RU2616039C1

RU2616039C1 - Vortical dry powder extinction method of burning blows at gas, oil and gas-and-oil wells

Info

Publication number: RU2616039C1
Application number: RU2015147358A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Забегаев
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-04-12

Abstract

FIELD: fire safety.

SUBSTANCE: method of vortical dry powder extinguishing of burning blows at gas, oil and gas-and-oil wells includes placing on the ground surface of the explosive substance in the form of multiple concentric circular charges along the closed loop, enclosing the jet fire of the well. Lay over the charges by extinguishing powder. Carry out the blowing up of the charge with smaller radius the first, the blowing up of the next charges with a time delay, the delivery of fire extinguishing powder to the combustion area by the impact wave energy and the creation of a vortex ring, moving along the axis of the jet from the bottom to the top. At that, while forming the charge of the smaller radius and laying over it with fire extinguishing powder, as the latest it is used the nanopowder, which at forming the vortex ring generates in the controled area the concentration of nano-powder, sufficient to inhibit the fire and explosion hazard environment within the time required to rise the mentioned vortex ring along the surface of the diffusion jet flame.

EFFECT: increase of fire fighting reliability.

2 tbl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к нанотехнологиям в области противопожарной техники. Заявляемое техническое решение может быть использовано для тушения пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах. В заявляемом техническом решении используется вихревой порошковый способ тушения с применением энергии направленного взрыва для подачи в контролируемую зону огнетушащего порошка, в том числе, в начале тушения - нанопорошка.The invention relates to nanotechnology in the field of fire fighting equipment. The claimed technical solution can be used to extinguish fires that occurred during accidents in gas, oil and gas-oil wells. In the claimed technical solution, a vortex powder extinguishing method is used using the energy of a directed explosion to supply a fire extinguishing powder to a controlled area, including nanopowder at the beginning of an extinguishing.

Установлено, что аварийное фонтанирование до воспламенения может продолжаться несколько суток, в результате вблизи фонтана (скважины) образуется зона загазованности и растекания нефти (загазованность на несколько километров, а разлив - на сотни метров), а если фонтанирование происходит на море, то значительная площадь поверхности воды покрывается нефтью (Тушение газовых и нефтяных фонтанов, mht).It has been established that emergency gushing before ignition can last several days, as a result, near the fountain (well), a gas contamination and oil spreading zone (gas contamination for several kilometers and spill for hundreds of meters) is formed, and if the gushing occurs at sea, then a significant surface area water is covered with oil (Extinguishing gas and oil fountains, mht).

Через 15-30 мин после воспламенения фонтана металлоконструкции в зоне пламени теряют несущую способность, деформируются и загромождают устья. С течением времени от воздействия пламени, воды, нефти или газа может происходить ослабление крепления устьевого оборудования, повреждение скважины может привести к изменению вида фонтанирования, состава струи или дебита.15-30 minutes after ignition of the fountain, the metal structures in the flame zone lose their bearing capacity, deform and clutter their mouths. Over time, the effects of a flame, water, oil, or gas may weaken the wellhead attachment, damage to the well may lead to a change in the type of gushing, the composition of the stream, or flow rate.

