СПОСОБ ТУШЕНИЯ СКВАЖИННЫХ ВОЗГОРАНИЙ ГАЗОВЫМ ОГНЕТУШАЩИМ ВЕЩЕСТВОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК E21B35/00 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к технологии тушения пожаров на нефтяных скважинах при работе нефтяных вышек, и может быть использовано на объектах нефтедобычи и нефтехимии для ускоренного тушения очагов возгорания или только с использованием газовых огнетушащих веществ (ГОТВ), или в сочетании с иными способами ликвидации очагов возгорания.

Известен способ тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах газоводяными струями, реализуемый с помощью смонтированного на передвижном средстве авиационного турбореактивного двигателя подачей воды в струю его выхлопных газов, а также дополнительной подачей в импульсном режиме огнетушащего порошка в зону фонтана над газоводяными струями с той же позиции передвижного средства и в том же направлении, что и подачу газоводяных струй (Патент РФ №2456433 С1, дата приоритета 16.12.2010, дата публикации 20.07.2012, авторы: Груздев А.Г. и др., RU).

Недостатком аналога является необходимость наличия источника воды и авиационного турбореактивного двигателя, смонтированного на передвижном средстве, а также обеспечение импульсной подачи огнетушащего порошка в зону фонтана, что усложняют использование известного технического решения.

Известен способ вихревого порошкового тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, по которому на поверхности земли размещают взрывчатое вещество в виде нескольких концентричных кольцевых зарядов по замкнутому контуру, охватывающему горящий факел скважины, обкладывают заряды огнетушащим порошком, осуществляют подрыв заряда с меньшего радиуса, доставку огнетушащего порошка в зону горения с помощью энергии ударной волны и создание вихревого кольца, движущегося вдоль оси факела снизу вверх (Патент РФ №2616039 С1, дата приоритета 03.11.2015, дата публикации 12.04.2017, автор Забегаев В.И., RU).

Недостатком известной технологии тушения горящих фонтанов является ограниченное ее применение, требующее наличие запаса взрывчатых веществ, а также необходимость укладки зарядов и огнетушащего порошка по замкнутому контуру в виде концентрических кругов, охватывающих горящий факел, что в реальных условиях не всегда выполнимо.

Известно устройство ускоренного пожаротушения, используемое, в том числе для тушения пожара на нефтяных скважинах, содержащее вертолет и подвешенную к нему емкость с пеномассой и порошком, распыляемым через сопла над очагом пожара (Патент РФ №2096268 С1, дата приоритета 24.03.1995, дата публикации 20.11.1997, автор Андреев Н.П., RU).

Недостатком известного устройства является необходимость использования вертолета над горящей скважиной на допустимом расстоянии, что может снижать эффективность тушения скважины.

Известен способ тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах и устройство для его осуществления, принятые в качестве прототипа. Способ тушения включает подачу в очаг пожара газодисперсного состава, получаемого путем смешения газового флегматизатора и жидкого и/или дисперсного ингибитора горения в емкости под давлением 1-12 МПа при соотношении газа-флегматизатора и ингибитора горения в соотношении от 1:3 до 1:1 с последующей подачей полученной газодисперсной смеси из вышеуказанной емкости по магистральному трубопроводу на щелевидный конфузорный распылитель, установленный на расчетном расстоянии от устья скважины, обеспечивающем срыв горящего факела. Устройство содержит герметичную емкость с химическим ингибитором, баллонный источник газа, связанный с полостью указанной емкости трубным аэратором, обеспечивающим инжекцию огнетушащего состава через пускозапорное устройство и магистральный трубопровод, соединенный через мембранный, механический или электрический клапан с сопловым распылителем, выполненным в виде щелевидного конфузора (Патент РФ №2534311 С1, дата приоритета 20.08.2013, дата публикации 27.11.2014, авторы: Бахарев В.Л., и др., RU, прототип).

