Министерство Российской Федерации
по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям
и ликвидации последствий стихийных бедствий
Ивановский институт
Государственной противопожарной службы
Кафедра «Пожарная тактика»
в составе УНК «Пожаротушение»
Самохвалов Ю.П., Наумов А.В.,
Самохвалов Д.Ю., Коноваленко П.Н.
Тушение пожаров
в местах добычи и хранения
нефти и газа
Учебное пособие
ИВАНОВО 2012
УДК 614.8
Р е ц е н з е н т ы :
ООО «РН – Пожарная безопасность» г. Самара
ФГБОУ ВПО ИвИ ГПС МЧС России (УНК «Пожаротушение»)
Самохвалов Ю.П., Наумов А.В., Самохвалов Д.Ю., Коноваленко П.Н. «Тушение пожаров в местах добычи и хранения нефти и газа»: Учебное пособие. – Иваново: ФГБОУ ВПО ИвИ ГПС МЧС России, 2012. - 120 с.
Учебное пособие разработано в соответствии с программой учебной дисциплины «Пожарная тактика» для обучения курсантов, студентов и слушателей, обучающихся в образовательных заведениях МЧС России на основе действующего законодательства РФ и других нормативно-правовых документов.
Структура и содержание учебного пособия раскрывают вопросы организации и тактики тушения пожаров нефтяных и газовых фонтанов, ликвидацию последствий ЧС, проведение аварийно-спасательных работ в резервуарных парках хранения нефти и нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов.
Учебное пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры пожарной тактики в составе УНК «Пожаротушение» (Протокол № 1 от 28.08.2012 года).
Учебное пособие печатается по решению Редакционно-издательского совета института (Протокол № 8 от 4 октября 2012 года).
© ФГБОУ ВПО ИвИ ГПС МЧС России
Сведения об авторах:
Самохвалов Юрий Петрович – доцент кафедры
пожарной тактики в составе УНК «Пожаротушение»
ФГБОУ ВПО Ивановского института ГПС МЧС
России, кандидат технических наук.
Наумов Андрей Валерьевич – старший преподаватель
кафедры пожарной тактики в составе
УНК «Пожаротушение» ФГБОУ ВПО Ивановского
института ГПС МЧС России.
Самохвалов Дмитрий Юрьевич – ведущий специалист
отдела оперативного реагирования
«РН – Пожарная безопасность».
Коноваленко Петр Никифорович – доцент кафедры
пожарной тактики в составе УНК «Пожаротушение»
ФГБОУ ВПО Ивановского института ГПС МЧС
России, кандидат педагогических наук, доцент.
Введение
\Нефть вместе с природным газом были и в ближайшем будущем останутся основой обеспечения энергией и сырьем современных государств.
По данным Международного энергетического агентства (International Energy Agency, IEA), приводимым в отчёте этой организации за 2010 год, в мире в 2009 году было добыто более 3,8 млрд. тонн нефти и 3,1 трлн. куб.м природного газа.
Мировые лидеры добычи нефти
-
Страны – производители нефти
Объём добычи, млн тонн
Объём добычи,
% к мировому
Россия
494
12,9 %
Саудовская Аравия
452
11,8 %
США
320
8,3 %
Иран
206
5,4 %
Китай
194
5,0 %
Канада
152
4,0 %
Мексика
146
3,8 %
Венесуэла
126
3,3 %
Кувейт
124
3,2 %
Объединённые Арабские Эмираты (ОАЭ)
120
3,1 %
Остальной мир
1 509
39,2 %
Весь мир
3 843
100,0 %
Мировые лидеры добычи природного газа
-
Страны – производители нефти
Объём добычи, млрд. куб.м
Объём добычи,
% к мировому
США
594
19,2 %
Россия
589
19,0 %
Канада
159
5,1 %
Иран
144
4,6 %
Норвегия
106
3,4 %
Китай
90
2,9 %
Катар
89
2,9 %
Алжир
81
2,6 %
Нидерланды
79
2,5 %
Индонезия
76
2,5 %
Остальной мир
1 094
35,3 %
Весь мир
3 101
100,0 %
В настоящее время основными местами добычи нефти и газа в России являются: Краснодарский край, Северная Осетия, Дагестан, Чечня, Татарстан, Тюмень, Оренбург, Республика Коми, Пермь, Удмуртия и др.
1. Тушение пожаров нефтяных и газовых фонтанов
Нефть и газ из недр земли добывают при помощи скважин, пробуриваемых на глубину их залегания. Верхняя часть скважины называется устьем, дно скважины – забоем.
