5.4. Особливості розрахунку сил та засобів для гасіння пожеж на об'єктах здобування, зберігання та переробки горючих рідин та газів

5.4.1. Гасіння пожеж газових та нафтових фонтанів.

Пожежі газових та нафтових фонтанів можна характеризувати за складом фонтануючої рідини, характером фонтанування (видом струменя), кількістю фонтануючих свердловин та за потужністю (дебітом).

За складом фонтани розрізняють нафтові, що містять 50 % і більше нафти чи конденсату; газонафтові – 10–50 % нафти чи конденсату та газові – більше 90 % газу.

Для вибору способу гасіння, розрахунку потрібної кількості сил та засобів для гасіння газових і нафтових фонтанів доцільно виділити деякі їх класифікації.

За характером фонтанування газові та нафтові фонтани можна розділити на: компактні (вертикальні або горизонтальні), розпилені та комбіновані.

За дебітом фонтану: слабкі, середні та потужні. Загальна класифікація наведена у табл. 5.4.

Таблиця 5.4 – Характеристика газових та нафтових фонтанів за характером фонтанування та дебітом, млн. м³/добу

Вид фонтану	Характеристика фонтану
	Компактний	Розпилений або комбінований
Слабкий	до 2	до 1
Середній	2–5	1–2
Потужний	5	2

Примітка. Для перерахунку фонтану у газовий чи нафтовий прийнято що 1 м³ нафти = 1000 м³ газу.

Данні про дебіт та склад фонтану встановлює штаб з ліквідації аварії. Як правило, висота полум’я слабкого фонтану коливається у межах 40–50 м, середнього – 50–70 м, потужного – 70–90 м.

Значний вплив на організацію гасіння пожежі мають фактори, що впливають на особовий склад. Основними з них є теплофізичні фактори та інтенсивність шуму. Як для нафтових, так і для газових фонтанів характерним є те, що температура швидко, на протязі кількох хвилин стабілізується і досягає порядку 1200–1500 °С. Величина теплових струменів залежить від температури полум`я, виду струменю фонтана, складу фонтануючої речовини, відстані від факела полум`я, розміщення полум`я над рівнем землі, напрямку та швидкості вітру. Теплова дія полум’я наведена в табл. 5.5.

Таблиця 5.5 – Теплова дія полум'я

Об’єкти дії теплового випромінювання	Щільність теплового потоку випромінювання, кВт/м2
Довготривала дія на шкіру людини без наслідків	1,0–1,4
Почервоніння шкіри при довготривалій дії	3,0
Безпечно для людини в брезентовому одязі довготривалий час	4,2
Больові відчуття протягом 8-10 с з початку дії	6,4
Опік 1 ступеня (15-20 с)	7,0
Опік 2 ступеня (30-40 с)	7,0
Робота пожежного в повному спорядженні до 5 хв	8,5–9,0
Спучування фарби на кузові автомобіля, тріщини, обвуглювання гумотехнічних виробів через 1 хв	10,5–13,5
Робота в тепло відбиваючих костюмах з ЗІЗОД не більше 1 хв	85,0

Примітки. 1. Водяні розпилені завіси можуть знижувати величину щільності теплового потоку в 2 рази.

2. Мінімальна безпечна відстань від фронту (флангу) пожежі до людини або об’єкту орієнтовно дорівнює 1,6 висоти факела полум’я.

3. Щільність теплового потоку може бути істотно знижена шляхом подавання водяних струменів в струмінь фонтану, створення екрануючих водяних завіс, використання екрануючих щитків для групового та індивідуального захисту.

Відкриті газові та нафтові фонтани супроводжуються шумом, рівень якого залежить від дебіту фонтануючої свердловини, виду фонтану, складу фонтануючого струменю, відстані до фонтану (див. табл. 5.6, 5.7).