Недостатком прототипа является необходимость предварительного приготовления в емкости, находящейся под давлением, газодисперсной смеси определенного состава, а также достаточно сложное устройство распылителя смеси, что ограничивает применение известной технологии тушения на практике.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является необходимость расширения арсенала технических средств для тушения пожаров на нефтяных скважинах, расположенных в отдаленных труднодоступных местах, с автоматическим управлением срабатывания запорно-пусковых устройств для подачи газовых огнетушащих веществ в очаг пожара с помощью сопловых распылителей.

Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложен способ тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом, включающий подачу в очаг пожара на нефтяной скважине газового огнетушащего вещества от баллонного источника с запорно-пусковым устройством по подающему трубопроводу через сопловый распылитель, направленный к устью скважины. Новым является то, что подачу газового огнетушащего вещества осуществляют по периметру скважины в направлении сверху вниз, при этом в способе используют вышку над нефтяной скважиной для закрепления на ней конечного участка указанного трубопровода по периметру вышки и осуществления подачи газового огнетушащего вещества через ответвления трубопровода с сопловыми распылителями, закрепляемые на опорных стойках вышки, причем в качестве баллонного источника газового огнетушащего вещества применяют батарею модулей с запорно-пусковыми устройствами электрического действия, а подачу газового огнетушащего вещества к очагу пожара при возгорании осуществляют посредством автоматического срабатывания задвижки, установленной в подающем трубопроводе вблизи вышки нефтяной скважины и имеющей в качестве приводного элемента пружину из материала с памятью формы, расширяющуюся при повышении температуры с возможностью воздействия на клиновой затвор задвижки для ее открытия и одновременного замыкания электрической цепи для срабатывания запорно-пусковых устройств модулей источника газового огнетушащего вещества.

Согласно изобретению, в качестве распылителей используют сопла Лаваля с косым срезом.

Согласно изобретению, в качестве газового огнетушащего вещества используют пентафторэтан или гептафторпропан.

Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложено устройство для тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом, содержащее источник газового огнетушащего вещества с запорно-пусковым устройством, подающий трубопровод, соединенный с источником газового огнетушащего вещества и снабженный сопловым распылителем, обеспечивающим тушение возгорания. Новым является то, что источник газового огнетушащего вещества представляет собой батарею модулей с электрическим запорно-пусковым устройством в каждом из них, объединенных коллектором, соединенным с подающим трубопроводом, конечный участок подающего трубопровода смонтирован на вышке нефтяной скважины по ее периметру и снабжен ответвлениями, установленными на внутренних сторонах опорных стоек вышки, причем нижние части ответвлений снабжены сопловыми распылителями, обеспечивающими подачу газового огнетушащего вещества в очаг пожара, кроме того, на участке подающего трубопровода вблизи вышки нефтяной скважины установлена задвижка, имеющая в качестве приводного элемента автоматического срабатывания устройства при возгорании пружину из материала с памятью формы, расширяющуюся при повышении температуры с возможностью воздействия на клиновой затвор задвижки и одновременного замыкания электрической цепи для срабатывания запорно-пусковых устройств модулей источника газового огнетушащего вещества.

Согласно изобретению, в качестве газового огнетушащего вещества использованы пентафторэтан или гептафторпропан.

Согласно изобретению, в ответвлениях подающего трубопровода установлены распылители в виде сопел Лаваля с косым срезом.

Согласно изобретению, все соединения подающего трубопровода выполнены фланцевыми.

На чертеже в виде одной фигуры схематично показано устройство для тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом, предназначенное для реализации заявляемой технологии тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом, где приведены следующие обозначения:

1 - батарея модулей с запорно-пусковыми устройствами электрического действия;

2 - коллектор, объединяющий модули;

3 - подающий трубопровод;

4 - задвижка, снабженная пусковым элементом автоматического срабатывания устройства при возгорании;

5 - пружина из материала с памятью формы;

6 - вышка над нефтяной скважиной;

7 - ответвления подающего трубопровода 3;

8 - сопла Лаваля с косым срезом.

