Технология строительства морской буровой скважины

Процесс строительства морской скважины состоит из следующих этапов.

1. Верхнюю часть буровой скважины (устье) крепят, забивая в грунт толстостенную обсадную трубу, которая носит название «на­правление».

2. Внутрь направления опускают вторую колонну обсадных труб — кондуктор. Длина кондуктора находится в широких пределах и со-

ставляет от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Основ­ными задачами кондуктора являются: обеспечение вертикальности последующего ствола скважины, перекрытие верхних неустойчивых пород, изоляция газоводяных притоков.

3. В затрубное пространство кондуктора закачивают цементный раствор. Цементный раствор выдавливается через бурильную колон­ну, снабженную уплотнительными элементами, препятствующими проникновению раствора в полость кондуктора. Чтобы кондуктор мог выдержать нагрузки сверху от устьевого оборудования и выталкива­ющие усилия, создаваемые флюидом, пространство между стенками скважины и кондуктором цементируют.

4. В устье скважины кондуктор перекрывают опорной плитой с от­верстием для пропуска бурильной колонны и обсадных труб.

5. В нижней части эксплуатаци­онной обсадной колонны, находя­щейся в продуктивном пласте, пер­форируют ряд отверстий.

На рис. 11.3 приведены элемен­ты морской скважины.

Рис. 11.3. Буровая скважина 1 — колонная головка; 2 — на­правление; 3 — кондуктор; 4 — техническая обсадная тру­ба; 5 — эксплуатационная об­садная труба; 6 — цементный камень; 7 — перфорированный участок; 8 — башмак обсадной трубы

В зависимости от конструктив­ного типа МБУ, с которой осуще­ствляется бурение, устье морской скважины располагают над водой или на дне. Если бурение ведется со стационарной установки, сква­жина имеет завершение над водой. При этом защита скважины от по­падания в нее морской воды обес­печивается с помощью водоотделя­ющей колонны — стальной трубы диаметром 0, 6—0, 7 м, забиваемой в донный грунт на несколько де­сятков метров и доходящей до па­ лубы БУ. Основной ее задачей яв­ляется защита окружающей водной среды от разлива нефти и бурово­го раствора, но она также служит направляющей при бурении сква­жины и для компенсации переме­щений МБУ за счет собственной упругости.

Если бурение ведется с плавучей МБУ, устье скважины устраивается под водой и применяется специаль­ное иодводно-устьевое оборудование (рис. 11.4), обеспечивающее связь установки с подводным устьем. Зна­чительные горизонтальные и верти­кальные перемещения МБУ при качке компенсируют, включая в кон­струкцию морского стояка шаровые и телескопические соединения. Мор­ской стояк собирается из секций труб диаметром 0, 45—0, 60 м. В ниж­ней части он связан с устройством герметизации устья и предотвраще­ния выбросов нефти и газа — пре-вентором. В верхней части морской стояк соединен системой натяжите-лей и канатов с подвышечным пор­талом МБУ, что обеспечивает под­вижное соединение верхнего конца стояка с буровой вышкой БУ.

Постоянная связь БУ с опор-Iной плитой над устьем скважины

Рис. 11.4. Подводно-устьевое обо­рудование 1 — кондуктор; 2 — опорная плита (временное основание); 3 — телекаме­ра; 4 — опорно-направляющее основа­ние; 5 — узел соединения превентора с фланцем обсадной колонны; 6 — пре-вентор; 7, 8— манифольдные линии; 9 — направляющие канаты; 10 — мор­ской стояк; 11 — канаты

осуществляется четырьмя направ­ ляющими канатами, натяжение ко­торых регулируется системой гид­ропневматических натяжителей (лебедок). Направляющие канаты служат для спуска на дно узлов подводно-устьевого оборудования. Его монтаж ведется с помощью ме­ханизма буровой вышки при дис­танционном управлении с исполь­зованием подводных телекамер либо водолазами. Подробный состав комплекса подводно-устьевого оборудования приведен в параграфе 11.3.

БУ включает в свой состав буровой станок; буровую вышку; си­ловой привод; механизмы для спуска и подъема бурового инструмен­та, бурильной колонны, обсадных труб; насосы; агрегаты для приготов-

ления, очистки м регенерации буро-вого раствора.