Таблиця 5.6 - Рівень шуму газових та нафтових фонтанів

Дебіт фонтану млн. м3/доб	Рівень шуму, децибел
	Фонтан що горить, (відстань)				Фонтан що не горить, (відстань)
	10 м	20 м	40 м	60 м	10 м	20 м	40 м
1,0	125	120	115	108	124	116	108
2,0	127	123	118	112	126	120	113
3,0	129	125	120	115	127	122	116
6,0	131	127	123	118	131	126	120
7,0	132	128	124	120	132	127	121

Таблиця 5.7 - Допустимий рівень шуму при роботі по гасінню фонтанів

Рівень шуму, дб	Допустимий час роботи, год. (за зміну 8 год)	Ступінь дії шуму на людину
80	до 4,5	Допустимий рівень
90	до 4,0	Допустимий рівень
100	до 1,0	Больові відчуття
110	до 3 хв.	Постійний біль
140	недопустимо	Больовий поріг, шок
180	недопустимо	Смертельний рівень

Процес гасіння пожежі складається з трьох основних етапів:

перший – охолодження гирлового обладнання, металоконструкцій навколо свердловини та прилеглої території; зрошування струменя фонтану з метою зниження інтенсивності теплового випромінювання (густина теплового потоку знижується у 2 рази під час подачі 10–15 л/с води на 1 млн. м³/добу газу і у 3 рази – під час подачі 30 л/с води); гасіння осередків горіння нафти та конденсату навколо гирла свердловини; прибирання території від металоконструкцій; створення необхідного запасу води (2,5…5,0 тис. м³) та ін. Розрахунковий час етапу – 60 хв;

другий – безпосередньо гасіння фонтану з одночасним продовженням операцій першого етапу. Розрахунковий час етапу – в залежності від способу гасіння;

третій – охолодження гирла свердловини та зрошування струменю фонтану після гасіння. Розрахунковий час етапу – 60 хв.

Оперативні дії по охолодженню на першому та другому етапах проводять з урахуванням наявності двох зон. До першої відносяться територія (площа) та металоконструкції, охоплені фронтом полум'я. Друга зона включає територію та металоконструкції розташовані на відстані 10–15 м від зони горіння.

Інтенсивність подавання води на охолодження обладнання що знаходиться в зоні горіння газових та нафтових фонтанів приймають за табл. 4.29.

Для охолодження подають компактні струмені з ручних та лафетних стволів. В першій зоні використовують лафетні стволи з насадками від 25 мм (витрати водяних стволів залежно від діаметру насадки – див. табл. 4.1).

Необхідні витрати води на кожному етапі наведено в таблиці 5.8.

Таблиця 5.8 - Витрати води на гасіння нафтових та газових фонтанів

Етапи гасіння	Види оперативних дій	Потрібні витрати води (л/с) при різному дебіті фонтану (млн. м3/добу) газу або (тис. м3/добу) нафти
		Компактний фонтан									Розпилений фонтан
		0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	0,5	1,0	1,5	2,0
I	Охолодження обладнання, металоконструкцій та території	40	40	60	60	80	80	100	100	100	140	160	180	200
	Зрощення фонтану	40	40	60	80	100	120	140	160	180	60	80	100	120
	Всього:	80	80	120	140	180	200	240	260	280	200	240	280	320
II	Охолодження зони пожежі (продовження першого етапу етапу)	80	80	120	140	180	200	240	260	280	200	240	280	320
	Гасіння фонтану	Приймається залежно від способу гасіння фонтану
III	Охолодження гирла свердловини	40	40	40	40	40	40	40	40	40	40	40	40	40
	Зрошення фонтану	40	40	60	80	100	120	140	160	180	60	80	100	120
	Всього:	80	80	100	120	140	160	180	200	220	100	120	140	160

Способи гасіння. В залежності від характеристики фонтану, його виду, обстановки на пожежі та можливостей гарнізону, гасіння здійснюють:

закачуванням води у свердловину;

компактними водяними струменями;

газоводяними струменями;

комбінованим способом;

вогнегасним порошком;

шляхом вибуху заряду вибухових речовин (ВР).

Гасіння закачуванням води у свердловину.

Гасіння фонтанів закачуванням води у свердловину можливе лише в тому випадку, коли збереглося гирлове обладнання, що дозволяє підключити заливні агрегати (насоси). Воду до свердловини подають під високим тиском спеціальними насосами.

Потрібні витрати води для гасіння пожежі даним способом наведені у табл. 5.9.

Таблиця 5.9 – Потрібні витрати води для гасіння компактних фонтанів шляхом закачування її у свердловину

Діаметр гирла, мм	Потрібні витрати води, л/с, при дебіті фонтану, млн. м3/добу газу або тис. м3/добу нафти
	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0
65	10	20	30	40	-	-
100	10	20	30	40	50	60
150	20	25	30	40	50	60
200	30	40	45	50	50	60
250	40	50	60	70	70	80
300	50	60	80	90	95	100

Гасіння компактними водяними струменями.

