Оценка расхода горящих газовых фонтанов

При тушении пожаров мощных газовых фонтанов возникает необходимость в оценке расхода горящего фонтана, так как расход газа является од ним из основных параметров, определяющих объемы работ и материально технических средств, необходимых для ликвидации аварии. Однако непосредственное измерение расхода горящего фонтана в большинстве случаев оказывается невозможным, а эффективных дистанционных способом определения расхода струи не существует. Расход мощных недорасширенных газовых фонтанов может быть определен по высоте факела (Н).

Известно, что высота турбулентного факела, образующегося при горе­нии нормально расширенных газовых струй с дозвуковой скоростью истече­ния, не зависит от скорости или расхода струи, а определяется лишь диамет­ром отверстия (d), из которого струя вытекает, теплофизическими свойства­ми газа и его температурой (Т) на выходе из отверстия. Известна эмпириче­ская формула высоты факела при горении фонтана природного газа:

V = 0.0025H²,млн.м³/сутки.

На реальных пожарах ламинарный режим горения практически не встречается. Газ, как в пласте газового месторождения, так и в транспортных трубопроводах и в технологических установках, находится под давлением. Поэтому расходы газа при аварийном истечении будут очень большими - до 100 м /с на пожарах фонтанирующих газовых скважин (до 10 млн. м³/сутки). Естественно, что в этих условиях режимы истечения, а значит, и режимы го­рения будут турбулентными.

Для расчета сил и средств на тушение горящих газовых факелов необ­ходимо знать расход газа. Исходные данные для его расчета практически все­гда отсутствуют, поскольку неизвестны либо давление газа в технологиче­ском оборудовании, либо в пласте месторождения. Поэтому на практике пользуются экспериментально установленной зависимостью высоты пламени факела от расхода газа (табл. 2).

Таблица 2. Зависимость высоты пламени от расхода газа газового фонтана при различных режимах горения

Режим горения	Расход газа, м^3/с	Высота пламени, м
турбулентный	5	16
	10	22
	20	28
	30	35
ламинарный	1,8 * 10^-6	25 * 10^-2

Методы тушения газовых фонтанов

Тушение заключается в установке на устье горящей скважины специальных устройств для расчленения единого направления основного фонтана на несколько менее мощных с целью перекрытия поступления нефти и газа. Все работы ведутся специализированными подразделениями пожаротушения, имеющими специальную технику. Все организационные и технические мероприятия по тушению и ликвидации фонтана осуществляются 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 которых входит один из руководителей пожарной охраны УПО, ОПО. 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-85. 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 подготовка 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.

До настоящего времени тушение пожаров газонефтяных фонтанов осуществляется одним из следующих способов: мощными водяными струя­ми; струями огнетушащих порошков, подаваемых в факел сжатым газом; га­зоводяными струями, создаваемыми авиационными турбореактивными дви­гателями; взрывом мощного сосредоточенного заряда взрывчатого вещества, подвешиваемого вблизи основания факела. Эти способы пригодны для туше­ния пожаров фонтанов с расходом газа до 3—5 млн. м³ 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.

 В зависимости от типа фонтанов тушение производить одним из следующих способов:

- закачкой воды в скважину или закрытием задвижек превентора и противовыбросового оборудования;

- струями автомобилей газоводяного тушения;

- импульсной подачей порошка специальными установками;

- водяными струями из лафетных стволов;

- взрывом заряда ВВ;

- вихропорошковым способом;

- огнетушащим порошком с помощью пожарных автомобилей;

- комбинированным способом;

- бурением наклонной скважины и закачка в нее специального раствора.

При закрытии задвижки превентора или закачке воды через устьевое оборудование РТП обязан:

- обеспечить охлаждение оборудования устья скважины;

- всех работающих по закрытию задвижки или превентора обильно смачивать водой и постоянно защищать водяными струями.

В Институте гидродинамики Сибирского отделения Российской акаде­мии наук совместно с работниками пожарной службы разработан принципи­ально новый вихрепорошковый способ тушения пожаров газовых фонтанов практически любой возможной мощности. Тушение факела по этому способу осуществляется путем воздействия на факел воздушным вихревым кольцом, заполненным распыленным огнетушащим порошком. Вихревое кольцо обра­зуется при взрыве небольшого кольцевого заряда взрывчатого вещества, об­ложенного слоем огнетушащего порошка.

Этот способ характеризуется вы­сокой эффективностью, незначительным объемом подготовительных работ и малыми расходами огнетушащих материалов. Простота реализации данного способа позволяет осуществить тушение горящего газового фонтана в сжа­тые сроки при минимальных затратах людских и материальных ресурсов.

 В целях обеспечения безопасности личного состава РТП обязан:

- установить дополнительные условные сигналы и команды для работающих по тушению фонтанов;

- обеспечить работающий личный состав противошумными средствами;

- запретить работу личного состава с подветренной стороны скважины;

- не допускать людей в зону действия огнетушащих струй при работе автомобилей газоводяного тушения;

- не допускать работы автомобилей газоводяного тушения при изменении направления ветра в сторону струи автомобиля;

- при тушении фонтанов на морских нефтяных промыслах сосредоточить спасательные средства (пояса, круги, веревки и др.) и организовать дежурство спасательной службы.