Буровая вышка (рис. 11.5), ус-танавливаемая над скважиной и ис­пользуемая для подъема, подвеши­вания и подачи в забой бурового инструмента, забойных двигателей (турбобуров), обсадных труб и дру­гих приспособлений, представляет собой грузоподъемное сооружение в виде четырехгранной пирамидаль­ной конструкции, изготовленной из труб или сортового проката. Высо­та вышки может превышать 50 м, а грузоподъемность — 200 т.

При роторном способе бурения вращение передается буровому инст­рументу через бурильную колонну от роторного стола БУ. Секции буриль­ ной колонны (свечи), длиной 24, реже 36 м, имеют, как правило, круг­лую форму поперечного сечения.

В полость бурильной колонны подается буровой раствор, выходя­щий в забой скважины через отвер­стия в долоте.

Рис. 11.5. Буровая вышка 1 — электромотор; 2 — буриль­ные трубы (свечи); 3 — вертлюг; 4 — подвижный блок; 5 — ферма вышки; 6 — трос; 7 — неподвижный блок

Технологическое оборудование МБУ, обеспечивающее циркуля­цию бурового раствора при бурении и подачу цементного раствора при цементации, включает бункеры для хранения порошкообразных компонент бурового раствора (барита, бентонита, цемента и пр.), пневматическую систему подачи материалов к устройствам для при­готовления раствора, компрессорную станцию, систему натяжения на­правляющих канатов и морского стояка, систему управления подвод-но-устьевым оборудованием, водолазный комплекс для глубоководных погружений, насосную станцию, систему химической обработки и очи­стки раствора от породы и газа.

Общая масса бурового оборудования, расположенного на плат­форме, а также порошкообразных материалов и бурового раствора составляет около 2 тыс. т, в том числе 60 т — буровая вышка, около 500 т — запас труб, около 600 т — запасы порошкообразных матери­алов, около 700 т — готовый буровой раствор в цистернах и т. д.

Рис. 11.6. Схема оборудования устья скважины 1 — колонная головка; 2 — крестови­на; 3, 4 — плашечные превенторы с трубными и глухими плашками со­ответственно; 5 — универсальный превентор; 6 — манометр; 7 — основ­ная задвижка (кран) высокого давле­ния с гидроприводом; 9 — аварий­ный выход

113. Комплекс подводно-устьевого оборудования для ПБУ

Наибольшую опасность для окружающей среды представляют мас-сированные-выбросы (открытое фонтанирование) нефти, природного газа, конденсата при авариях на МБУ. При этом под открытым фонта­нированием понимается неуправляемое истечение пластовых флюидов из устья скважины в результате отсутствия, разрушения или негерме­тичности соответствующего запорного оборудования. По виду выбро­са фонтаны подразделяются на газовые, нефтяные и водяные. Фонта­ны могут классифицироваться по виду компонентов выбрасываемых смесей: газонефтяные, газоводяные, газоконденсатные, водонефтяные и т. д. В таких случаях обычно применяют и более обобщенный термин — газонефтеводопроявления (ГНВП).

Для предотвращения выбросов нефтяного, газового или водяно­го фонтанов и герметизации затрубного пространства при цементи­ровании обсадных колонн, осуществления обратных циркуляции и других операций в процессе бурения используется специальное про-тивовыбросовое оборудование, входящее в состав комплекса подвод-но-устьевого оборудования. Если бурение осуществляется с ПБУ или БС, то противовыбросовый превентор монтируется на морском дне. Это служит гарантией того, что при аварийной ситуации, неизбежно влекущей за собой приостановку бурения, скважина будет оставлена в безопасном состоянии.

Анализ применяемых в морской практике комплексов подводно-устьевого оборудования позволяет сделать некоторые выводы о его составе.

Общая схема подводно-устьевого оборудования приведена на рис. 11.4 и 11.6, а основные элементы оборудования, применяемые для ППБУ- на рис. 11.7.

В состав комплекса входят:

подводное противовыбросовое оборудование, включающее блоки превенторов и направляющие конструкции;

морские стояки, включающие в себя телескопические компенса­торы;

системы натяжения морского стояка и направляющих канатов, включающие натяжители морского стояка, пульт управления натяжи-телями, комплекс сосудов высокого давления, барабаны с канатом и обводные блоки;

система управления подводным противовыбросовым оборудовани­ем, включающая подводные коллекторы, насосно-аккумуляторные

станции, барабаны многоканального шланга, основной и вспомогатель­ные пульты управления и др.;

блок устьевого соединения;

блок дивертора;

аварийная акустическая система управления;

комплект пневмоприводных лебедок, испытательный стенд, спай-дер, заправочная станция, комплект приспособлений для гидравличе­ских испытаний, комплект приспособлений морского стояка и регла­ментные средства;

манифольды.