Для гасіння компактних газових та нафтових фонтанів водяними струменями використовують лафетні стволи з насадками від 25 мм, які розміщують рівномірно навколо гирла свердловини з навітряного боку по дузі 210…270° на відстані 6…8 м від гирла, але не далі 15 м. Напір перед стволом приймають 60…80 м вод. ст.

Витрати води, необхідні для гасіння фонтанів водяними струменями, наведено у табл. 5.10.

Таблиця 5.10 – Потрібні витрати води для гасіння компактних фонтанів водяними струменями

Діаметр гирла, мм	Потрібні витрати води, л/с, при дебіті фонтану, млн. м3/добу газу або тис. м3/добу нафти
	0,5	1,0	1,5	2,0	3,0
65	20	30	40	50	60
100	35	50	60	70	80
150	60	75	90	100	120
200	90	110	130	140	160
250	120	150	180	200	220
300	140	180	220	250	280

Під час гасіння потужних фонтанів, коли використовується значна кількість лафетних стволів, подавання водяних струменів здійснюють у два яруси. При цьому 2–3 струмені вводяться під основу полум'я і в цьому положенні їх утримують до кінця гасіння. Останні струмені (верхнього ярусу) синхронно переміщують вгору віссю фонтану до повного гасіння полум'я. У випадку прориву полум`я униз водяні струмені верхнього ярусу опускають у вихідне положення і атака повторюється.

Гасіння газоводяними струменями.

Газоводяні струмені застосовують для гасіння пожеж усіх видів фонтанів. Для цього використовують автомобілі з турбореактивним установками (АГВГ). Принцип гасіння автомобілями газоводяного гасіння заснований на розбавленні потоку газу або нафти що горить компонентами вогнегасячого струменя та зниження температури у зоні горіння. Граничний дебіт фонтану, який може бути погашений одним автомобілем газоводяного гасіння наведено в табл. 5.11.

Таблиця 5.11 – Граничний дебіт фонтану що гаситься одним автомобілем АГВГ

Вид фонтану	Граничний дебіт фонтану, млн. м3/добу газу або тис. м3/добу нафти
	АГВГ-100	АГВГ-150
Компактний вертикальний	3,0	4,5
Компактний горизонтальний	2,5	3,5
Розпилений	1,5	2,0
Комбінований	1,5	2,0

При розміщенні АГВГ на оперативні позиції слід виконувати наступні вимоги:

автомобілі слід розміщувати по дузі сектора з кутом не більше 90°. При цьому відстань від сопла турбореактивного двигуна до гирла свердловини повинно бути не більше 15 метрів;

допустимий кут між вогнегасним струменем та напрямком вітру повинен бути не більше вказаного у табл. 5.12.

Таблиця 5.12 – Допустимий кут між вогнегасним струменем АГВГ та напрямком вітру

Швидкість вітру, м/с	Допустимий кут, град.
До 5	90
5–10	30
Більше 10	15

Під час гасіння компактних фонтанів газоводяний струмінь підводиться під основу полум'я, центрується відносно факела і повільно переміщується вгору віссю фонтану до тих пір, поки не припиниться горіння. У випадку прориву полум'я униз газоводяний струмінь повертається у вихідне положення і атака повторюється.

Гасіння комбінованим способом.

Якщо кількість АГВГ недостатньо, то з фактичного дебіту фонтану віднімається граничний дебіт фонтану який можуть загасити ці автомобілі, а за отриманою різницею визначають потрібну додаткову кількість лафетних стволів. При цьому коефіцієнт ефективності лафетних стволів слід прийняти 0,7.

У випадку застосування спільно з автомобілями газоводяного гасіння водяних струменів з лафетних стволів гасіння здійснюється у такому порядку. Лафетні стволи встановлюються навколо гирла свердловини так, щоб газоводяні струмені не могли збити їх з вибраних позицій. Водяні струмені вводяться в основу полум'я і поступовим переміщенням вгору віссю фонтану підіймають полум'я до граничного положення, при якому воно вниз не проривається. Потім лафетні стволи закріплюються і особовий склад відходить в безпечне місце. Після цього вводяться до дії газоводяні струмені від АГВГ.