В настоящее время тушение пожаров газонефтяных фонтанов осуществляется одним из следующих способов: мощными водяными струями; струями огнетушащих порошков, подаваемых в факел сжатым газом; газо-водяными струями, создаваемыми авиационными турбореактивными двигателями; взрывом мощного сосредоточенного заряда взрывчатого вещества, подвешиваемого вблизи основания факела (Использование импульсных струй жидкости высокой скорости для тушения газовых факелов. Раздел: Методы тушения пожаров газовых фонтанов. Refbzd_ru.mht, с. 3). Эти способы пригодны для тушения пожаров фонтанов с расходом газа до 3-5 млн м в сутки, однако при тушении более мощных горящих фонтанов становятся малоэффективными. Применение этих методов требует привлечения большого количества людей и специальной техники, проведения сложных и дорогостоящих подготовительных работ, наличия больших запасов воды. Поэтому сроки ликвидации аварии на скважине нередко затягиваются на многие недели и месяцы, что приводит к истощению ресурсов месторождения и к угрозе гибели скважины.Currently, extinguishing fires of gas and oil fountains is carried out in one of the following ways: powerful water jets; jets of extinguishing powders supplied to the torch with compressed gas; gas-water jets created by aircraft turbojet engines; the explosion of a powerful concentrated explosive charge suspended near the base of the torch (Use of high-speed pulsed jets of liquid to extinguish gas flares. Section: Fire extinguishing methods for gas fountains. Refbzd_ru.mht, p. 3). These methods are suitable for extinguishing fountain fires with a gas flow rate of up to 3-5 million m per day, however, when extinguishing more powerful burning fountains, they become ineffective. The application of these methods requires the involvement of a large number of people and special equipment, the implementation of complex and expensive preparatory work, the presence of large water reserves. Therefore, the timing of the liquidation of an accident at a well is often delayed for many weeks and months, which leads to depletion of the resources of the field and to the threat of death of the well.

Известно (Тушение газовых и нефтяных фонтанов. Учебные материалы и литература. Глава 6.6., http://www.agps-mipb.ru), что основным параметром фонтанирующей скважины, по которому определяют приемы тушения пожара и расходы огнетушащих средств, является дебит фонтана по нефти или газу. Эквивалентным коэффициентом для пересчета фонтана в чисто газовый или нефтяной принимают 1 м³ нефти=1000 м³ газа. Данные о дебите и составе фонтана устанавливает штаб по ликвидации аварии.It is known (Extinguishing gas and oil fountains. Training materials and literature. Chapter 6.6., Http://www.agps-mipb.ru) that the main parameter of a gushing well, which determines fire extinguishing techniques and the cost of fire extinguishing agents, is the flow rate of the fountain for oil or gas. The equivalent coefficient for converting the fountain to purely gas or oil is 1 m ³ oil = 1000 m ³ gas. Data on the flow rate and composition of the fountain is established by the headquarters for the liquidation of the accident.

Процесс тушения пожара состоит из трех основных этапов, которые включают комплекс тактических действий:The process of extinguishing a fire consists of three main stages, which include a set of tactical actions:

первый этап - охлаждение устьевого оборудования, металлоконструкций вокруг скважин и прилегающей территории; орошение струи фонтана с целью снижения интенсивности теплоизлучения; тушение очагов горения нефти и конденсата вокруг устья скважины; уборка территории от металлоконструкций; создание необходимого запаса воды (2,5-5,0 тыс.м³) и др.;the first stage - cooling of wellhead equipment, metal structures around the wells and the surrounding area; irrigation of a fountain jet in order to reduce the intensity of heat radiation; extinguishing foci of oil and condensate burning around the wellhead; cleaning the territory from metal structures; creation of the necessary water supply (2.5-5.0 thousand m ³ ), etc .;

второй этап - непосредственное тушение фонтана с одновременным продолжением операций первого этапа;the second stage - direct extinguishing of the fountain with the simultaneous continuation of the operations of the first stage;

третий этап - охлаждение устья скважины и орошение струи фонтана после тушения.the third stage is the cooling of the wellhead and irrigation of the fountain stream after the quenching.

Известны способы тушения пожаров газоводяными струями и импульсное порошковое тушение с подачей порошка в зону горения в течение не более 1 с, в том числе на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.Known methods of extinguishing fires with gas-water jets and pulsed powder extinguishing with the supply of powder to the combustion zone for no more than 1 s, including gas, oil and gas-oil wells.

Использование импульсных струй жидкости высокой скорости и газоводяных струй средств пожаротушения, обладающих высокими огнетушащими качествами для ликвидации аварий на газонефтяных фонтанах путем охлаждения, достаточно эффективно, доступно и довольно дешево.The use of pulsed jets of high-speed liquid and gas-water jets of fire extinguishing agents with high fire extinguishing qualities to eliminate accidents at gas and oil fountains by cooling is quite effective, affordable and quite cheap.