При глубине моря до 200 м и глубине бурения около 6000 м масса комплекса составляет 550 т.

Рассмотрим подробнее составляющие комплекса.

1. Подводное противовыбросовое оборудование герметизирует устье скважины, предупреждая выбросы в процессе бурения и при уходе с точки бурения. Обеспечивает управление скважиной при гер­метизированном устье. Состоит из блока превенторов, включающего, во-первых, универсальный сферический превентор, плашечные пре-венторы с трубными и перерезывающими плашками (при условном проходном диаметре менее 350 мм устанавливается комбинированный превентор), соединитель «превен-тор-устье», прямые и угловые зад­вижки, раму и гидрооборудование и, во-вторых, направляющую сек­цию, куда входят угловой компен­сатор, соединитель «стояк-превен-тор», рама и гидрооборудование. Каркас обеспечивает защиту блока во время транспортировки и вклю­чает установочные приспособления для присоединения блока к опор­ной плите. Муфты с дистанцион­ным управлением соединяют основание блока превенторов с кон­дуктором, а верхнюю часть блока с райзером.

Универсальные превенторы гер­метизируют устье скважины при бурении без вращения бурильных труб. Плашечные превенторы пред-

 

 

Рис. 11.7. Схема подводно-устьевого оборудования, применяемая на ППБУ

назначены для герметизации устья бурящейся скважины и предупреж­дения выброса. После закрытия плашек превентора перемещение бу­рильной колонны становится невозможным или ограничивается рассто­янием между муфтами. Манифольды превенторных установок дают возможность осуществлять разрядку скважины путем выпуска жидко­сти или газа через две нагнетательные линии (аварийную и рабочую), циркуляцию раствора с регулируемым противодавлением на пласт, за­качку раствора в скважину (в межтрубное пространство) буровым на­сосом или цементировочными агрегатами.

Рабочее давление универсальных превенторов составляет от 21 до 70 МПа, плашечных 14—35 МПа. Количество универсальных превен­торов 1—2, плашечных 2—4. Масса противовыбросового оборудова­ния 70-90 т.

На рис. 11.8 показано противовыбросовое оборудование ППБУ, на рис. 11.9 и 11.10 — универсальный сферический превентор, на рис.11.11 и рис. 11.12 — плашечный превентор, на рис. 11.13 — ком­бинированный превентор.

2. Морские стояки (райзеры) соединяют ПБУ с подводным про-тивовыбросовым оборудованием или блоком устьевого соединителя, установленным на устье скважины, и предназначены для спуска в скважину бурильной и обсадной колонн, отвода использованного бурового раствора на регенерацию и очистку и управления скважи­ной через манифольдные линии. На рис. 11.14 приведена схема мор­ского стояка.

Секция морского стояка (рис. 11.15) конструктивно представля­ет собой центральную трубу, к которой приварены муфтовый и нип­пельный элементы, имеющие замковые устройства для соединения секций между собой, а также уплотнительные элементы для герме­тизации стыка секций. На ниппельном конце трубы установлен фла­нец, служащий опорой при выполнении спуско-монтажных работ. К центральной трубе крепятся манифольдные линии.

На рис. 11.16 приведена гибкая шаровая шарнирная муфта.

Телескопический компенсатор (рис. 11.17) предназначен для ком­пенсации вертикальных перемещений, бортовой и килевой качки ПБУ. Он состоит из наружной трубы с манифольдными линиями, внутренней трубы, уплотнительного узла, состоящего из рабочего и аварийного уплотнителей и переходника, служащего для соединения внутренней трубы с блоком дивертора. Муфто-ниппельные элемен­ты телескопического компенсатора аналогичны элементам секций морского стояка.

Масса морского стояка составляет 70—90 т (одной секции морского стояка длиной 12, 5 м — 3—4 т).

3. Система натяжения морского стояка создает и поддерживает ра­стягивающее усилие, приложенное к морскому стояку, уменьшающее нагрузку на устье, а также изгиб морского стояка от собственного веса и действия подводных течений. Натяжитель морского стояка (рис. 11.18) — основной элемент системы, создающей это растяжение. Об­водной блок (рис. 11.19) предназначен для направления каната натя­жения морского стояка. Масса системы — 104 т, натяжителя — 8, 5 т, обводного блока — 1 т.

