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Vorrichtung zum Ablöschen brennender Erdgas- und Erdgas-Erdölsonden
Beim Abteufen von Bohrungen zur Erkundung und zum Aufschluss von Erdgas- und Erdöllagerstätten kommt es trotz aller Vorkehrungen immer wieder vor, dass Sonden ausser Kontrolle kommen, eruptieren und in Brand geraten. Die Folge solch eines Sondenbrandes bedeutet in der Regel den Totalverlust der Bohranlage mit Bohrturm, der, nach wenigen Minuten ausgeglüht, über der Bohrung zusammenstürzt. Die heute noch übliche Methode, brennende Bohrsonden zu löschen, ist die der Sprengung. Bevor die Sprengung durchgeführt werden kann, macht es sich jedoch erforderlich, dass die Sonde in mühsamer und gefahrvoller Arbeit von den glühenden Trümmern zu befreien ist. Zur Sprengung selbst müssen dann, je nach Stärke des Ausbruches, meist mehrere hundert Kilogramm Sprengstoff eingesetzt werden.
In Fällen, wo sich die Bohrtürme in der Nähe von Siedlungen befinden, sowie auf ergiebigen Bohrfeldern, wo Bohrtürme direkt beieinanderstehen, ist eine Sprengung nicht immer zweckmässig, weil dadurch erhebliche Zusatzschäden entstehen können. Dies tritt besonders dann auf, wenn die erste Sprengung nicht zum Erfolg führt und Wiederholungen erforderlich sind. Bei Sprengungen besteht auch immer die Gefahr, dass die Sondenmündung beschädigt wird, was dann beim erneuten Fassen der Sonde zusätzliche Schwierigkeiten verursacht. Der erfolgreiche Einsatz von chemischen Löschmitteln ist bisher nicht bekannt. Die Hauptschwierigkeiten beim Einsatz von flüssigen und/oder gasförmigen chemischen Löschmitteln bestehen darin, dass die Erdgas- bzw.
Erdöl-Erdgas-Strahlen in vielen Fällen mit Schallgeschwindigkeit austreten und eine Wurfhöhe von 30 bis 50 m haben, bei einem ausgeworfenen Gasvolumen von 30 bis 40 m/sec und mehr.
Da die aus der Erde in die Luft blasenden Sondenstrahlen den Mischungsgesetzen unterliegen, saugen sie auf Grund ihrer Injektorwirkung über ihre gesamte Wurfhöhe von allen Seiten Frischluft an, so dass sich längs des Strahles ein mit einem Mischwinkel von etwa 8 nach oben zunehmender Mantel eines brennbaren Gas-Luft-Gemisches bildet, der etwa 1, 5-2, 5 m oberhalb der Sondenmündung an seiner Oberfläche zu brennen beginnt.
Der Zustand und die Wurfhöhe einer frei eruptierenden Sonde wird im wesentlichen bestimmt durch den Lagerstättendruck, die Ergiebigkeit des fündigen Horizonts und den Flüssigkeitsanteil im Erdgas (Erdöl, Salz- und Lagerstättenwasser). Der Flüssigkeitsanteil beeinflusst die Wurfhöhe, weil er die Dichte des Strahles verändert, und damit den Mischwinkel. Mit erhöhtem Flüssigkeitsanteil vergrössert sich die Wurfhöhe. Mit grösserer Wurfhöhe steigt jedoch die Schwierigkeit für eine chemische Löschung, da der Strahl bis zu seinem Scheitel mit einer geschlossenen unbrennbaren Haube löschmittelbeladenen Gemisches eingeschlossen werden muss, um zum Löscherfolg zu kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, welche geeignet ist, den ausgeblasenen Sondenstrahl mit einer geschlossenen unbrennbaren Haube eines flüssigen oder gasförmigen chemischen Löschmittels zu umgeben, um den Zutritt der Luft zum Sondenstrahl zu verhindern und damit den Verbrennungsvorgang zu unterbrechen.
Erfindungsgemäss ist eine Vorrichtung zum Ablöschen brennender Erdgas- und Erdgas-Erdöl-Sonden mit Zuführung von chemischen Löschmitteln hohen spezifischen Gewichtes (je > - 1, 5) allein oder im Gemisch mit einem unter Druck verflüssigten Treibgas mittels eines aus Halbringen gebildeten Löschdüsen-Ringsystems, welches konzentrisch einen Sondenstrahl umschliesst, gekennzeichnet durch von den Halbringen abgehende Düsenrohre, die senkrecht oder in einem Winkel zur Sondenachse gerichtet direkt in die Strahloberfläche des Sondenstrahles hinein- bzw. unmittelbar an diese heranreichen.