Буровая установка или буровая – комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважины. Буровая установка в общем виде включает в себя (рис. 1.1): буровые сооружения (буровая вышка, основание вышки, мостки, стеллажи); спуско-подъемное оборудование (лебёдка, кронблок, крюкоблок); силовое оборудование для привода лебедки, ротора и буровых насосов (двигатели электрические или дизельные); оборудование для вращения бурильной колонны (ротор); оборудование циркуляционной системы (емкости, буровые насосы, манифольд, вертлюг); оборудование для очистки бурового раствора от выбуренной породы (вибросита, пескоотделители, илоотделители, центрифуги); оборудование для приготовления бурового раствора (гидроворонки, гидромешалки, шламовые насосы); противовыбросовое оборудование (превенторы); привышечные сооружения (котельная, склад ГСМ и др.).
Основные параметры вышки – грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса.
Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. С ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются.
Для бурения скважин на глубину 300 – 500 м используется вышка высой 16 – 18 м, на глубину 2000 – .3000 м – высотой 42 м и на глубину 4000 – 6500 м – высотой 53 м.
Рис. 1.1. Общий вид буровой вышки.
Нефть представляет собой горючую маслянистую жидкость сравнительно простого состава. Это синтез главным образом двух элементов – углерода (79,5 – 87,5 %) и водорода (11,0 – 14,5 %), Содержание серы, кислорода и азота колеблется в пределах 0,5 – 8,0 %. В очень незначительных концентрациях (0,02 – 0,03 %) в нефтях встречаются ванадий, никель, железо, титан, алюминий, медь, магний, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий, натрий, йод, цинк, кальций серебро, галлий и др.
Нефть и газ в недрах
земли находятся под большим давлением,
зависящим от глубины залегания пласта
–
.
Разбуренная порода
выносится на поверхность земли глинистым
раствором. Пластовое давление нефти
или газа удерживается противодавлением
столба глинистого раствора –
.
По различным
причинам пластовое давление может
превысить противодавление столба
глинистого раствора –
,
в этом случае произойдет
выброс глинистого раствора. Возможно
образование открытого фонтана газа или
нефти с газом.
Открытый фонтан (ОФ) – это неуправляемое истечение пластовых флюидов через устье скважины в результате технической неисправности, негерметичности, разрушения противовыбросового оборудования или вследствие грифонообразований.
Открытые нефтяные, газонефтяные и газовые фонтаны являются наиболее сложными авариями в нефтяной промышленности.
Борьба с пожарами на нефтяных и газовых месторождениях при разведочном и эксплуатационном бурении требует привлечения огромных материально-технических ресурсов. Нередко пожары приобретают характер стихийных бедствий, на пожарах зачастую гибнут люди, огнем уничтожается пожарная техника. Вред, наносимый окружающей среде в зоне пожара и прилегающих районах к нему оценить практически невозможно.
Открытое фонтанирование скважин, как правило, сопровождается пожарами и взрывами. За время аварийного фонтанирования, которое продолжается от несколько суток до нескольких недель, у фонтана образуются значительные пожаро – взрывоопасные зоны.
При нефтяном или газо- нефтяном фонтане площадь растекания нефти достигает нескольких сотен квадратных метров, при газовом фонтане взрывоопасная зона может достигать нескольких квадратных километров.
Причиной возникновения аварийных фонтанов при бурении является снижение противодавления на забой из-за понижения уровня или разгазирования столба глинистого раствора. Для предотвращения выброса на скважине, как правило, устанавливается противовыбросовое оборудование (рис. 1.2).
Открытое фонтанирование на бурящихся скважинах может происходить:
- через обсадную колонну и ствол ротора при отсутствии в скважине колонны бурильных труб;
- через колонну бурильных труб и кольцевой зазор между обсадной и бурильными колоннами из-под ствола ротора;
- через неплотности разъёмных соединений обвязки устья скважины;
- через межколонные кольцевые зазоры;
- через трещины в пластах, выходящие на поверхность за пределами скважины (грифоны).
Рис. 1.2. Обвязка устья бурящейся скважины:
1 – колонная головка; 2 – катушка; 3 – обвязка;
4 – превентор; 5 – воронка (разъем); 6 – ротор.
Открытое фонтанирование на эксплуатационных скважинах может происходить: через неплотности фланцев фонтанной арматуры; через межколонные кольцевые зазоры; через трещины в пластах, выходящие на поверхность за пределами скважины (грифоны). Обвязка устья скважины фонтанной арматурой показана на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Обвязка устья фонтанной скважины:
1 – крестовина; 2 – тройник; 3 – катушка;
4 – выкидные линии; 5 – фонтанные трубы
Пожар на нефтяных и газовых фонтанах, как правило, начинается с взрыва газовоздушной смеси или с воспламенения растекающейся нефти (конденсата) и распространения горения по всей площади, образуя значительную площадь горения на поверхности земли.