4. Насосная аккумуляторная станция (рис. 11.20) предназначена для приготовления рабочих жидкостей, получения высокого давления в гидросистеме, аккумулирования энергии в пневмогидроаккумуляторах, передачи гидравлических команд в подводный коллектор и к испол­нительным механизмам. Масса станции — 10 т.

5. Подводный коллектор (рис. 11.21) предназначен для распреде­ления и подачи рабочей жидкости, поступившей от насосно-аккуму-ляторной станции, в исполнительные механизмы. Масса — 2, 5 т.

6. Цанговый соединитель служит для герметичного соединения морского стояка с колонной направления; предотвращает отсоединение блока превентора во время бурения и обеспечивает надежное торцевое соединение частей бурильной системы при высоких значениях давле­ний и изгибающих моментов. На рис. 11.22 показано изображение цангового соединителя морского стояка (райзера) и превентора. На ряде проектов ППБУ блок устьевого соединения (рис. 11.23) состоит из устьевого соединителя, шаровых задвижек, углового компенсатора, пе­реходника и крестовины. Масса — 14 т.

7. Блок дивертора (рис. 11.24) предназначен для соединения мор­ского стояка с ПБУ, компенсации их взаимных угловых перемещений, отвода из морского стояка промывочной жидкости и долива скважи­ны при эксплуатации. Масса — 10 т.

8. Соединитель райзера (рис. 11.25) служит для соединения меж­ду собой отдельных отрезков морского стояка.

9. Клапанная катушка заполнения райзера водой (рис. 11.26) пред­назначена для предотвращения разрушения райзера, которое может произойти при глубоководном бурении, если уровень бурового раство­ра упадет в результате прекращения циркуляции или по случайным причинам.

10. Система управления эксплуатацией подводно-устьевого обору­
дования показана на рис. 11.27.

 

Рис. 11.8. Противовыбросовое оборудование

 

Рис. 11.10. Схема универсально­го превентора: А — полость для закрытия превентора; Б — полость для открытия превентора 1 — уплотнитель; 2 — крышка; 3 — корпус; 4 — плунжер

 

Рис. 11.9. Универсальный сфери­ческий превентор

 

Рис. 11.11. Плашечный превентор

Рис. 11.12. Схема плашечного превентора ППГ-280Х35 1 — корпус; 2 — плашки; 3 — маслопровод; 4 — боковая крышка; 5 — фланец; б — заглушка; 7 — гидроцилиндр; 8 — поршень

 

Рис. 11.14. Морской стояк

1 — верхняя секция с отклонителе» потока и шаровым компенсатором

2 — телескопический компенсатор

3 — натяжные канаты; 4 — промежу точная секция; 5 — нижняя секция i шаровым компенсатором и гидравли ческим соединителем

 

Рис. 11.13. Комбинированный превентор

 

Рис. 11.15. Секция морского стояка

 

 

Рис. 11.17. Телескопический компенсатор

 

Рис. 11.20. Насосно-аккумулятор-ная станция

 

Рис. 11.16. Гибкая шаровая шар­нирная муфта

1 — замковая резьба; 2 — гайка: 3 — муфта; 4 — плавающие седла: 5 — корпус шара; 7 —корпус 8 — узел управления шаром

 

Рис. 11.18. Натяжитель морского стояка

Рис. 11.19. Обводной блок 430

 

Рис. 11.22. Цанговый соедини­тель морского стояка (райзера) и превентора

Рис. 11.23. Блок устьевого со­единения

 

Рис. 11.24. Блок дивертора

 

Рис. 11.26. Клапанная ка­тушка заполнения райзе­ра водой

Рис. 11.25. Блок соединения секций райзера

11. Противовыбросовый манифольд с системой управления и се­паратором включает блок манифольда, трубопроводную обвязку, си­стему управления дросселями и сепаратор бурового раствора. В свою очередь блок манифольда состоит из ряда дросселей (с ручным и гидравлическим управлением), задвижек и невозвратных клапанов,

 

Рис. 11.27. Система управления подводно-устьевым оборудованием

Зак. 724 433

разделителей и манометров. Блок манифодьда размещен в отдельном помещении на подвышечпом портале.

Трубопроводная обвязка включает линии глушения, дросселиро­вания (рис. 11.28), линию трубопроводов от фонтанной елки при опробовании скважины и линии от манифольда буровых насосов (линии обратной циркуляции), линии от цементировочных насосов и к сепаратору бурового раствора, линии аварийного сброса на стре­лы сжигания на бортах.