Die vorteilhaften Auswirkungen dieser Erfindung sind darin zu sehen, dass in jedem Falle das Bohrloch unbeschädigt erhalten bleibt und die brennende Sonde in wesentlich kürzerer Zeit mit einfachen Mitteln gelöscht werden kann.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung soll an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigen : Fig. l ein Dreistufensystem mit jeweils einem Löschring pro Stufe, Fig. 2 einen Düsenrohrring der untersten Stufe nach Fig. l in der Draufsicht, Fig. 3 einen Düsenrohrring der obersten Stufe nach Fig. 1 in der Seitenansicht und Fig. 4 einen Düsenrohrring der mittleren Stufe nach Fig. l in der Draufsicht.
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Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende : Über einem konzentrisch zum Sondenstrahl 1 aus
Halbringen 2, 3, 4 gebildeten Löschdüsenringsystem wird das Löschmittel dem brennenden Sonden- strahl 1 entweder senkrecht oder geneigt zur Strahlachse zugeführt, so dass das Löschmittel oder der Löschmittelnebel durch die Injektorwirkung des Sondenstrahles 1 als Schlauch mit in die Höhe gerissen wird. Dadurch bildet sich eine mit Löschmitteln beladene unbrennbare Mischzone um den eruptierten
Sondenstrahl 1, durch welchen eine Löschung des Brandes erreicht werden kann. Die Ausnutzung der
Schleppwirkung ist besonders deshalb von grosser Wichtigkeit, weil z. B. Wasserstrahlen, die an die
Oberfläche des eruptierten Strahles geworfen werden, an dieser zerplatzen, ohne nennenswert einzudringen.
Damit wird das Wasser auch nur zu einem geringen Teil mit hochgerissen, während der Rest nach der
Seite verspritzt bzw. ausserhalb des Strahles wieder abregnet.
Die Wirkung kann nun wesentlich verbessert werden, wenn z. B. bei Sonden, die mit hoher Ge- schwindigkeit, insbesondere mit Schallgeschwindigkeit, austreten, ein oder mehrere von den Halbringen 3 abgehende Düsenrohre 3a mit den Düsenöffnungen entweder in den Strahl hineinragen oder unmittelbar in die Nähe der Strahloberfläche reichen, so dass der Sondenstrahl 1 entweder durch die Düsenrohre selbst oder durch die mit hohem Impuls in die Strahloberfläche eingeblasenen Löschmittelstrahlen aufgerissen wird. Bei Verwendung von Löschmittelgemischen mit verflüssigtem Treibgas wird dieser Effekt noch unterstützt durch das in der äusseren Strahlschicht zum Teil noch expandierende Treibgas oder zerstäubende Löschmittel.
Die Folge dieses Effektes ist eine Vergrösserung des Mischwinkels, eine Beladung der Strahlmischzone mit Löschmittel und eine Reduzierung der den chemischen Löschvorgang erschwerenden Wurfhöhe des eruptierten Sondenstrahles 1. Eine weitere Verbesserung der Löschwirkung und zusätzliche Sicherung gegen Rückzündung aus der Höhe, verursacht durch die heisse Abgaswolke oder durch die oben noch brennende Sonde, wird erzielt, wenn durch einen oder mehrere Düsenrohre 4a der Halbring 4 in einiger Entfernung von der Sondenmündung das Löschmittel oder das LöschmittelTreibgasgemisch in den Sondenstrahl 1, insbesondere den durch die vordem beschriebenen Massnahmen schon gestörten Strahl, mit hohem Impuls bis in die Strahlenachse eingeblasen wird.
Das dadurch in der Strahlmitte nach oben mitgerissene Löschmittel bildet eine in Strahlrichtung von innen nach aussen gehende Mischzone, bewirkt aber, insbesondere im Strahlscheitel, eine hohe Löschmittelkonzentration und vermindert dadurch die Rückzündgefahr von oben durch Bildung einer Löschmittelhaube, die sich dauernd ergänzt und verstärkt, solange Löschmittel eingeblasen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Ablöschen brennender Erdgas- und Erdgas-Erdöl-Sonden mit Zuführung von chemischen Löschmitteln hohen spezifischen Gewichtes (je > - 1, 5) allein oder im Gemisch mit einem unter Druck verflüssigten Treibgas mittels eines aus Halbringen gebildeten Löschdüsen-Ringsystems, welches konzentrisch einen Sondenstrahl umschliesst, gekennzeichnet durch von den Halbringen (3, 4) abgehende Düsenrohre (3a, 4a), die senkrecht oder in einem Winkel zur Sondenachse gerichtet direkt in die Strahloberfläche des Sondenstrahles (1) hinein-bzw. unmittelbar an diese heranreichen.