Під час гасіння розпилених фонтанів газоводяний струмінь підводять до основи полум'я, центрують відносно фонтану і просуванням вгору (при необхідності, в боки) обробляють місця витоку струменів фонтану до повного гасіння полум'я. У випадку прориву полум'я газоводяний струмінь повертають у вихідне положення і атака повторюється. Газоводяні струмені слід направляти перпендикулярно до бокових відводів (струн) обладнання гирла свердловини, обов'язково дотримуючись при цьому допустимих кутів відносно напрямку вітру.

Під час гасіння комбінованих фонтанів, в першу чергу, ліквідують горіння нижніх факелів, а потім приступають до гасіння факелів, що розташовані вище. Якщо застосовуються два та більше газоводяних струменів, то всі факели можуть гаситися одночасно. Наприклад, один струмінь може бути направлений на гасіння розпиленої частини, другий - на гасіння компактної.

На кущі свердловин при відстані між ними до 3 м потрібна кількість автомобілів АГВГ визначається з розрахунку один автомобіль на два компактних фонтана з дебітом кожного до 750 т/добу нафти і два автомобіля на три компактних фонтана з дебітом від 750 до 1500 т/добу.

Під час гасіння розпилених фонтанів кількість АГВГ визначається з розрахунку один автомобіль на кожний фонтан.

Враховуючи близьке розташування свердловин та спільну взаємодію одного фонтану на другий, гасіння групи фонтанів необхідно виконувати одночасно. При цьому вимагається суворе узгодження роботи всіх автомобілів АГВГ та ретельний захист погашених фонтанів. Подачу вогнегасних засобів у фонтан необхідно здійснювати до тих пір, поки не будуть погашені усі фонтани.

Якщо впродовж розрахункового часу гасіння не буде досягнуто позитивного ефекту, то слід призупинити гасіння і з'ясувати причину. Цими причинами можуть бути:

недостатня інтенсивність подачі вогнегасних засобів внаслідок неточного визначення дебіту фонтану;

недостатнє число обертів турбореактивного двигуна або мала витрата води, що подається на отримання газоводяних струменів;

велика віддаленість АГВГ від гирла свердловини;

невдалий вибір позицій АГВГ відносно вітру;

неузгоджена подача газоводяних струменів на гасіння.

Після усунення виявлених недоліків організується повторне гасіння.

Гасіння вогнегасним порошком.

Вихоропорошковий спосіб призначений для гасіння пожеж поодиноких компактних газових та газонафтових фонтанів будь-якої потужності. Гасіння пожежі цим способом здійснюється шляхом дії на факел повітряним вихровим кільцем, заповненим розпиленим вогнегасним порошком, що рухається вздовж осі фонтана. Вихрове кільце утворюється під час вибуху кільцевого заряду вибухової речовини (ВР), розташованої навколо свердловини на твердій поверхні і обкладеної зверху шаром вогнегасного порошку. Під час вибуху такого заряду утворюється імпульсний газорозпилений струмінь, який трансформується у грибовидне вихрове кільце, що рухається уздовж осі фонтану знизу вгору.

У залежності від дебіту фонтану, особливостей місцевих умов та кількості вогнегасних засобів, що маються, рекомендується використовувати такі схеми розміщення заряду ВР та вогнегасного порошку навколо гирла свердловини: у кільцевій траншеї; на поверхні землі; на спеціальній платформі.

Пневматичний порошковий полум'яподавлювач ППП–200 корисним об'ємом 200 дм³ призначений для гасіння пожеж газових та газонафтових фонтанів.

Викид порошку з полум'яподавлювачів здійснюється енергією стислого повітря. Під час вибуху мембрани, встановленої між порошковою та пневматичною камерами, у зоні горіння фонтану впродовж короткого часу (1–2 с) імпульсно створюється вогнегасна концентрація порошку.

Перед гасінням фонтана визначається потрібна для гасіння кількість установок з розрахунку - одна установка ППП–200 на фонтан дебітом 3 млн. м³ на добу.

Установка ППП–200 розміщується з навітряного боку на відстані 15–20 м від гирла свердловини. На оперативну позицію установка вивозиться транспортним засобом (трактором) за допомогою троса.

