RU2143544C1

RU2143544C1 - Method, device and system for suppressing gushers on flame in gas, oil, and gas-oil wells

Info

Publication number: RU2143544C1
Application number: RU98103053A
Authority: RU
Inventors: Е.Ф. Жегров; А.И. Дороничев; Л.Д. Иваньков; Ю.М. Милехин
Original assignee: Федеральный центр двойных технологий "Союз"
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 1999-12-27

Abstract

FIELD: fire-fighting technology. SUBSTANCE: method implies delivery of fire-fighting material to fire core at supersonic speed. Used in function of fire-fighting material is stream of inhibiting aerosol in amount ensuring fire-fighting concentration in burning zone. Stream is brought under base of flame torch. Method is realized by means device which has body closed by cover in its bottom part. Arranged inside body are following components: at least one solid-fuel block made of aerosol-creating fire-fighting composition, igniting unit, screen for fixing of solid-fuel block, and means that is nozzle for discharge of burning products. Aforesaid nozzle ensures supersonic outcome of aerosol. Fire-fighting system beside aerosol generators also includes fire-fighting facilities of any type which deliver additional cooling media for cooling of structures around flame torch. System includes fire-detection means. System is of compact-size, reliable in operation and is effective as fire-fighting facility. Application of aforesaid arrangement of components improves efficiency of suppressing gushers on flame. EFFECT: higher efficiency. 14 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к пожарной технике, а именно к способам, устройствам и системам тушения горящих фонтанов (факелов) на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах. The invention relates to fire fighting equipment, and in particular to methods, devices and systems for extinguishing burning fountains (torches) in gas, oil and gas-oil wells.

Известные способы и устройства тушения горящих фонтанов базируются на двух основных методах: на подавлении реакций горения и срыве пламени (отрыве фронта пламенного горения). По первому методу в зону горения подают охлаждающие и огнегасящие средства - газообразные или жидкие азот, двуокись углерода, продукты горения нефти и сверхохлажденном состоянии, воду, водяной пар, охлаждающие жидкости, огнетушащие порошки, отработанные газы турбореактивного двигателя или их комбинации (пат. РФ N 2039212, E 21 B 35/00, опубл. 1991 г; а.с. 237772, E 21 B 35/00, опубл. 1965 г.). Known methods and devices for extinguishing burning fountains are based on two main methods: suppression of combustion reactions and flame failure (separation of the flame burning front). According to the first method, cooling and extinguishing agents are supplied to the combustion zone - gaseous or liquid nitrogen, carbon dioxide, oil products of combustion and supercooled condition, water, water vapor, cooling liquids, fire extinguishing powders, exhaust gases of a turbojet engine or their combination (US Pat. RF N 2039212, E 21 B 35/00, publ. 1991; A.S. 237772, E 21 B 35/00, publ. 1965).

При этом методе механизм тушения связан со снижением концентрации кислорода в факеле и его температуры за счет введения различных ингибиторов подавления реакций горения. With this method, the quenching mechanism is associated with a decrease in the oxygen concentration in the flare and its temperature due to the introduction of various inhibitors of suppression of combustion reactions.

Однако метод требует больших расходов огнегасящих средств, сравнимых с расходом вещества горящего факела, поэтому он очень дорогой и имеет низкую эффективность. However, the method requires large expenditures of extinguishing agents, comparable to the consumption of the substance of a burning torch, therefore it is very expensive and has low efficiency.

Второй метод основан на взрывном или газогидродинамическом воздействии на массу вещества факела, при этом фронт пламенного горения отрывается от невоспламенившейся массы фонтана и уводится от устья скважины, например, струями воды (а.с. 856464, A 62 C 3/00, опубл. 1981 г.; пат. РФ N 2037321, A 62 С 2/00, опубл. 1995 г. и др.). The second method is based on the explosive or gas-hydrodynamic effect on the mass of the flame substance, while the flame front is detached from the non-combustible mass of the fountain and removed from the wellhead, for example, by water jets (A.S. 856464, A 62 C 3/00, publ. 1981 g .; Pat. RF N 2037321, A 62 C 2/00, publ. 1995, etc.).