В работе (Использование импульсных струй жидкости высокой скорости для тушения газовых факелов. Раздел: Перспективные направления разработки устройств для тушения газовых фонтанов. Refbzd_ru.mht, с. 4-5) отмечено, что для доставки воды к горящему факелу с безопасных дистанций необходимо обеспечить высокие скорости на выходе из устройства тушения. Эта скорость должна учитывать потери при полете струи и обеспечивать необходимую скорость непосредственно перед факелом для преодоления конвективных потоков, а также «срывного» воздействия на факел. Суть «срывного» действия заключается в том, что с увеличением скорости потока равновесное положение фронта пламени сдвигается по потоку. Свежая паровоздушная горючая смесь по мере удаления претерпевает все более сильное разбавление за счет взаимной диффузии со сносящим потоком. Скорость горения такой смеси уменьшается пропорционально степени ее разбавления и при некоторой критической скорости потока, превышающей скорость горения, струя на мгновение прерывается, а пламя отбрасывается вверх и отрывается от нее.It is noted in the work (Using high-speed pulsed jets of liquid for extinguishing gas flames. Section: Prospective directions for developing devices for extinguishing gas fountains. Refbzd_ru.mht, p. 4-5), it is noted that for delivering water to a burning torch from safe distances, it is necessary to ensure high speed exiting the extinguishing device. This speed should take into account losses during the flight of the jet and provide the necessary speed directly in front of the torch to overcome convective flows, as well as "stall" effects on the torch. The essence of the "stall" action is that with an increase in the flow velocity, the equilibrium position of the flame front is shifted along the flow. The fresh vapor-air combustible mixture undergoes more and more dilution as it is removed due to mutual diffusion with the drift stream. The burning rate of such a mixture decreases in proportion to the degree of its dilution, and at a certain critical flow rate exceeding the burning rate, the jet is interrupted for an instant, and the flame is thrown up and detached from it.

Скорость отрыва пламени факела можно оценить по эмпирической формуле:The rate of flame separation can be estimated by the empirical formula:

Vотр=100 3√d,Vout = 100 3√d,

где d - начальный диаметр струи фонтана в метрах.where d is the initial diameter of the jet of the fountain in meters.

Анализ конкретных данных по изменению характера пламени при увеличении скорости горящей струи показывает, что срыв диффузионных пламен происходит в диапазоне скоростей 80-100 м/с. Очевидно, что указанные значения срывных скоростей с расстояний безопасного удаления (110-130 м) могут быть обеспечены при использовании высокоскоростных струй жидкости, генерируемых устройствами, аналогом которых является импульсный водомет.Analysis of specific data on the change in the nature of the flame with increasing speed of the burning jet shows that the breakdown of diffusion flames occurs in the speed range of 80-100 m / s. It is obvious that the indicated values of stall speeds from safe removal distances (110-130 m) can be ensured by using high-speed jets of liquid generated by devices whose analogue is a pulsed water cannon.

Однако использование этих средств пожаротушения без применения необходимых технических решений ограничено температурой окружающей среды, которая должна быть выше 0°С, что удорожает названые средства пожаротушения или практически исключает их использование в силу экономической целесообразности в условиях Арктики и других местах с продолжительным зимним периодом. Поэтому названные средства пожаротушения выбирают, как правило, в зависимости от климатических условий расположения газонефтяных фонтанов.However, the use of these fire extinguishing means without the use of the necessary technical solutions is limited by the ambient temperature, which should be higher than 0 ° С, which increases the cost of the mentioned fire extinguishing means or practically excludes their use due to economic feasibility in the Arctic and other places with a long winter period. Therefore, the mentioned fire extinguishing agents are chosen, as a rule, depending on the climatic conditions of the location of gas and oil fountains.