Рид. 11.28. Дроссельная линия

11.4. Исследование пробуренной скважины на нефть и газ

Пробурив скважину, ее исследуют. В процессе бурения добывают

керн (образцы породы, поднятые с забоя скважины на различной глу­бине). Однако по всей длине скважины керн отбирается лишь в исключительных случаях — при бурении опорных скважин. Обыч­но же он характеризует 20—30 % вскрытого разреза. В то же время необходимо знать особенности состава горных пород, их строение по всему стволу скважины. Для этого проводятся промыслово-геофизи-ческие исследования.

Они дают возможность определить по всей длине скважины ли-тологический состав, мощность пород, выделить интервалы залегания продуктивных горизонтов, установить коллекторные свойства горных пород. Эти данные используются для построения геологических карт: литологических, мощностей, структурных, пористости и проницаемос­ти, обводненности и др. Промыслово-геофизические исследования

носят название каротажа. Сейчас известно более 40 видов каротажа. Наиболее распространены электрические, радиоактивные, термические, акустические, индукционные методы.

Электрические методы основаны на изучении характеристики электрического поля по стволу скважины. Приборами, опускаемыми В скважину, измеряют удельное электрическое сопротивление горных пород. Характеристика его записывается в виде кажущегося сопро­тивления. Эта кривая обычно совмещается с кривой, отражающей изменение естественных потенциалов по всему стволу скважины. Изучая эти кривые, в разрезе выделяют различные типы пород: пес­ки, песчаники, глины, известняки; по очень большим сопротивлени­ям - продуктивные горизонты, так как нефть и газ являются диэ­лектриками

Простым, но довольно эффективным методом является каверно-метрия. В этом случае измеряют диаметр скважины. Чем плотнее порода, тем он ближе к диаметру долота. В рыхлых породах (глины, пески) стенки скважины размываются глинистым раствором, обвали­ваются и возникают каверны, что хорошо заметно на кавернограмме.

Важными методами промыслово-геофизических исследований являются радиоактивные. Это гамма-метод, гамма-гамма-метод, ней­тронный гамма-метод и др. Все они исследуют естественную или наведенную радиацию горных пород. Полученные результаты пред­ставляются в виде кривых линий.

Термометрический каротаж позволяет изучать изменение темпе­ратуры по стволу скважины. Эти данные помогают расшифровывать температурный режим недр, выделять газовые залежи, которые отме­чаются по минимальным значениям термограммы, так как адиабати­ческое расширение газа приводит к снижению температуры.

Акустический каротаж — сравнительно новый метод промысло­во-геофизических исследований. Он регистрирует упругие колебания, искусственно возбуждаемые в скважине. Скорость распространения колебаний, особенность их затухания дают возможность оценить по­ристость пород.

С акустическим каротажем обычно сочетают индукционный каро­таж, который позволяет надежно оценивать нефтегазоносность по­ристых резервуаров.

Все виды промыслово-геофизических исследований применяют­ся в комплексе. Современная каротажная станция монтируется на МБУ в виде блока размером со стандартный контейнер. Средняя масса ее около 20 т.

Новым в исследовании скважин является телеметрическая передача результатов измерений, производимых на забое скважины.

По данным каротажа дается заключение о глубине залегания неф-тегазонасыщенных горизонтов, которые теперь необходимо вскрыть для получения притока нефти или газа. Вскрытие продуктивного горизонта производится путем перфорации (прострела) стенки сква­жины. Раньше это осуществляли пулевыми перфораторами, сейчас чаще применяют кумулятивные, которые пробивают стенку скважи­ны взрывными газами, сконцентрированными в узкий пучок. После этого из скважины постепенно выбирают глинистый раствор, за ко­торым на поверхность выходят нефть или газ.

Глава 12. ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА МБУ

12.1. Особенности возникновения пожаров на МБУ. Классификация пожаров и средств противопожарной защиты

Известно, что МБУ относятся к объектам повышенной пожаро- и взрывоопасности В основе пожара лежит горение — сложный физи­ки химический процесс быстрого высокотемпературного окисления, при котором в очаге пламени концентрация горючего вещества и окисли­теля резко снижается, а продуктов сгорания и температура — повыша­ются. Горение характеризуется тремя признаками: химическим превра­щением, выделением тепла и излучением света. Для процесса горения необходимы следующие составляющие: горючее вещество, кислород, служащий для окисления горючего вещества, и теплота для повыше­ния температуры горючего вещества вплоть до его воспламенения. Это наглядно иллюстрирует символический «пожарный треугольник» (рис. 12.1, а), анализируя который можно сделать важные выводы:

при отсутствии одной из сторон треугольника пожар не может возникнуть;

если исключить одну из сторон треугольника, то пожар прекра­тится.