Данный метод также является дорогим, требующим специальных громоздких сооружений, устанавливаемых вокруг горящей скважины, синхронности работы многих лафетных стволов, значительного расхода гасящего вещества как в случае взрывного воздействия на всю массу вещества факела, так и при перемещении водяных или газожидкостных струй вверх по оси фонтана на значительную высоту до выведения пламени из зоны действия фонтана. This method is also expensive, requiring special bulky structures installed around a burning well, synchronized operation of many fire monitors, significant extinguishing agent consumption in the case of explosive exposure to the entire mass of the torch substance, and when moving water or gas-liquid jets up the fountain axis to significant height before the removal of the flame from the fountain.

Указанные недостатки присущи и комбинации этих методов, несмотря на их большую эффективность. The indicated drawbacks are inherent in the combination of these methods, despite their greater effectiveness.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах является способ тушения по патенту РФ N 2039212, хотя прямым прототипом он не может являться. The closest analogue of the proposed method of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells is the extinguishing method according to RF patent N 2039212, although it cannot be a direct prototype.

Способ тушения пожаров фонтана заключается в том, что в зону горения подают выхлопные огнегасящие струи турбореактивных двигателей, которые размещают равномерно по кольцу относительно оси факела, а струи направляют попарно навстречу одна другой под одинаковыми углами относительно факела, обеспечивая соприкосновение снежных струй. Данному способу присущи недостатки, указанные для первого метода тушения горящих фонтанов, а также сложность и громоздкость средств тушения, невозможность полной автоматизации и, как следствие, невозможность ликвидации пожара в начальной его стадии, когда причиняемый ущерб минимален и вероятность повторного возгорания от нагретых конструкций низка. Средства тушения сложны и трудоемки в обслуживании, в доставке и эксплуатации, что затрудняет их использование в удаленных и труднодоступных регионах добычи и разработки нефти и газа. The method of extinguishing fountain fires is that exhaust fire-extinguishing jets of turbojet engines are fed into the combustion zone, which are placed uniformly along the ring relative to the axis of the torch, and the jets are directed in pairs towards one another at equal angles relative to the torch, ensuring contact of the snow jets. This method has the drawbacks indicated for the first method of extinguishing burning fountains, as well as the complexity and cumbersome means of extinguishing, the inability to fully automate and, as a consequence, the inability to eliminate a fire in its initial stage, when the damage caused is minimal and the likelihood of re-ignition from heated structures is low. Extinguishing media are complex and time-consuming to maintain, deliver and operate, making it difficult to use them in remote and inaccessible regions of oil and gas production and development.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков. An object of the invention is to remedy these disadvantages.

Поставленная задача решается созданием способа тушения горящих фонтанов путем подачи в очаг пожара огнетушащего средства со сверхзвуковой скоростью, причем в качестве огнетушащего средства подают поток ингибирующего аэрозоля в количестве, обеспечивающем огнетушащую концентрацию в зоне горения. Количество подаваемого в зону горения аэрозоля определяют из соотношения:

где M_аэр - секундный расход аэрозоля, кг/с;
Co - огнетушащая концентрация аэрозоля для конкретного топлива, выраженная через массу аэрозолеобразующего состав, кг/м³;
M_топл - секундный приход топлива в зону горения (дебит скважин), кг/с;

- соотношение масс кислорода и топлива, участвующих в горении, кг/кг;
Q_инд - кислородный индекс топлива, т.е. предельное минимальное содержание кислорода в воздухе, при котором возможно горение данного топлива,%;
1,293 - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³;
K_и - коэффициент запаса ингибирующего аэрозоля, т.е. коэффициент, учитывающий потери потока аэрозоля, безразмерная величина, зависящая от расстояния до факела, угла встречи струи аэрозоля с факелом и других факторов. Для горящего газового факела при абсолютно точной установке устройств для тушения горящих фонтанов (генераторов ингибирующего аэрозоля) K_и = 1,0, для других случаев K_и = 1,1 ... 1,5.The problem is solved by creating a method of extinguishing burning fountains by supplying a fire extinguishing agent to the fire at a supersonic speed, moreover, a flow of inhibiting aerosol in an amount providing a fire extinguishing concentration in the combustion zone is supplied as a fire extinguishing agent. The amount of aerosol supplied to the combustion zone is determined from the ratio:

where M _aer - second aerosol consumption, kg / s;
Co — extinguishing aerosol concentration for a specific fuel, expressed through the mass of the aerosol forming composition, kg / m ³ ;
M _fuel - second fuel arrival to the combustion zone (well flow rate), kg / s;