Способ тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом заключается в подаче газового огнетушащего вещества (ГОТВ) в очаг пожара на нефтяной скважине, над которой смонтирована нефтяная вышка. Для осуществления способа на расстоянии не менее 10 метров от нефтяной вышки 6 размещается батарея модулей 1, например, типа МГА-ФС (65-140-50), в которых в качестве ГОТВ используется, например, хладон 125 (пентафторэтан) (://bsl.name/ru/products/hladon-125-pentaftore-tan. дата просмотра 01.06.2021) или хладагент 227еа (гептафторпропан) https://bsl.name/ru/products/hladon-227ea-geksaftorpropan-2.naTa просмотра 01.06.2021). Каждый модуль снабжен запорно-пусковым устройством, например, ЗПУ-050-65, с электрическим способом пуска. Модули подсоединяются к коллектору 2, от которого начинается подающий трубопровод 3, проложенный к нефтяной вышке 6. На участке трубопровода, приближенном к нефтяной вышке монтируется задвижка 4, которая в качестве приводного элемента имеет пружину из материала с памятью формы 5. Далее трубопровод монтируется по внешнему периметру нефтяной вышки на высоте, не препятствующей обслуживанию скважины и составляющей, например, 6 метров от площадки обслуживания. К этой части трубопровода приварены, например, четыре ответвления 7, установленные на внутренних сторонах опор нефтяной вышки, чтобы не создавать препятствий при обслуживании оборудования внутри вышки, причем, ответвления направлены сверху вниз. Нижние части ответвлений снабжены распылителями в виде сопел Лаваля с косым срезом, обеспечивающими подачу ГОТВ в очаг пожара. Для сборки трубопроводов используются преимущественно фланцевые соединения.

Заявляемый способ тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом реализуется с помощью предлагаемого устройства следующим образом. При возникновении возгорания пружина 5 из материала с памятью формы, использующаяся в качестве приводного элемента в задвижке 4, расширяется при повышении температуры вследствие возгорания и воздействует на клиновой затвор задвижки 4, обеспечивая ее автоматическое открывание. Одновременно пружина 5 замыкает электрическую цепь, в результате чего подается электрический импульс на запорно-пусковые устройства модулей (условно не показано). При этом ГОТВ из батареи модулей 1 поступает в коллектор 2, затем в трубопровод 3, далее в ответвления 7, на выходе из которых поток расширяется в соплах Лаваля с косым срезом 8, приобретая достаточно высокую скорость, и поступает к очагу пожара. Сопла Лаваля с косым срезом установлены таким образом, чтобы обеспечить направление потока ГОТВ к устью скважины в очаг пожара.

При этом расширение потока в соплах Лаваля сопровождается понижением температуры потока ГОТВ, что является положительным фактором при тушении.