В работе (Использование импульсных струй жидкости высокой скорости для тушения газовых факелов. Раздел: Теоретический расчет основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов. Раздел: Современные способы тушения газовых фонтанов. Refbzd_ru.mht, с. 4) описаны пневматические порошковые пламеподавители ППП-200, которые применяются при тушении пожара фонтанов большой мощности. Тушение пожара осуществляется за счет воздействия на горящий факел распыленного порошка, выброс которого осуществляется за счет энергии сжатого воздуха. В зоне горения фонтана в течение короткого времени (1…2 с) импульсно создается огнетушащая концентрация порошка путем направленного залпового выброса установкой.In (The use of high-speed pulsed liquid jets to extinguish gas flames. Section: Theoretical calculation of the main parameters of combustion and extinguishing fires of gas fountains. Section: Modern methods of extinguishing gas fountains. Refbzd_ru.mht, p. 4) pneumatic powder suppressors PPP-200 are described that are used to extinguish a fire of high power fountains. The fire is extinguished by exposing the burning torch to atomized powder, the emission of which is due to the energy of compressed air. For a short time (1 ... 2 s), a fire extinguishing powder concentration is pulsed in the combustion zone of the fountain by means of a directed salvo ejection by the installation.

Подобный принцип реализуется и в установках на базе танковых шасси Т-62 Им-пульс-1, Импульс-2, Импульс-3, а также Импульс-Шторм. Машины имеют 50 стволов (Импульс-1 - 40 стволов), в каждый из которых заряжается по 30 кг порошка. Установка Импульс-Шторм способна доставить в очаг пожара за 4 секунды 1,5 тонны огнетушащего порошка. Это позволяет создать мощное огнетушащее воздействие сразу и одновременно по всей площади или объему. Основным отличием данной установки является мощное ударное воздействие на очаг пожара совместно с огнетушащими эффектами, производимыми специальными порошковыми составами.A similar principle is implemented in installations based on the tank chassis of the T-62 Im-Pulse-1, Impulse-2, Impulse-3, as well as Impulse-Storm. The machines have 50 barrels (Impulse-1 - 40 barrels), each of which is charged with 30 kg of powder. The Impulse-Storm installation is capable of delivering 1.5 tons of fire extinguishing powder to the fire in 4 seconds. This allows you to create a powerful fire extinguishing effect immediately and simultaneously over the entire area or volume. The main difference of this installation is a powerful impact on the fire along with fire extinguishing effects produced by special powder compositions.

Нередко используется метод подрыва заряда взрывчатого вещества, который генерирует ударную волну большой скорости (до 1000 м/с). Заряд взрывчатого вещества подается к устью скважины либо по стальному тросу, перекинутому через блоки, подвешенные на специальных опорах, либо на тележке с укосиной по рельсовым путям, проложенным к устью скважины. Главными недостатками этого метода является его высокая опасность, большой объем и сложность подготовительных работ, а также необходимость в большом количестве взрывчатого вещества (100-1000 кг).Often the explosive charge detonation method is used, which generates a shock wave of high speed (up to 1000 m / s). An explosive charge is supplied to the wellhead either along a steel cable thrown through blocks suspended on special supports, or on a trolley with a jib along rail tracks laid to the wellhead. The main disadvantages of this method are its high danger, the large volume and complexity of preparatory work, as well as the need for a large amount of explosive (100-1000 kg).