- the ratio of the masses of oxygen and fuel involved in combustion, kg / kg;
Q _ind is the oxygen index of the fuel, i.e. maximum minimum oxygen content in the air at which the combustion of a given fuel is possible,%;
1.293 - air density under normal conditions, kg / m ³ ;
K _and - reserve coefficient of inhibitory aerosol, i.e. a coefficient taking into account aerosol flow losses, a dimensionless quantity depending on the distance to the torch, the angle of the aerosol jet and the torch, and other factors. For a burning gas torch with absolutely accurate installation of devices for extinguishing burning fountains (inhibiting aerosol generators) K _and = 1.0, for other cases K _and = 1.1 ... 1.5.

Ингибирующий аэрозоль получают в результате горения аэрозолеобразующего огнетушащего состава (АОС). Поток аэрозоля подают под основание пламенного факела, причем при большой площади поток аэрозоля подают равномерно относительно устья фонтана, по меньшей мере, с четырех сторон. Высокая огнетушащая эффективность ингибирующего аэрозоля позволяет осуществить его подачу в импульсном режиме с длительностью импульса, по меньшей мере, 3 с. Inhibiting aerosol is obtained by burning an aerosol-forming fire extinguishing composition (AOS). The aerosol stream is fed under the base of the flame torch, and with a large area, the aerosol stream is fed evenly relative to the mouth of the fountain from at least four sides. The high fire extinguishing efficiency of the inhibitory aerosol allows its supply in a pulsed mode with a pulse duration of at least 3 s.

В связи с существованием вероятности повторного возгорания фонтана от нагретых конструкций скважины в конце подачи первого (основного) импульса (потока) ингибирующего аэрозоля производят охлаждение окружающих факел конструкций дополнительным охлаждающим средством, например диспергированной в газе охлаждающей жидкостью (например, водой или водными растворами солей), сжиженным газом, например жидким азотом, жидкой двуокисью углерода. Due to the likelihood of re-ignition of the fountain from heated well structures at the end of the first (main) impulse (flow) of the inhibiting aerosol, the surrounding structures are cooled by additional cooling means, for example, coolant dispersed in a gas (for example, water or aqueous solutions of salts), liquefied gas, for example liquid nitrogen, liquid carbon dioxide.

Пример. Расчет массы аэрозолеобразующего состава, необходимой для тушения горящего метана с дебитом 2•10⁶ м³/сутки. Для метана Co = 0,05 кг/м³, плотность ρ = 0,73 кг/м³, Q_инд = 11%,

рассчитывается из уравнения:
CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O

K_и примем равным 1,0.Example. Calculation of the mass of the aerosol forming composition necessary for extinguishing burning methane with a flow rate of 2 • 10 ⁶ m ³ / day. For methane, Co = 0.05 kg / m ³ , density ρ = 0.73 kg / m ³ , Q _ind = 11%,

calculated from the equation:
CH ₄ + 2O ₂ = CO ₂ + 2H ₂ O

K _and assume equal to 1.0.

При длительности импульса 3 секунды получаем заряд массой 78,3 кг.

With a pulse duration of 3 seconds, we get a charge weighing 78.3 kg.

Предлагаемый способ тушения горящих фонтанов реализуется с помощью конкретного устройства. Известные устройства тушения горящих фонтанов путем подавления реакций горения или срыва пламени, как было указано ранее, являются весьма сложными, громоздкими сооружениями, требующими больших усилий и затрат при их обслуживании, эксплуатации. Предлагаемое устройство для осуществления разработанного способа тушения представляет собой, по существу, генератор ингибирующего аэрозоля. The proposed method of extinguishing burning fountains is implemented using a specific device. Known devices for extinguishing burning fountains by suppressing combustion reactions or flame failure, as mentioned earlier, are very complex, cumbersome structures that require great effort and cost in their maintenance, operation. The proposed device for implementing the developed extinguishing method is essentially an inhibitory aerosol generator.

