способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газоняфтяных скважин, заключающийся в подаче газожидкостной струи ниже горящей части фонтана, отличающийся тем, что газожидкостную струю удерживают ниже горящей части фонтана до отрыва пламени, а затем перемещают вверх по оси фонтана до выведения пламени из зоны направленного действия фонтана.

2. Установка для тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин, содержащая установленный на поворотной платформе и имеющий приводы перемещения в вертикальной плоскости газотурбинный двигатель с соплом, системами питания и управления режимами работы двигателя, коллекторы подачи огнегасительной жидкости, отличающаяся тем, что двигатель установлен в корпусе с образованием между ними продольного зазора, при этом корпус выполнен в виде двух соосных оболочек, между которыми расположены системы питания и управления режимами работы двигателя.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к пожаротушению, преимущественно к тушению пожаров газовых, нефтяных и газонефтяных скважин.

Известны способ тушения пожара горящей поверхности [1] и устройство для его осуществления.

Способ тушения пожара заключается в срыве пламени направленным под острым углом к поверхности газовым потоком, содержащим соответственно газ и пар огнегасительной жидкости.

Устройство для реализации способа содержит стационарно установленный на транспортном средстве реактивный двигатель с соплом и насадком, емкость огнегасительной жидкости с трубопроводом подачи жидкости к насадку, при этом на конце трубопровода установлена форсунка.

Недостатком этого изобретения [1] является низкая эффективность тушения пожара из-за возможности повторного возгорания поверхности при недостаточной мощности газожидкостной струи или при колебаниях давления подачи газожидкостной струи, т. к. пламя только срывается газовым потоком с горящей поверхности, а не выводится из зоны поверхности, подлежащей тушению.

Известна установка газоводяного тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах [2] и реализуемый с помощью этой установки способ тушения пожара.

Установка газоводяного тушения пожаров содержит шасси с поворотной платформой, установленный на ней турбореактивный двигатель с соплом, снабженным эжектором с камерой смещения, внутри которой равномерно размещены распылители воды.

Способ тушения пожаров, осуществляемый с помощью этой установки, заключается в подаче газоводяной струи на горящий фонтан таким образом, чтобы большая ось эллипса конфузора совпадала с продольной осью фонтана, а нижняя граница газоводяной струи была ниже горящей его части.

Установка для тушения пожаров [2] и реализуемый с ее помощью способ тушения пожаров фонтанов скважин как наиболее близкие средства того же назначения по совокупности признаков приняты за прототип.

Недостатком способа тушения фонтанов газо- и (или) нефтескважин является низкая эффективность из-за возможности повторного вознаграждения, а следовательно, и большая продолжительность тушения пожара фонтана. Так как газожидкостная струя подается на основание фонтана, перемешивается с промежутками фонтана (т. е. с истекающими из скважины нефтью или газом) и при этом остается на неизменной высоте, то в случае снижения энергии газожидкостного потока нижняя негорящая часть фронта может вступить во взаимодействие с верхней горящей частью фонтана, и восстановится первоначальный режим горения фонтана.

Предлагаемая группа изобретений направлена на решение задачи по повышению эффективности ликвидации пожаров фонтанов скважин с помощью отработавших ресурс реактивных двигателей самолетов путем обеспечения возможности выведения пламени из зоны направленного действия фонтана.

Заявляемый результат (поставленная цель) достигается за счет того, что в предлагаемом способе тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин, заключающемся в подаче на фонтан ниже горящей части фонтана газожидкостной струи (общие с прототипом признаки), газожидкостную струю перемещают вверх по оси фонтана до выведения пламени из зоны направленного действия фонтана.

Для осуществления предложенного способа создана установка, содержащая шасси с поворотной платформой, газотурбинный двигатель с соплом, системами питания и управления режимами работы двигателя, насадки-распылители огнегасительной жидкости и коллекторы подачи огнегасительной жидкости (общие с прототипом признаки), в которой для достижения поставленной цели газотурбинный двигатель установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. В частности, двигатель размещен в корпусе с образованием кольцевого зазора между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью двигателя и сопла, корпус выполнен в виде двух соосно расположенных кольцевых оболочек, между которыми размещены топливные баки, топливопроводы и электронные блоки системы управления режимами работы двигателя, установка снабжена монтажной рамой, шарнирно связанной с корпусом и поворотной платформой, и приводами двигателя, один из которых установлен между поворотной платформой и монтажной рамой, другой между монтажной рамой и корпусом, а насадки-распылители огнегасительной жидкости расположены под острым углом к продольной оси двигателя.