Для підвищення ефективності гасіння компактних газових фонтанів на ствол полум'яподавлювача може встановлюватися вертикальна поворотна або щільова формуюча насадка. Вертикальна поворотна насадка використовується для гасіння вертикальних компактних фонтанів до 10 млн. м³/добу газу однією установкою. Насадка кріпиться за допомогою фланцевого з’єднання до ствола полум`яподавлювача після його спорядження. Установка підводиться до гирла свердловини з навітряного боку на відстань 0,5…1,0 м. Щільова формуюча насадка застосовується для підвищення коефіцієнту використання вогнегасячого порошку та збільшення дальності викиду порошку до 30 метрів.

При гасінні розпиленого фонтану декількома установками наведення полум`яподавлювачів здійснюється безпосередньо в запірну арматуру з протилежних сторін. Після установки полум`яподавлювачів на оперативні позиції і коригування кутів прицілювання за командою КГП відбувається вивід водяних струменів з зони утворення порошкової хмари. Після залпу вода знову подається на охолодження арматури та ґрунту в зоні пожежі.

Якщо під час спрацьовування полум'яподавлювача не буде досягнуто гасіння фонтану, необхідно вияснити причини, якими можуть виявитися:

неправильно обрана точка прицілювання, велике віддалення полум'яподавлювача від гирла свердловини, внаслідок чого велика частина порошку не досягає зони горіння;

мале віддалення полум'яподавлювача від гирла свердловини, внаслідок чого фонтан "прострілюється";

неодночасне спрацьовування усіх полум'яподавлювачів під час залпового гасіння;

недостатня кількість полум'яподавлювачів внаслідок неправильного визначення дебіту фонтану;

повторне спалахування газу від нагрітих елементів конструкцій гирла свердловини через недостатнє їх охолодження під час гасіння розпилених і комбінованих фонтанів.

Гасіння шляхом вибуху заряду вибухових речовин (ВР).

Гасіння фонтанів вибухом заряду вибухової речовини (ВР) є резервним способом, який заснований на вибуховому впливі на масу речовини факела, при цьому фронт полум'яного горіння відривається від неспалахнулій маси фонтану і виводиться від гирла свердловини, наприклад, струменями води. Розрахунковий час гасіння – 1 год.

Цей спосіб застосовують для гасіння всіх видів фонтанів будь-якої потужності.

Для гасіння використовують заряд що складається з суміші вибухової речовини та інгібіруючої добавки. Розрахункова маса заряду ВР та інгібіруючої добавки наведена у табл. 5.13.

Таблиця 5.13 – Гасіння фонтанів зарядом ВР з інгібіруючою добавкою

Склад заряду	Питомі витрати ВР на 1 млн. м3/добу газу
	Вибухова речовина, кг	Всього заряд, кг
1. Вибухова речовина з NaCl	15	30
2. Вибухова речовина з NaHCO3	15	30
3. Вибухова речовина з С2H5Br	20	60

До вибуху заряду ВР особовий склад тренують на фрагменті заряду відповідних розміру і маси, і тільки після відпрацювання всіх елементів оперативних дій і правил безпеки праці заряд ВР подають до гирла свердловини.

Подача заряду ВР до гирла свердловини здійснюється в основному трьома способами: на укосині по рейкових шляхах, за допомогою підйомного крана і поворотної стріли, по сталевому тросу за допомогою лебідок і тягачів.

Заряд ВР та пристрій для його підводу слід захищати водяними струменями з лафетних стволів. Для цього, при розрахунку сил та засобів передбачають не менше трьох лафетних стволів.

Розрахункова вага заряду ВР для гасіння розпилених фонтанів з грифонами наведена у табл. 5.14.

Таблиця 5.14 – Потрібний заряд вибухової речовини для гасіння розпилених фонтанів з грифонами

Розрахункова вага заряду вибухової речовини, кг	Ширина полум'я, м	Дебіт млн. м3/добу
25	11	0,23
50	15	0,46
100	19	0,92
150	21	1,40
200	22	2,0

Сили та засоби, потрібні для гасіння пожеж газових та нафтових фонтанів будь-яким способом, розраховують за загальною методикою (див. п.р. 5.2) з урахуванням характерних особливостей розглянутих вище. При цьому слід мати на увазі, що під час гасіння фонтанів слід дотримуватись послідовності виконання оперативних дій. Після завершення одного етапу сили та засоби використовують на операціях наступного етапу. Тому загальну кількість сил та засобів визначають за другим етапом гасіння, так як у даний момент залучається найбільша їх кількість.