Рис. 12.1. Графическое отображе­ние физико-химического процес­са горения: а — «пожарный треу­гольник»; 6 — «пожарный тетраэдр» 1 — горючее вещество; 2 — кислород; 3 — теплота; 4 — цепная реакция

Однако, «пожарный треугольник» не позволяет до конца объяснить физико-химическую природу пожара, так как в нем не нашла отраже­ния цепная реакция, возникающая между горючим веществом, кисло­родом и теплотой. Более глубокое отражение процесса горения дает «пожарный тетраэдр» (рис. 12.1, б), в котором учтена цепная реакция, каждая грань которой касается трех других и связывает их. Зная приро­ду возникновения и развития пожа­ров, можно разработать наиболее эффективные меры по их предуп­реждению, в том числе на МБУ. Если предотвратить пожар не уда­лось, то следует предпринять все меры для его локализации, ограниче­ния распространения и тушения. Этому способствует осуществление комплекса профилактических ме­роприятий, включающих в себя ог-

раничение применяемых горючих материалов, конструктивную проти­вопожарную защиту, использование газового анализа (контроля воз­душной среды), эффективных систем сигнализации и локализации пожара.

Согласно Правилам Российского Морского Регистра судоходства, допустимое количество горючих материалов, приходящихся на 1 м² площади пола судовых помещений, не должно превышать 45 кг. Цель конструктивной противопожарной защиты — ограничение распространения пожара и дыма, создание условий безо­пасной эвакуации людей за счет применения огнестойких и огнезадер-живающих конструкций.

Системы сигнализации предназначены для обнару­жения пожара и оповещения людей о его возникновении и предупреж­дения о пуске в действие огнетушащих средств. Для обнаружения по­жара используются датчики-извещатели, реагирующие на какой-либо фактор возникновения пожара. К ним относятся световые (радиаци­онные), тепловые, теплоимпульсные и дымовые.

Для тушения пожара на него необходимо воздействовать физичес­ким или химическим путем. В случае физического воздействия горе­ние прекращается без изменения направления реакции. Она остается экзотермической (экзотермическая реакция — химическая реакция горения, при которой из реагирующей системы в окружающую среду выделяется теплота). При химическом воздействии на горение изменя­ются скорость и направление реакции: из экзотермической она пере­ходит в эндотермическую (химическую реакцию, при которой реаги­рующая система поглощает теплоту из окружающей среды). Результатом физического и химического воздействия является тормо­жение реакции горения. Исходя из этого, способы тушения пожара ос­новываются на различных физических и химических принципах и клас­сифицируются следующим образом.

Охлаждение зоны горения и реагирующих веществ осуществляется за счет введения в зону горения огнетушащих веществ с низкой тем­пературой и высокой теплоемкостью (вода, реже пена и твердая угле­кислота). При этом за счет теплопоглощения понижается энергия ак­тивации молекул горючего вещества и окислителя до величины, при которой реакция горения прерывается.

Изоляция реагирующих веществ от зоны горения достигается путем нанесения на поверхность горючего вещества пены или порошковых составов. В результате прекращается диффузия молекул окислителя или горючего вещества к зоне горения.

Разбавление реагирующих веществ не поддерживающим горение веществом способствует снижению концентрации реагирующего веще-

ства или веществ, а следовательно, и скорости диффузий молекул

к зоне горения до величины, при которой реакция прекращается. Для этого в зону горения подают углекислый газ, азот, водяной пар или мелкораспыленную воду. При концентрации кислорода по объему менее 16 % пламенное горение прекращается, однако тление некото­рых веществ может происходить и при содержании в воздухе 3 % кислорода.

Химическое торможение реакции горения возможно с помощью ингибиторов (веществ, снижающих скорость химических реакций), вступающих во взаимодействие с активными центрами промежуточ­ных реакций. Если прервать течение цепной реакции, то скорость горения понижается до критической и пожар можно быстро поту­шить. В качестве ингибиторов для прерывания цепной реакции и замедления горения обычно используют хладоны и огнетушащие порошки.