Указанные отличия являются существенными, т. к. выведение пламени из зоны направленного действия фонтана, которое осуществляется за счет обеспечения возможности перемещения двигателя в вертикальной плоскости, включает возможность повторного возгорания фонтана, следовательно, повышается эффективность и снижается продолжительность тушения пожара.

На фиг. 1 изображена схема начального этапа тушения пожара; на фиг. 2 схема тушения пожара на этапе отсечения пламени от фонтана; на фиг. 3 схема тушения пожара на этапе смещения факела пламени за зону действия фонтана; на фиг. 4 схема тушения пожара на этапе завершения тушения пожара в стадии дробления пламени; на фиг. 5 схема тушения пожара наклонного фонтана; на фиг. 6 установка для тушения пожара в разрезе; на фиг. 7 общий вид установки, позиция "а" при горизонтальном расположении двигателя, позиция "б" при направленном вниз положении позиция "в" при направленном вверх положении.

Предложенный способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин заключается в следующем.

Поток выхлопных газов газотурбинного двигателя ориентиpуют на очаг горения таким образом, чтобы нижняя граница струи была ниже горящей части фонтана (фиг. 1).

Затем в поток выхлопных газов газотурбинного двигателя подают огнегасительную жидкость, например воду в определенном соотношении, в течение определенного периода времени воздействуют на фонтан и начинают газожидкостную струю поднимать. В случае, если горение в нижней части фонтана продолжается, газожидкостную струю опускают ниже горючей части фонтана, увеличивают временной период воздействия газожидкостной струи на фонтан и вновь начинают поднимать газожидкостную струю со скоростью, при которой исключается прорыв горящей части факела в негорящую часть фонтана.

Газожидкостную струю перемещают вверх по оси фонтана до отделения пламени от фонтана, при этом происходит смещение оси факела относительно оси фонтана на незначительную величину S₁, однако ось фонтана по-прежнему проходит через факел (фиг. 2). Постепенно продолжают перемещать газожидкостную струю вверх. Это приводит к увеличению смещения оси факела относительно оси фонтана до величины S₂, при которой ось фонтана и огненный очаг не пересекаются, что означает выведение очага горения из зоны направленного действия фонтана (см. фиг. 3). Для окончательной ликвидации огненного очага продолжают перемещать газожидкостную струю вверх до дробления очага на мелкие затухающие очаги (фиг. 4).

В предложенном способе в первоначальной стадии тушения нижняя часть факела в результате охлаждения продуктов горения смещается вверх. С перемещением газожидкостной струи вверх непрерывно поднимается и нижняя граница начала горения факела. При этом по мере отдаления горящей части факела от устья фонтана происходит отделение горящей части от негорящей, а затем, т. к. сверху продукты горения из-за разогрева имеют меньший удельный вес и газожидкостная струя из установки легче переносит нагретые продукты сгорания, чем холодные компоненты фонтана, находящиеся под струей, произойдет смещение осей горящей части фонтана относительно его негорящей части, т. е. произойдет выведение пламени из зоны направленного действия фонтана.

Предлагаемое устройство для тушения пожаров содержит самоходное шасси 1, поворотную в горизонтальной плоскости платформу 2, газотурбинный двигатель 3 с соплом, установленный в корпусе 4 с образованием кольцевого зазора 5 между двигателем с соплом и корпусом, необходимого для эжектирования направленного потока воздуха, охлаждающего двигатель снаружи, и для увеличения расхода рабочего тела газожидкостной струи за счет подмешивания эжектированного воздуха, систему управления положением двигателя, состоящую из монтажной рамки 6, шарнирными узлами 7 и 8 соединенной соответственно с платформой 2 и корпусом 4, механических или электрических приводов перемещения двигателя, выполненных в данном случае в виде двух, расположенных с боковых сторон корпуса двигателя гидроцилиндров 9, шарнирными узлами 10 и 11 закрепленных соответственно на платформе и монтажной раме, и двух, расположенных с боковых сторон корпуса 4 двигателя гидроцилиндров 12, шарнирными узлами 13 и 14 закрепленных соответственно между монтажной рамкой 6 и корпусом 4, систему питания двигателя, включающую топливные баки 15, связанные между собой, например, через обратные клапаны 16, при этом топливо перетекает от первого (по направлению перекачки) бака к последующему под действием воздуха, топливопровод 17, по которому топливо топливным насосом-регулятором 18 подается в камеры 19 сгорания, двигателя 3, систему управления выносного пульта 21 с кнопками 22 и задатчиками 23 режимов работы двигателя, электролиниями 24 связанными с электронными блоками 25 регулирования режимов двигателя 3, сервомеханизмы исполнения электронных команд, размещенные в насосе-регуляторе 18 (на фиг. 6, 7 не показаны).