Известно устройство для тушения пожара, содержащее камеру сгорания с твердым зарядом и крышками, воспламенительный узел и заднюю крышку, выполненную в виде сопла Лаваля (пат. РФ 1834669, A 62 C 35/00, опубл. 1993 г.). Однако данное устройство предназначено для пожаротушения в замкнутом помещении, что налагает определенные условия для образования огнетушащего аэрозоля и выхода его через выпускное сопло, а также ограничения на габариты и мощность устройства пожаротушения. Известно также устройство для тушения пожара, включающее корпус, в котором размещены, по меньшей мере, одна твердотопливная шашка из аэрозолеобразующего огнетушащего состава, узел воспламенения и средство в виде сопла для выхода продуктов сгорания огнетушащего состава - аэрозоля (пат. РФ 2008045, A 62 C 3/00, опубл. 1994 г.). Это устройство рассматривается как ближайший аналог изобретения. Однако оно также предназначено для объмного тушения пожаров в сооружениях с замкнутыми объемами (склады, гаражи и т.д.), а сопло для выхода аэрозоля является по существу выпускным отверстием для продуктов сгорания огнетушащего состава. A device for extinguishing a fire containing a combustion chamber with a solid charge and covers, an ignition unit and a back cover made in the form of a Laval nozzle (US Pat. RF 1834669, A 62 C 35/00, publ. 1993). However, this device is intended for fire fighting in a closed room, which imposes certain conditions for the formation of a fire extinguishing aerosol and its exit through the exhaust nozzle, as well as restrictions on the dimensions and power of the fire extinguishing device. A fire extinguishing device is also known, including a housing in which at least one solid propellant bomb from an aerosol-forming extinguishing composition, an ignition unit and means in the form of a nozzle for exiting the combustion products of an extinguishing composition - aerosol are placed (US Pat. RF 2008045, A 62 C 3/00, publ. 1994). This device is considered as the closest analogue of the invention. However, it is also intended for volumetric extinguishing of fires in structures with closed volumes (warehouses, garages, etc.), and the nozzle for the exit of the aerosol is essentially an outlet for combustion products of a fire extinguishing composition.

Предлагаемый способ тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах осуществляется с помощью устройства, содержащего корпус, закрытый в донной части крышкой, в котором размещены, по меньшей мере, одна твердотопливная шашка из аэрозолеобразующего огнетушащего состава, узел воспламенения, решетка для фиксирования шашки и средство для выхода аэрозоля, причем это средство выполнено в виде сопла, обеспечивающего сверхзвуковое истечение аэрозоля, например, в виде сопла Лаваля. Для дополнительного охлаждения за соплом за счет эжектирования (засасывания) воздуха высокоскоростным потоком аэрозоля устройство (генератор) снабжено воздушно-эжекторной насадкой, например, в виде перфорированного металлического цилиндра. The proposed method of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells is carried out using a device containing a housing closed in the bottom by a lid, which contains at least one solid fuel bomb from an aerosol-forming fire extinguishing composition, an ignition unit, a grating for fixing the checkers and means for exiting the aerosol, moreover, this means is made in the form of a nozzle providing supersonic aerosol outflow, for example, in the form of a Laval nozzle. For additional cooling behind the nozzle due to ejection (suction) of air by a high-speed aerosol stream, the device (generator) is equipped with an air-ejector nozzle, for example, in the form of a perforated metal cylinder.

При сверхзвуковом истечении аэрозоля одновременно с увеличением скорости потока снижается температура выходящего аэрозоля. Для обеспечения полноты сгорания аэрозольобразующего состава и полноты выхода аэрозоля сопло генератора рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить рабочее давление в генераторе на уровне 40...60 кгс/см².With supersonic aerosol expiration, the temperature of the exit aerosol decreases simultaneously with an increase in the flow rate. To ensure the completeness of combustion of the aerosol forming composition and the completeness of the aerosol exit, the nozzle of the generator is calculated in such a way as to ensure the operating pressure in the generator at a level of 40 ... 60 kgf / cm ² .