Использование того или иного принципа тушения пожара, а сле­довательно, и соответствующих систем пожаротушения зависит от вида и свойств горючего вещества, назначения помещения, масшта­бов пожара и других факторов.

Классификация систем пожаротушения приведена на рис. 12.2.

Для успешного тушения пожара необходимо применение наибо­лее эффективного огнетушащего вещества, вопрос о выборе которо­го в аварийной ситуации должен быть решен практически мгновен­но. Для упрощения решения этой задачи пожары классифицируют. Каждый класс объединяет пожары, вызванные горением материалов и веществ, близких по своим свойствам при горении и требующих применения одинаковых огнетушащих веществ. Пожары класса А вызваны горением твердых, тлеющих и образующих золу горючих материалов. Пожары класса В связаны с горением жидкостей и рас­плавленных материалов. Воспламенение газов рассматривают как пожар класса С. Возгорание металлов и сплавов классифицируется как пожар класса D, а горение электрооборудования, находящегося под напряжением — класса Е. Потенциально на МБУ возможно воз­никновение пожаров любого класса по отдельности и в разных соче­таниях, так как горение одного вещества обычно способствует возго­ранию другого.

Пожары на МБУ имеют свои особенности и приводят к большим материальным потерям, а зачастую и к человеческим жертвам, посколь-

 

Рис. 12.2. Классификация систем пожаротушения

ку эти установки представляют собой одновременно рабочее место и дом, где живут и отдыхают члены экипажа. На МБУ машинные поме­щения, технологическое оборудование, жилые и общественные поме­щения, камбуз сосредоточены на очень небольшой площади, люди по­стоянно находятся вблизи мест, где ведутся буровые или производ­ственные операции, а значит, имеется реальная опасность загазованно-сти парами углеводородов не только закрытых помещений, но и откры­тых палуб.

Наи6олее тяжелый вид аварий на МБУ — открытые фонтаны из скважин. В зависимости от вида выбрасываемого флюида, т. е. раство­ра, насыщенного газами, циркулирующего в земных глубинах, фон­таны подразделяют на нефтяные, газовые и водяные. Весьма часто в процессе открытого фонтанирования из скважины выбрасывается смесь флюидов. В этом случае фонтаны именуются по составу ком­понентов выбрасываемых смесей: водонефтяные, газонефтяные и др. Открытые фонтаны по интенсивности выброса можно условно раз­делить на нефтяные с большим дебитом нефти (1500—2000 т/сут и более), газонефтяные с содержанием газа более 50 % и нефти менее 50 % и газовые с содержанием газа 95—100 %. При пожарах газонеф­тяных фонтанов, как правило, вся нефть сгорает в воздухе, а при пожарах нефтяных фонтанов часть, растекаясь, продолжает гореть на поверхностях корпусных конструкций, оборудования и моря.

Состав выбрасываемого флюида ориентировочно можно опреде­лить по виду горящего факела. Газовый фонтан горит ярким свет­ло-желтым пламенем. Высота пламени слабого фонтана составляет 40—50 м, среднего 50—70 м, а мощного с дебитом газа от 1 до 3 млн. м³/сут — 70—90 м. В последнем случае фонтанирование сопро­вождается характерным сильным шумовым эффектом — ревом. При го­рении газонефтяного фонтана возникает оранжевое пламя и периоди­чески происходят выбросы черного дыма. Высота такого пламени не­сколько больше, чем у газовых фонтанов. Горение нефтяного фонтана сопровождается возникновением оранжевого пламени с выделением большого количества черного дыма.

Некоторые пожары в устье скважины удается легко взять под кон­троль силами экипажа, особенно если хорошо работают предохрани­тельные противовыбросовые устройства. В этом случае с помощью дистанционной системы управления перекрывается подача флюида и прекращается его фонтанирование. Для повышения надежности сраба­тывания посты дистанционного управления подачи флюида размеша­ют в разных местах МБУ. Одновременно прекращают подачу энергии

к буровым и технологическим насосам и открывают предохранительные клапаны для отвода паров углеводородов в атмосферу