Устройство содержит насос 26 для подачи огнегасительной жидкости, установленный на внешней насосной станции (на фиг. 6, 7 не показана), всасывающий патрубок 27 которого связан с источником огнегасительной жидкости, а падающий трубопровод 28 через приемный штуцер 29 гибким трубопроводом 30 соединен с раздаточными коллекторами 31 огнегасительной жидкости с насадками-распылителями 32, расположенными в районе среза сопла двигателя так, что струи огнегасительной жидкости направлены внутрь газового потока, истекающего из сопла.

Для упрощения компоновки корпус 4 для установки двигателя выполнен в виде двух соосно расположенных кольцевых оболочек, между которыми расположены топливные баки 15, топливопроводы 17 и электронные блоки 25 системы управления режимами работы двигателя.

Управление режимами работы двигателя осуществляется либо экипажем с пульта 20 из кабины транспортного средства, на котором установлен двигатель 3, либо дистанционно с выносного пульта 21.

Установка работает следующим образом.

После занятия удобной для подавления пожара позиции запускают двигатель 3 путем нажатия кнопки 22, и двигатель автоматически выводится на малый газ. Топливо, подаваемое по трубопроводам 17 из баков 15, обеспечивает питание двигателя, причем дозирование его подачи на различных режимах осуществляется по командам от задатчика 23 режимов, управляющего электронными блоками 25 и далее через сервоприводы (на фиг. 6, 7 не показан) насосом-регулятором 18.

Двигатель 3 и истекающую из сопла двигателя струю выхлопных газов с помощью поворота платформы 2 в горизонтальной (по команде оператора) ориентируют на горящую скважину.

Затем с помощью гидроцилиндров 9 или 12 и механизма поворота платформы корпус 4 с двигателем ориентируют в вертикальной и горизонтальной плоскостях таким образом, чтобы струя выхлопных газов была направлена под основание пламени, причем нижняя граница газожидкостной струи должна быть ниже горящей части фонтана.

После этого двигатель 3 переводят на режим повышенной тяги и с помощью насоса 26 внешней насосной станции включают подачу огнегасительной жидкости в коллекторы 31.

После необходимой выдержки газожидкостного потока в ориентированном под основание пламени положении начинают перемещение двигателя вверх с определенной скоростью.

При этом, если продольная ось двигателя была ниже горизонтальной плоскости, с помощью гидроцилиндров 9 ориентируют двигатель таким образом, чтобы его продольная ось заняла горизонтальное положение, а затем выдвигают гидроцилиндры 12, соединенные узлами 13 и 14 соответственно с монтажной рамой и корпусом 4 двигателя, при этом корпус 4 двигателя поворачивается относительно шарнирных узлов 8 на корпусе двигателя и перемещается вверх. Одновременно перемещается вверх газожидкостная струя, поднимая собой пламя факела, отсекая его от фонтана, выводя пламя из зоны направленного действия фонтана и разбивая пламя на разрозненные очаги до их полного затухания.

При тушении наклонного фонтана одновременно с перемещением двигателя вверх на угол осуществляют поворот платформы в горизонтальной плоскости на угол для обеспечения перемещения газожидкостной струи по оси наклонного фонтана.

По окончании тушения пожара отключают подачу огнегасительной жидкости с помощью насоса 26, нажатием на кнопку 22 выключают двигатель 3 с помощью цилиндров 12, опускают двигатель 3 в горизонтальное положение и отсоединяют подающий трубопровод 28 огнегасительной жидкости от приемного штуцера.

Выведение очага пламени из зоны направленного действия фонтана повышает эффективность тушения пожара, снижает возможность повторного вознаграждения, уменьшает продолжительность тушения пожара.