Корпус устройства имеет внутреннюю теплоизоляцию полную или частичную, а узел воспламенения может быть выполнен в любом варианте, например в виде электровоспламенителя, огнепроводного шнура или пиротехнического капсюля-воспламенителя или их комбинации. The housing of the device has an internal thermal insulation, full or partial, and the ignition unit can be made in any embodiment, for example, in the form of an electric igniter, a fire wire or a pyrotechnic igniter capsule, or a combination thereof.

Конструкция предлагаемого устройства-генератора ингибирующего аэрозоля поясняется чертежом, фиг. 1. Устройство содержит металлический корпус 1 с крышкой 2 и шашкой (зарядом) на АОС 3, узел воспламенения 4, решетку 5, сопло 6 для выхода продуктов сгорания (аэрозоля) с воздушно-эжекторной насадкой 7. The design of the proposed inhibitory aerosol generator device is illustrated in the drawing, FIG. 1. The device comprises a metal housing 1 with a cover 2 and a saber (charge) on the AOS 3, an ignition unit 4, a grill 5, a nozzle 6 for the exit of combustion products (aerosol) with an air-ejector nozzle 7.

Устройство работает следующим образом. После срабатывания воспламенителя 4 поджигается шашка 3 из АОС, образующийся ингибирующий аэрозоль, проходя через решетку 5, выходит через сопло 6, снабженное насадкой 7. The device operates as follows. After the igniter 4 is fired, the AOS checker 3 is ignited, the inhibitory aerosol formed, passing through the grate 5, leaves through a nozzle 6 equipped with a nozzle 7.

Аэрозоль образуется при сгорании шашки, обладает пеногасящими свойствами за счет ингибирования цепных реакций горения. Высокая дисперсность аэрозоля достигается в процессе горения аэрозолеобразующего состава. Предлагаемое устройство для тушения горящих фонтанов, реализующее разработанный способ тушения в виде аэрозольного генератора, отличается простотой конструкции, компактностью, высокой огнетушащей способностью, автоматическим режимом работы, а также большой сырьевой базой используемых материалов. The aerosol is formed during the combustion of checkers, has antifoam properties due to the inhibition of chain combustion reactions. High dispersion of the aerosol is achieved during the combustion of the aerosol forming composition. The proposed device for extinguishing burning fountains, which implements the developed extinguishing method in the form of an aerosol generator, is distinguished by its simplicity of design, compactness, high fire extinguishing ability, automatic mode of operation, and also a large raw material base of the materials used.

На основе предлагаемого способа и устройства для тушения горящих фонтанов разработана система тушения горящих факелов. Известна противопожарная система нефтяных скважин (PCT 090/11430A1, E 21 B 35/00, опубл. 1990 г.), предназначенная для пожаротушения на буровой вышке путем впрыска под давлением диоксида углерода, азота, моноаммонийфосфата в струю углеводородов с последующей подачей воды после рассеяния химикатов. Система включает средства обнаружения загорания, основные и дополнительные средства тушения, средства соединения устройств тушения между собой и со средством их инициирования. Эта система выбрана в качестве ближайшего аналога предлагаемой системы. Однако она весьма громоздкая, требует больших расходов огнегасящих средств, а потому очень дорогая и недостаточно эффективная. Based on the proposed method and device for extinguishing burning fountains, a system for extinguishing burning torches has been developed. A well-known fire system for oil wells (PCT 090 / 11430A1, E 21 B 35/00, published in 1990), designed for fire extinguishing on a rig by injection under pressure of carbon dioxide, nitrogen, monoammonium phosphate into a stream of hydrocarbons, followed by water supply after dispersion chemicals. The system includes means for detecting tanning, basic and additional extinguishing means, means for connecting extinguishing devices with each other and with means for initiating them. This system is selected as the closest analogue of the proposed system. However, it is very cumbersome, requires large expenditures of extinguishing agents, and therefore is very expensive and not effective enough.