Известен способ тушения пожаров (Патент RU №2008048, кл. А62С 3/02, А62С 19/00, опубл. 10.05.2002), заключающийся в подавлении процессов горения воздействием на очаг пожара направленной скоростной струей пожаротушащего аэрозоля, образующейся при метании, воспламенении и сгорании в полете по меньшей мере одной твердой, жидкой или загущенной аэрозольгенерирующей композиции, содержащей в своем составе горючее, окислитель и/или охладитель, при этом пожаротушащий аэрозоль, достигая очага пожара, обволакивает зону горения, вступает в контакт с пламенем, одновременно оказывая сдувающее (на пламя) и ингибирующее действие на физико-химические процессы горения, приводя к тушению или локализации пожара, причем применяются аэрозольгенерирующие композиции одного или различного составов, или смесь жидкой или загущенной аэрозольгенерирующей композиции или с пожаротушащими порошками, или с водой, или с водными растворами солей, или с объемно-детонирующей смесью, в том числе смесью компонентов различной плотности, или их смеси, при различном порядке их размещения при метании и воспламенении в полете, при этом воспламенение и горение композиции или композиций с образованием направленной аэрозольной струи происходит в полете, и/или над горящим объектом, и/или внутри горящего объекта.A known method of extinguishing fires (Patent RU No.2008048, class A62C 3/02, A62C 19/00, publ. 05/10/2002), which consists in suppressing the combustion processes by exposing the fire to a directed high-speed jet of fire extinguishing aerosol generated during throwing, ignition and the combustion in flight of at least one solid, liquid or thickened aerosol generating composition containing fuel, an oxidizing agent and / or a cooler, the fire extinguishing aerosol reaching the fire source enveloping the combustion zone, coming into contact with the flame, one having a blowing effect (on a flame) and an inhibitory effect on the physicochemical combustion processes, leading to the extinguishing or localization of a fire, aerosol generating compositions of one or various compositions or a mixture of liquid or thickened aerosol generating composition or with fire extinguishing powders, or with water, or with aqueous solutions of salts, or with a volume-detonating mixture, including a mixture of components of different densities, or their mixture, with a different order of their placement during throwing and ignition in flight, When this ignition and combustion of the composition or compositions to form a directed spray jet takes place in flight, and / or above the burning object and / or inside a burning object.

Причем по указанным ранее способам предусмотрено проводить расчетное количество одновременных или последовательных метаний (пусков) средства, обеспечивая создание в объеме, где происходит пожар, или над горящим объектом необходимой тушащей концентрации пожаротушащего аэрозоля.Moreover, according to the methods indicated above, it is provided to carry out the estimated number of simultaneous or sequential throwing (launches) of the means, ensuring the creation in the volume where the fire occurs, or over the burning object of the necessary extinguishing concentration of the extinguishing aerosol.

Однако, как было отмечено ранее, при тушении пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, срыв диффузионных пламен происходит в диапазоне скоростей 80-100 м/с. Для достижения таких скоростей необходимо создание мощных генераторов аэрозоля.However, as noted earlier, when extinguishing fires that occurred during accidents in gas, oil and gas-oil wells, the diffusion of flames breaks down in a speed range of 80-100 m / s. To achieve such speeds, it is necessary to create powerful aerosol generators.

В то же время из уровня техники известен (Теоретический расчет основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов. Раздел: Методы тушения пожаров газовых фонтанов, www.refbzd.ru, с. 3) пример создания вихрепорошкового способа тушения пожаров газовых фонтанов практически любой возможной мощности.At the same time, it is known from the prior art (Theoretical calculation of the basic parameters of burning and extinguishing fires of gas fountains. Section: Methods of extinguishing fires of gas fountains, www.refbzd.ru, p. 3) an example of the creation of a vortex-powder method of extinguishing fires of gas fountains of almost any possible power .

Сущность этого способа заключается в следующем. У основания факела, который при пожаре на скважине достигает высоты 80-100 м, с максимальным диаметром 10-15 м, создается вихревое кольцо, движущееся вдоль оси факела снизу вверх. При таком движении "атмосфера" вихревого кольца сдувает пламя и пожар прекращается. Такие вихревые кольца получают с помощью взрыва небольших зарядов взрывчатого вещества в баке соответствующего диаметра.The essence of this method is as follows. At the base of the torch, which reaches a height of 80-100 m with a maximum diameter of 10-15 m during a fire in the well, a vortex ring is created moving along the torch axis from bottom to top. With this movement, the "atmosphere" of the vortex ring blows off the flame and the fire stops. Such vortex rings are obtained by exploding small explosive charges in a tank of the appropriate diameter.

