Введение 6
1 Обзор существующих способов воздействия на форму факела пламени и
устройств для их реализации, применяемых при тушении нефтяных и газовых скважин 9
1.1 Особенности тушения пожаров на нефтяных и газовых скважинах 9
1.2 Способ воздействия на форму факела пламени посредствам АГВТ 17
1.3 Сопло Лаваля 22
1.4 Тушение пожара порошковым пламеподавителем НИИ 200 23
1.5 Способ тушения пожара посредством взрывной волны 27
1.6 Способы воздействия на форму факела пламени звуковыми и
электромагнитными волнами 31
2 Факельный зонт 33
2.1 Газодинамическое обоснование протекающих процессов внутри
факельной установки 34
2.2 Структура факельной установки 37
3 Ножарный роботизированный комплекс 39
3.1 Структура пожарного роботизированного комплекса 39
3.2 Обоснование физического смысла воздействия магнитного поля на
пламя 41
3.3 Расчет сил, необходимых для реализации тушения данным способом 43
3.4 Выбор стандартных устройств в качестве структурных элементов
пожарного роботизированного комплекса 49
3.4.1 Сравнительная характеристика пожарных роботов 49
3.4.2 Выбор магнита и проводов, подключающих его к источнику тока.. ..62
3.4.3 Выбор дистанционного пункта управления пожарным
роботизированным комплексом 67
3.5 Тактика использования пожарного роботизированного комплекса 67
4 Расчет сил и средств для тушения пожара 69
4.1 Описание объекта в расчет основных параметров пожара 69
4.2 Расчет сил и средств для тушения пожара при помощи техники,
имеющейся на вооружении пожарной части 77
4.3 Расчет сил и средств для тушения пожара при помощи пожарного
роботизированного комплекса 84
Заключение 88
Список использованных источников 91
Приложение
В настоящее время одними из самых опасных видов аварий на объектах нефтегазовой отрасли являются аварии, связанные с возникновением пожаров.
Из всех видов известных аварий на месторождениях углеводородов особую опасность представляют открытые газовые и нефтяные фонтаны.
Открытый фонтан (ОФ) - это неуправляемое истечение пластовых флюидов через устье скважины в результате отсутствия, технической неисправности, негерметичности, разрушения противовыбросового
оборудования или вследствие грифонообразований. Значительно усугубить положение может возгорание открытого газонефтяного фонтана[1].
Борьба с пожарами на нефтяных и газовых месторождениях, часто находящихся в труднодоступных регионах, требует привлечения огромных материально-технических ресурсов и может продолжаться длительное время.
Вред, нанесенный окружающей среде в зоне пожара и прилегающих районах колоссален.
Пожары на открыто фонтанирующих газонефтяных скважинах являются одними из наиболее сложных видов промышленных аварий.
Статистика аварийности свидетельствует о том, что на объектах нефтегазодобычи происходит около 30 аварий ежегодно. Основные их виды- газонефтяные выбросы и фонтаны, взрывы и пожары ( в среднем 57 % от общего числа аварий). К остальным относятся падения и разрушения частей вышек (буровой, эксплуатационной), падение талевой системы при глубоком бурении и подземном ремонте скважин, Например, по сообщениям противофонтанной службы, в Западной Сибири 2007 - 2010гг. фонтаны происходили при ремонте скважин в процессе подъема насосно-компрессорных труб, при глушении скважин, прорывах газа на поверхность за обсадными трубами из-за некачественного цементного камня, при демонтаже противовыбросового оборудования; при срыве пакера после гидроразрыва, разрыва корпуса задвижки фонтанной арматуры; при падении насосно¬компрессорных труб с электроцентробежным насосом на забой с обрывом кабеля и разгерметизацией устья на вводе кабеля в скважину во время спуска электроцентробежного насоса, при гидроразрыве пласта из-за отсутствия противовыбросового оборудования на устье[1].
Более чем в 80 % случаев возникновения ЧС связаны с деятельностью человека и происходят они часто из-за низкого уровня профессиональной подготовки, а также неумения правильно и вовремя определить свое поведение в экстремальных условиях. Наиболее эффективными мероприятиями по борьбе с ЧС являются те, которые направлены на их предотвращение или максимально возможное снижение уровня проявления ЧС, т.е. это профилактические меры.