В предлагаемой системе тушения горящих факелов, включающей средства обнаружения загорания, основные и дополнительные устройства тушения, средство соединения устройств между собой и со средством их инициирования, в качестве основных устройств тушения используются аэрозольные генераторы, например, с соплом Лаваля по п. 7...11 формулы изобретения, причем генераторы располагаются по кругу, по меньшей мере, с четырех сторон симметрично относительно устья фонтана и ориентированы они так, чтобы область пересечения потока аэрозоля из генераторов находились под основанием зоны пламенного горения фонтана. В качестве дополнительных устройств тушения система содержит устройства пожаротушения любого типа, подающие диспергированную в газе охлаждающую жидкость, например воду или водные растворы солей, сжиженные газы, например жидкие азот, диоксид углерода, причем указанные устройства располагаются вокруг устья фонтана поочередно с аэрозольными генераторами и включаются одновременно в конце подачи первого потока аэрозоля, охлаждая окружающие факел конструкции. Кроме того, аэрозольные генераторы в системе группируются, по меньшей мере, по два генератора и включаются одновременно при срабатывании средств их инициирования. Средство соединения устройств тушения между собой и со средством их инициирования выполнено в виде металлической оболочки, например трубы, заключающей в себе электрические и иные связи для инициирования устройств тушения и образующей по периметру круг или иную фигуру с центром симметрии в устье фонтана. Металлическая оболочка позволяет избежать повреждения линии связи во время пожара, а также может служить опорой для крепления генераторов. В последнем случае она дополнительно компенсирует одну из составляющих реактивной силы, возникающей при работе генераторов. Инициирование устройств тушения осуществляется автоматически от извещателей пожара или вручную (диспетчером). In the proposed system for extinguishing burning flames, including means for detecting tanning, main and additional extinguishing devices, means for connecting devices to each other and with means for initiating them, aerosol generators are used as the main extinguishing devices, for example, with a Laval nozzle according to claim 7 ... 11 of the claims, and the generators are arranged in a circle at least on four sides symmetrically with respect to the mouth of the fountain and they are oriented so that the area of intersection of the aerosol flow from the generator in were under the base of the flame zone of the fountain. As additional extinguishing devices, the system contains any type of fire extinguishing devices that supply coolant dispersed in a gas, such as water or aqueous solutions of salts, liquefied gases, such as liquid nitrogen, carbon dioxide, and these devices are located around the mouth of the fountain alternately with aerosol generators and turn on simultaneously at the end of the supply of the first aerosol stream, cooling the structures surrounding the torch. In addition, aerosol generators in the system are grouped by at least two generators and turn on simultaneously when the means of their initiation are triggered. The means of connecting the extinguishing devices with each other and with the means of their initiation is made in the form of a metal shell, for example, a pipe that encloses electrical and other connections to initiate the extinguishing devices and forms a circle or other figure along the perimeter with a center of symmetry at the mouth of the fountain. The metal shell avoids damage to the communication line during a fire, and can also serve as a support for mounting generators. In the latter case, it additionally compensates for one of the components of the reactive force arising from the operation of the generators. Fire extinguishing devices are initiated automatically from fire detectors or manually (by a dispatcher).

Для тушения фонтанов с большой площадью пламенного факела и повышения надежности тушения система имеет одно- двукратный резерв генераторов ингибирующего аэрозоля для обеспечения повторного запуска. При этом углы наклона резервных пар генераторов к горизонту могут отличаться как по отношению к первой (основной) паре, так и между второй и третьей парами, что исключает необходимость установки требуемых углов перед запуском генераторов и упрощает систему тушения. To extinguish fountains with a large flame plume and increase the extinguishing reliability, the system has a one-time reserve of inhibitory aerosol generators to ensure restarting. In this case, the angle of inclination of the reserve pairs of generators to the horizon can differ both in relation to the first (main) pair and between the second and third pairs, which eliminates the need to set the required angles before starting the generators and simplifies the extinguishing system.

Предлагаемая система поясняется чертежами, где на фиг.2 - схема расположения генераторов и устройств тушения с дополнительными охлаждаемыми средствами вокруг устья фонтана в плане и на фиг.3 - схема взаимодействия струй аэрозоля с горящим фонтаном. The proposed system is illustrated by drawings, where in Fig.2 is a layout of generators and extinguishing devices with additional cooling means around the mouth of the fountain in plan and in Fig.3 is a diagram of the interaction of aerosol jets with a burning fountain.