На СПБУ «60 лег Азербайджана» при возникновении аварийной ситуации на скважине в результате затягивания распространяющегося по верхней палубе газа через расположенные здесь же приемные от­верстая вентиляции машинного помещения произошел пожар, послу­живший причиной гибели установки. Имелись человеческие жертвы. Наиболее трагичной катастрофой в практике морской нефтегазодо­бычи считают взрыв и пожар в 1988 г. на стационарной МБУ «Piper Alpha» типа «Джекет», эксплуатирующейся в британском секторе Северного моря. Авария унесла 167 человеческих жизней, установка была разрушена полностью, а добыча нефти в Великобритании со­кратилась на 10 %. Пожар был вызван воспламенением облака паров углеводородов, проникших в результате утечки в зону проведения ремонтных работ в одном из модулей установки. В плотно скомпо­нованной технологической зоне горение углеводородов было весьма интенсивным, взрыв разрушил две огнестойкие переборки, оператор­скую, пульт аварийного управления и вывел из строя пожарные на­сосы. Пламя проникло в соседний модуль сепараторов, и горящие нефтепродукты попали на нижнюю палубу, где возник новый очаг пожара, вызвавший взрыв магистральных трубопроводов. Высокая интенсивность горения и задымленность не позволили эвакуировать людей, в результате чего большинство из них погибло от удушья прямо в жилом модуле. Спаслось лишь несколько человек, которым удалось прыгнуть вопреки запрещающим инструкциям в море.

Катастрофа на «Piper Alpha» показала насущную необходимость создания специального убежища для временного укрытия и пребы­вания людей в случае возникновения опасности при газопроявлении и неуправляемом пожаре на МБУ. Обычно убежище находится в пределах жилого блока, характеризующегося наибольшим скопле­нием людей, со стороны, наиболее удаленнор! от опасной зоны. В этом блоке размещаются рабочие бригады на отдыхе, обслуживающий пер­сонал, морская вахта. В качестве путей эвакуации в убежище, как правило, используют рабочие пути перемещения людей, защищенные от огня, дыма и падающих обломков. Эти пути, по возможности, должны быть прямыми, их не разрешается проводить через опасные зоны МБУ.

К серьезным последствиям приводят пожары, возникшие на вер­толетных площадках МБУ, палубы которых располагаются чаще все­го непосредственно над жилыми или служебными помещениями или

вблизи них и имеют для доступа только один трап. При пожаре на вертолетной площадке разлившееся горящее топливо растекается по конструкциям, разнося огонь на нижерасположенные палубы.

На МБУ возникает большое число так называемых мелких ложа-ров, способных, однако, перерасти в значительные. Анализ 174 пожа­ров, зафиксированных за три года на БУ, которые работали в районе Норвежского шельфа, показывает, что 36, 5 % возникает в результате ведения сварочных работ, 26 % происходит из-за неисправного элект­рооборудования, в 10 % случаев пожары были вызваны нагретыми поверхностями различного оборудования и столько же искрами, обра­зовавшимися при работе ручным инструментом. Остальные 17, 5 % пожаров обусловлены другими причинами.

Опасны пожары в жилых помещениях, которые, как правило, происходят в результате несоблюдения членами экипажа инструкций по противопожарной безопасности.

Взрывоопасные зоны МБУ

Пары углеводородов, вероятность появления которых как внутри помещений, так и снаружи все время существует, способствуют созда­нию взрывоопасных условий на МБУ. Помещения и пространства, где возможно наличие смеси воспламеняющихся газов с воздухом, счита­ются взрывоопасными. Согласно принятой в Правилах Российского Морского Регистра судоходства классификации взрывоопасные про­странства подразделяются на три зоны:

зона 0 — пространство, в котором постоянно или в течение продолжительного периода присутствует взрывоопасная смесь возду­ха и газа;

зона 1 - пространство, в котором возможно наличие взрывоо­пасной смвси воздуха и газа при нормальных условиях работы;

зона 2 - пространство, в котором появление взрывоопасной смеси воздуха и газа маловероятно, а в случае ее появления эта смесь присутствует весьма непродолжительное время.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. CASE-ТЕХНОЛОГИЯ проектирования.
2. CASE-ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
3. D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.
4. III. Технология проведения государственной кадастровой оценки земель поселений
5. IТехнология сборки и сварки трапа
6. OLAP-технология и многомерные модели данных
7. А теперь об этих самых 2-х технологиях
8. Аварийные выбросы из скважины на МБУ и борьба с ними
9. Активное воздействие на конфигурацию: технология подстав
10. Аналитическая платформа «Контур Стандарт» как инструмент реализации ROLAP-технологии: основные возможности, особенности и технология анализа информации
11. Аркадий Петров «Технология регенерации зубов»
12. Биотехнология в сельском хозяйстве