Технический результат заключается в реализации тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом с автоматическим срабатыванием запорно-пусковых устройств для подачи газовых огнетушащих веществ в очаг пожара с помощью сопловых распылителей по периметру очага, и в расширении арсенала технических средств для тушения пожара на нефтяных скважинах, расположенных в отдаленных труднодоступных местах, где отсутствуют источники водоснабжения, в условиях любого времени года.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности, в частности к технологии тушения пожаров на нефтяных скважинах при работе нефтяных вышек, и может быть использовано на объектах нефтедобычи и нефтехимии для ускоренного тушения очагов возгорания. Способ включает подачу в очаг пожара на нефтяной скважине газового огнетушащего вещества от баллонного источника с запорно-пусковым устройством по подающему трубопроводу через сопловый распылитель, направленный к устью скважины. Устройство для реализации способа содержит источник газового огнетушащего вещества, представляющий собой батарею модулей (1) с электрическим запорно-пусковым устройством в каждом из них, объединенных коллектором (2), соединенным с подающим трубопроводом (3). Конечный участок подающего трубопровода (3) смонтирован на вышке (6) нефтяной скважины по ее периметру и снабжен ответвлениями (7), установленными на внутренних сторонах опорных стоек вышки. Нижние части ответвлений (7) снабжены сопловыми распылителями (8) в виде сопел Лаваля с косым срезом, обеспечивающими подачу газового огнетушащего вещества в очаг пожара. Кроме того, на участке подающего трубопровода вблизи вышки (6) нефтяной скважины установлена задвижка (4), имеющая в качестве приводного элемента автоматического срабатывания устройства при возгорании пружину (5) из материала с памятью формы, расширяющуюся при повышении температуры с возможностью воздействия на клиновой затвор задвижки и одновременного замыкания электрической цепи для срабатывания запорно-пусковых устройств модулей источника газового огнетушащего вещества. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств для тушения пожаров на нефтяных скважинах, расположенных в отдаленных труднодоступных местах. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом, включающий подачу в очаг пожара на нефтяной скважине газового огнетушащего вещества от баллонного источника с запорно-пусковым устройством по подающему трубопроводу через сопловый распылитель, направленный к устью скважины, отличающийся тем, что подачу газового огнетушащего вещества осуществляют по периметру скважины в направлении сверху вниз, при этом в способе используют вышку над нефтяной скважиной для закрепления на ней конечного участка указанного трубопровода по периметру вышки и осуществления подачи газового огнетушащего вещества через ответвления трубопровода с сопловыми распылителями, закрепляемые на опорных стойках вышки, причем в качестве баллонного источника газового огнетушащего вещества применяют батарею модулей с запорно-пусковыми устройствами электрического действия, а подачу газового огнетушащего вещества к очагу пожара при возгорании осуществляют посредством автоматического срабатывания задвижки, установленной в подающем трубопроводе вблизи вышки нефтяной скважины и имеющей в качестве приводного элемента пружину из материала с памятью формы, расширяющуюся при повышении температуры с возможностью воздействия на клиновой затвор задвижки для ее открытия и одновременного замыкания электрической цепи для срабатывания запорно-пусковых устройств модулей источника газового огнетушащего вещества.

2. Способ тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом по п. 1, отличающийся тем, что в качестве распылителей используют сопла Лаваля с косым срезом.

3. Способ тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газового огнетушащего вещества используют пентафторэтан или гептафторпропан.

4. Устройство для тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом, содержащее источник газового огнетушащего вещества с запорно-пусковым устройством, подающий трубопровод, соединенный с источником газового огнетушащего вещества и снабженный сопловым распылителем, обеспечивающим тушение возгорания, отличающееся тем, что источник газового огнетушащего вещества представляет собой батарею модулей с электрическим запорно-пусковым устройством в каждом из них, объединенных коллектором, соединенным с подающим трубопроводом, конечный участок подающего трубопровода смонтирован на вышке нефтяной скважины по ее периметру и снабжен ответвлениями, установленными на внутренних сторонах опорных стоек вышки, причем нижние части ответвлений снабжены сопловыми распылителями, обеспечивающими подачу газового огнетушащего вещества в очаг пожара, кроме того, на участке подающего трубопровода вблизи вышки нефтяной скважины установлена задвижка, имеющая в качестве приводного элемента автоматического срабатывания устройства при возгорании пружину из материала с памятью формы, расширяющуюся при повышении температуры с возможностью воздействия на клиновой затвор задвижки и одновременного замыкания электрической цепи для срабатывания запорно-пусковых устройств модулей источника газового огнетушащего вещества.

5. Устройство для тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом по п. 4, отличающееся тем, что в качестве газового огнетушащего вещества использованы пентафторэтан или гептафторпропан.

6. Устройство для тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом по п. 4, отличающееся тем, что в ответвлениях подающего трубопровода установлены распылители в виде сопел Лаваля с косым срезом.

7. Устройство для тушения скважинных возгораний газовым огнетушащим веществом по п. 4, отличающееся тем, что все соединения подающего трубопровода выполнены фланцевыми.