Обозначения на фигурах: 9 - устье фонтана; 10 - пары генераторов ингибирующего аэрозоля; 11 - пары устройств тушения с диспергированной в газе охлаждающей жидкостью; 12 - линии связи генераторов и устройств тушения; 13 - выход к пульту управления; 14 - газожидкостная зона фонтана; 15 - пламенная зона фонтана. Designations in figures: 9 - mouth of the fountain; 10 - pairs of inhibitory aerosol generators; 11 - pairs of extinguishing devices with dispersed coolant in a gas; 12 - communication lines of generators and extinguishing devices; 13 - exit to the control panel; 14 - gas-liquid zone of the fountain; 15 - flame zone of the fountain.

Принцип работы системы: при возникновении загорания на скважине срабатывают извещатели пожара - тепловые, и/или дымовые, и/или спектральные, и/или иные, которые выдают сигнал на пульт управления. Затем через диспетчера вручную или автоматически подается сигнал на запуск генераторов ингибирующего аэрозоля. Одновременно, как минимум с четырех сторон, первые (основные) пары генератора формируют высокоскоростные потоки ингибирующего аэрозоля, которые встречается под пламенной зоной горящего фонтана, захватываются им и перемешиваются в пламенной зоне с реагирующими веществами. Во время работы генератора между газожидкостной (негорящей) и пламенной зонами фонтана создается буферная зона с огнетушащей концентрацией аэрозоля. В этой зоне благодаря активированной поверхности аэрозоля осуществляется обрыв цепных реакций горения и окисления углеводородов. Увеличение этой зоны к концу работы основных генераторов приводит к отрыву зоны пламенных реакций от негорящей массы фонтана и экранированию потока лучистой энергии, способного воспламенить газожидкостную зону. В итоге горение фонтана прекращается, однако существует вероятность повторного возгорания от нагретых конструкций скважины. Эта вероятность тем выше, чем больше времени горел фонтан от момента возгорания до момента тушения. При эксплуатации системы в автоматическом режиме и применении высокочувствительных извещателей пожара эта вероятность очень мала. The principle of the system: when a fire occurs in the well, fire detectors are triggered - thermal, and / or smoke, and / or spectral, and / or others that give a signal to the control panel. Then, through the dispatcher, a signal is sent manually or automatically to start the inhibitory aerosol generators. At the same time, from at least four sides, the first (main) generator pairs form high-speed flows of the inhibiting aerosol, which are found under the flame zone of the burning fountain, are captured by it and mixed in the flame zone with reacting substances. During operation of the generator, a buffer zone with a fire extinguishing aerosol concentration is created between the gas-liquid (non-burning) and flame zones of the fountain. In this zone, due to the activated surface of the aerosol, the chain reactions of combustion and oxidation of hydrocarbons are interrupted. An increase in this zone towards the end of the operation of the main generators leads to the separation of the zone of flame reactions from the non-burning mass of the fountain and the screening of the flux of radiant energy capable of igniting the gas-liquid zone. As a result, the fountain stops burning, however, there is a possibility of re-ignition from heated well structures. This probability is the higher, the longer the fountain burned from the moment of ignition to the time of extinction. When operating the system in automatic mode and using highly sensitive fire detectors, this probability is very small.

Для снижения вероятности повторного возгорания фонтана в конце работы основных генераторов ингибирующего аэрозоля автоматически включаются все устройства тушения диспергированной в газе жидкостью, например, по пат. РФ N 2022582, A 62 C 3/08, которые охлаждают элементы конструкции скважины. To reduce the likelihood of a re-ignition of the fountain, at the end of the operation of the main inhibitory aerosol generators, all the extinguishing devices dispersed in a gas are automatically switched on, for example, according to US Pat. RF N 2022582, A 62 C 3/08, which cool the structural elements of the well.

Включение резервных генераторов ингибирующего аэрозоля может быть осуществлено как вручную (диспетчером), так и автоматически при повторном срабатывании извещателей пожара. The inclusion of backup inhibitory aerosol generators can be carried out either manually (by the dispatcher) or automatically when the fire detectors are again triggered.