Имеются два основных пути минимизации, как вероятности возникновения, так и последствий ЧС на любом предприятии. Первое направление состоит в разработке и последующим осуществлении таких организационных и технических мероприятий, которые уменьшают вероятность проявления опасного само поражающего потенциала технических систем. Суть второго направления - подготовка объекта, обслуживающего персонала, подразделения ГО, мирного населения к действиям непосредственно в ЧС. В основе его лежит формирование планов действий в ЧС, однако для их создания нужны детальные разработки сценариев возможных аварий и катастроф на конкретных объектах [3].
Актуальность проблемы экологической и промышленной безопасности особенно возрастает на современном этапе социально-экономических преобразований и развития производительных сил. Поэтому, оперативное и своевременное тушение пожаров фонтанирующих скважин является важной задачей обеспечения безопасности на месторождении.
На сегодняшний день не существует абсолютно эффективного способа тушения пожара фонтанирующих нефтегазовых скважин, поэтому в 2016 г. в Институте нефти и газа ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» была начата разработка пожарного роботизированного комплекса, предназначенного для помощи в тушении пожаров, а также была проведена работа по усовершенствованию вытяжной факельной трубы, навешиваемой над пламенем, предложенную Булчаевым Н.Д., Безверхой Е.В. [3].
Целью данной магистерской диссертации является: разработка технологии ликвидации открытого выброса с возгоранием.
Задачами являются:
- усовершенствование факельного зонта;
- выбор пожарного робота оптимально подходящего для пожарного роботизированного комплекса из существующих;
- разработка технического решения оснащения ПРК с учетом экономической целесообразности;
- разработка тактики использования ПРК.
Актуальность работы:
Повышение уровня безопасности работников противофонтанной службы, пожарных, участвующих в ликвидации пожара нефтегазового фонтана, посредством использования инновационных способов тушения.
В ходе выполнения данной работы было установлено, что треть аварий на объектах нефтегазового комплекса составляют аварии, сопровождающиеся пожаром. Существует множество методов, способов ликвидации аварий, связанных с открытыми выбросами с возгоранием, при разработке нефтяных месторождений. Однако стоит отметить, что наряду с преимуществами, которые имеют каждый из перечисленных выше способов, все они имеют общий недостаток - низкая дальность подачи огнетушащего вещества, что недопустимо в условиях высокого теплового излучения газового факела. Так, при тушении с помощью лафетных стволов и автомобилей газоводяного тушения оптимальная дальность подачи составляет 15 м, а безопасное расстояние для личного состава от факела уже при дебите V = 0,5 млн. м3/сутки составляет около 50 м.
Воздействие опасных факторов пожара на работников противофонтанной службы, пожарных, работающих в непосредственной близи с очагом пожара, существенно снижает их уровень безопасности.
Таким образом, для тушения пожаров газовых фонтанов наиболее перспективным является разработка устройств, способных обеспечивать подачу огнетушащих смесей с расстояний, превышающих критические, для безопасности личного состава по тепловому излучению.
В связи с этим, коллективом авторов проводилась работа по усовершенствованию предложенного ранее факельного зонта. Технический результат предлагаемого метода заключается в снижении влияния опасных факторов пожара на личный состав, задействованный в тушении пожара, и сокращении времени, затраченного на его ликвидацию.
При этом технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлена:
- снижением расхода огнетушащего вещества необходимого для тушения пожара, в связи с подачей его непосредственно к источнику возгорания;
- увеличением продолжительности срока службы пожарного оборудования и машин благодаря снижению воздействия опасных факторов пожара в зоне возгорания;
- снижением потерь нефти и газа при их сгорании за счет сокращения времени, затраченного на ликвидацию пожара.
А также был предложен инновационный метод ликвидации аварий, связанных с открытыми выбросами с возгоранием, при разработке нефтяных месторождений.
Инновационный метод тушения заключает в себе применение двух перспективных направлений борьбы с пожаром: пожарный робот автоматизирует процесс тушения пожара, исключая работу людей в опасной зоне, а электромагнит, создавая магнитное поле, уменьшает тепловой поток от пожара, и тем самым защищает пожарную технику.
В ходе проведенного анализа пожарных роботов, имеющихся в России, был выбран пожарный робот «Ель-10», подходящий по всем параметрам под полезную модель. Были произведены все необходимые расчеты для выбора электромагнита, устанавливаемого на данный робот. Разработана тактика использования пожарного роботизированного комплекса.
Также в ходе расчетов было установлено, что вариант тушения с использованием пожарного роботизированного комплекса является эффективным и затраты, необходимые на реализацию данного способа, целесообразны.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
