирована подрывом ядерного заряда в 1966г. Ядерные заряды применялись для тушения газовых факелов ещё трижды.)

Источник

Тушение пожаров газовых и нефтяных фонтанов

При ведении действий по тушению пожара необходимо:

выбрать тактику тушения и определить требуемое количество сил и средств.

В зависимости от типа фонтана использовать следующие тактические приемы:

осуществить закачку воды в скважину или перекрыть задвижки превентора и противовыбросового оборудования:

струями газоводяного тушения;

импульсной подачей порошка специальными установками;

водяными струями из лафетных стволов;

взрывом заряда взрывчатых веществ (далее — ВВ);

подачей порошка от пожарных автомобилей;

разработать тактический план тушения, расставить силы и средства по боевым участкам, поставить перед подразделениями задачи на каждом этапе работ и организовать между ними постоянную связь;

обеспечить взаимодействие с другими службами и определить им задачи по созданию условий для успешной работы подразделений пожарной охраны (обеспечение водой и горюче-смазочными материалами, прокладка трубопроводов с гребенками к устью скважины, обеспечение спецодеждой и другими средствами индивидуальной защиты, условия быта и т.д.);

организовать техническое обслуживание и ремонт пожарных автомобилей, согласно технического регламента;

обеспечить условия для безопасной работы, оснастить личный состав средствами защиты и отработать действия в условиях высоких температур;

создать расчетный (на каждом этапе тушения) запас огнетушащих веществ;

обеспечить с помощью технического персонала объекта расчистку устья скважины от оборудования, металлоконструкций и других материалов под прикрытием водяных стволов;

прокладывать от водоемов к фонтану металлические трубопроводы диаметром 100-150 мм, оборудовать их рукавными головками и задвижками;

в зоне высоких температур, как правило, прокладывать напорные рукава на льняной основе;

соблюдать правила охраны труда и техники безопасности при выполнении поставленных задач.

При закрытии задвижки превентора или закачке воды через устьевое оборудование:

обеспечить охлаждение оборудования устья скважины;

постоянно защищать водяными струями всех работающих по закрытию задвижки или превентора;

соблюдать правила охраны труда и техники безопасности при выполнении поставленных задач;

компактными струями воды:

рассчитать требуемое количество стволов;

располагать стволы на расстоянии 6-8 метров от устья скважины, но не далее 15 метров;

размещать стволы с наветренной стороны, равномерно по дуге 210-270 °;

вводить струи воды под основание факела фонтана, а затем синхронно и медленно поднимать их вверх, фиксируя через каждые 1-2 метра на 30-50 секунд;

выделить один ведущий ствол для управления струями, по которому ориентировать все остальные стволы;

соблюдать правила охраны труда и техники безопасности при выполнении поставленных задач;

струями газоводяного тушения:

определить требуемое количество автомобилей газоводяного тушения, водоподающей техники и тракторов для страховки;

назначить при работе нескольких автомобилей, ответственного за обеспечение их синхронной работы;

установить автомобили газоводяного тушения на расстоянии не более 15 метров от устья скважины и подготовить их к работе;

ликвидировать отдельные очаги горения вокруг фонтана перед началом тушения;

производить тушение при максимальных оборотах двигателя;

подавать струи под основание факела, удерживать до отрыва пламени, после чего перемещать вверх по оси фонтана;

соблюдать правила охраны труда и техники безопасности при выполнении поставленных задач.

Тушение взрывом ВВ производить по специально разработанному плану, согласованному с соответствующими организациями, когда другие способы неэффективны.

На морских газонефтяных промыслах необходимо дополнительно:

вводить в действие пожарные суда в зависимости от состояния метеорологической обстановки;

принять меры для предотвращения площади распространения нефтяной пленки по поверхности воды;

установить возможность высадки пожарного десанта на отдельных морских основаниях и при эстакадных площадках;

организовать взаимодействие подразделений пожарной охраны с другими привлекаемыми службами.

Для обеспечения безопасности личного состава необходимо предусмотреть следующее:

обеспечение личного состава индивидуальными средствами защиты органов слуха;

отсутствие людей в зоне действия огнетушащей струи при работе автомобилей газоводяного тушения;

немедленное прекращение работы автомобилей газоводяного тушения при изменении направления ветра на противоположный;

наличие спасательных средств (пояса, круги, веревки и т. п.) при работе на морских нефтяных промыслах, дежурство спасательной службы;

запретить работу личного состава с подветренной стороны скважины.

Источник

Тушение газовых и нефтяных фонтанов

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 (рис 1):

• 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:

По дебиту (расходу) фонтанирующие скважины разделяются на (табл. 1):

Вид фонтана

Дебит фонтана млн/м 3 ·сутки)

компактного

распыленного и комбинированного

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

Существует несколько способов определения дебита основными из которых являются: геологическая характеристика скважин, геометрические размеры пламени, газодинамические параметры, фотометрический акустический, т.е. по уровню шума.

Дебит можно определить по формулам:

где v – скорость, м/с; S – площадь сечения, м 2 .

Высоту пламени компактного фонтана можно определить по формуле (3) или графику (рис 2)

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/м 3 ·сутки).

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

Плотность тепловых потоков можно снизить за счет подачи воды в струю фонтана, создания экрана и применения средств индивидуальной защиты.

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.

Одним из серьезных осложнений пожара может объясняться образование кратера на устье или грифонов на прилегающей территории (рис. 3).

В целом особенности обстановки можно характеризовать следующими параметрами:

• большой скоростью распространения горения в объеме фонтанирующей струи;
• значительной скоростью стабилизации теплофизических параметров;
• возможностью распространения пожара в пределах зоны загазованности и розлива нефти;
• возможностью изменения во времени характера фонтанирования, состава, вида струи и дебита;
• образованием группового фонтанирования на кустах скважин.

Наличие кратеров или грифонов определяет формы организации, выбора способа тушения и огнетушащих средств.

Организация 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.

Задачами пожарной службы являются обеспечение водяной защиты людей, работающих на устье скважины, орошение фонтана и металлоконструкций, организация и тушение пожара.

Для тушения пожара фонтана создается оперативный штаб, задачи которого изложены в БУПО.

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, защита ближайших объектов, населенных пунктов и т.д.

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.

Вместимость водоема определяется по формуле:

$$\large W_<В>=K(g\tau_<1>+g\tau_<2>+\cdots+g\tau_)\cdot \left( 1- \frac>+g_<2>+\cdots+g_> \right), \tag<4>$$

где W_B – общая вместимость водоема, м 3 ; τ₁, τ₂, τ_n – продолжительность операции (видов боевых действий), ч; К – коэффициент, учитывающий потери воды (для земляных водоемов К=1,5, для стальных и бетонных К=1,2), g₁, g₂, g_n – расход воды на производимые операции, м 3 /ч, Q_B – подача водопровода, м 3 /ч.

Время тушения τ 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. м 3 . 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/м 2 ·с), 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/м 2 ·с).

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, ГЖ 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.

Третий этап – охлаждение устья скважины и орошение фонтана после тушения. Продолжительность этапа 1 ч.

Потребные расходы огнетушащих средств определяются способом тушения, приведены в (табл 2).

Суммарный расход воды на различных этапах боевых действий

Этап тушения

Операции

Расход воды, л/с, при дебите фонтана, млн м 3 /сут., газа, или тыс. м 3 /сут., нефти

Источник