Таким образом, предлагаемая система тушения горящих фонтанов компактна, надежна в работе, процесс тушения может быть полностью автоматизирован, она экономична и эффективна как пожаротушащая система. Thus, the proposed extinguishing system of burning fountains is compact, reliable in operation, the extinguishing process can be fully automated, it is economical and effective as a fire extinguishing system.

Claims

1. A method of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells, comprising supplying a fire extinguishing agent to a fire source, characterized in that a flow of inhibitory aerosol obtained by burning an aerosol forming extinguishing composition in an amount providing an extinguishing concentration in the combustion zone is supplied as a fire extinguishing agent moreover, the aerosol stream is supplied at a supersonic speed under the base of the flame torch.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amount supplied to the combustion zone of the aerosol is determined from the ratio

where M _aer - second burning rate, kg / s;
C _o - extinguishing aerosol concentration for a specific fuel, expressed through the mass of the aerosol forming composition, kg / m ² ;
M _topl. - second fuel arrival to the combustion zone, (well flow rate), kg / s;

- the ratio of the masses of oxygen and fuel involved in combustion, kg / kg;
Q _ind. is the oxygen index of the fuel, i.e. maximum minimum oxygen content in the air at which the combustion of a given fuel is possible,%;
1.293 - air density under normal conditions, kg / m ³ ;
K _and - reserve coefficient of inhibitory aerosol, i.e. coefficient taking into account aerosol flow loss.

3. The method according to one of claims 1 and 2, characterized in that, with a large area of the flame torch, the aerosol stream is supplied uniformly relative to the mouth of the fountain from at least four sides.

4. The method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the aerosol stream is supplied in a pulsed mode with a pulse duration of at least 3 s.

5. The method according to one of claims 1 to 4, characterized in that at the end of the supply of the first aerosol stream, the structures surrounding the torch are cooled with additional cooling means.

6. The method according to claim 5, characterized in that as an additional cooling means dispersed in a gas cooling liquid, for example water or aqueous solutions of salts, liquefied gases, such as liquid nitrogen, carbon dioxide.

7. A device for extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells, comprising a housing in which at least one solid propellant bomb from an aerosol-forming extinguishing composition, an ignition assembly, and means for exiting combustion-aerosol products made in the form of a nozzle are placed , characterized in that the casing is closed in the bottom by a lid and has a locking checker grille, and the nozzle provides supersonic aerosol outflow.

8. The device according to claim 7, characterized in that the nozzle providing supersonic aerosol expiration is made in the form of a Laval nozzle.

9. The device according to one of paragraphs.7 and 8, characterized in that it is equipped with an air-ejector nozzle, for example a perforated metal cylinder.

10. The device according to claim 7, characterized in that the housing has an internal thermal insulation, full or partial.

11. The device according to claim 7, characterized in that the ignition unit is made in the form of an electric igniter and / or fire-retardant cord, or a pyrotechnic capsule-igniter with or without a fire-retardant cord.

12. The system for extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells, including means for detecting tanning, main and additional extinguishing devices, a means for connecting the extinguishing devices with each other and with their initiation means, characterized in that it contains aerosol generators as the main extinguishing devices according to claims 7 to 11, which are arranged in a circle at least on four sides symmetrically with respect to the mouth of the fountain with the possibility of supplying an aerosol stream under the base of the flame torch, and in as additional extinguishing devices, it contains fire extinguishing devices of any type, which supply coolant dispersed in a gas, for example water or aqueous solutions of salts, liquefied gases, for example liquid nitrogen, carbon dioxide, and these devices are located around the mouth of the fountain in turn with aerosol generators and are configured to simultaneous inclusion at the end of the supply of the first aerosol stream.

13. The system according to p. 12, characterized in that the aerosol generators in it are grouped by at least two generators and are configured to simultaneously turn on when triggered means of their initiation.

14. The system according to item 12 or 13, characterized in that the means for connecting the extinguishing devices with each other and with the means of their initiation is made in the form of a metal shell, for example, a pipe containing electrical and other connections for initiating the extinguishing devices, and forming perimeter a circle or other figure with a center of symmetry at the mouth of the fountain.