С практической точки зрения более привлекательны для тушения пожаров на скважине сравнительно низкоскоростные, так называемые всплывающие вихревые кольца, которые образуются при подъеме компактного облака легкого газа в атмосфере. Такие вихри образуются при взрыве зарядов взрывчатого вещества без применения специальных устройств и конструкций. При этом, однако, необходимо ликвидировать проскок пламени через вихревое кольцо. Этого можно достичь, используя способность вихревого кольца переносить распыленную примесь. Если в момент образования вихревого кольца заполнить его огнетушащим порошком, то такое вихревое кольцо даже при относительно небольшой скорости будет сдувать пламя факела.From a practical point of view, relatively low-speed so-called pop-up vortex rings, which are formed when a compact cloud of light gas in the atmosphere rises, are more attractive for extinguishing fires in a well. Such vortices are formed during the explosion of explosive charges without the use of special devices and structures. In this case, however, it is necessary to eliminate the leakage of flame through the vortex ring. This can be achieved using the ability of the vortex ring to carry the atomized impurity. If at the moment of the formation of the vortex ring fill it with fire extinguishing powder, then such a vortex ring, even at a relatively low speed, will blow off the flame of the torch.

Однако применение при тушении пожаров газовых фонтанов с помощью воздушных кольцевых вихрей из нанопорошка в указанном техническом решении не предусмотрено.However, the use of gas fountains when extinguishing fires using air ring vortices from nanopowders is not provided for in this technical solution.

Известно применение импульсного порошкового тушения, которое реализуется в пожаротушащих установках, смонтированных на передвижном средстве (Патент RU №2008048, кл. А62С 27/00, опубл. 27.02.1994, Патент RU №2008048, кл. А62С 27/00, опубл. 20.11.1998.). Принцип работы этих установок основан на дистанционной подаче порошка.The use of pulsed powder fire extinguishing is known, which is implemented in fire extinguishing installations mounted on a mobile vehicle (Patent RU No.2008048, class A62C 27/00, publ. 02.27.1994, Patent RU No.2008048, class A62C 27/00, publ. 20.11 .1998.). The principle of operation of these plants is based on the remote supply of powder.

Недостатком импульсного порошкового тушения является невозможность одновременной импульсной подачи большой массы огнетушащего порошка. Масса 200 кг является предельной, поэтому передвижные импульсные порошковые установки могут использоваться только для тушения слабых фонтанов с дебитом до 3 тыс.т/сутки по нефти или до 3 млн. м³/сутки по газу.The disadvantage of pulsed powder extinguishing is the impossibility of simultaneous pulsed supply of a large mass of extinguishing powder. The weight of 200 kg is extreme, therefore, mobile pulsed powder plants can only be used to extinguish weak fountains with a flow rate of up to 3 thousand tons / day for oil or up to 3 million m ³ / day for gas.

Из-за неполного охлаждения огнетушащим порошком фонтанной арматуры и окружающей среды возможно повторное возгорание фонтана после его тушения, то есть надежность гарантированного тушения пожаров на газовых, нефтяных или газонефтяных скважинах только огнетушащим порошком невысокая.Due to the incomplete cooling of the fountain fittings and the environment with fire extinguishing powder, the fountain may re-ignite after it has been extinguished, that is, the reliability of guaranteed fire extinguishing in gas, oil or gas and oil wells only by low fire extinguishing powder.

Известен способ тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах (Патент RU №2050865, кл. А62С 2/00, опубл. 27.12.1995). Сущность способа заключается в том, что при тушении пожаров фонтанов, возникающих при разработке газовых, нефтяных и газонефтяных скважин в процессе бурения или эксплуатации осуществляют подачу в факел пламени жидкого азота и порошкового состава, при этом жидкий азот подают под срез фронта пламени с расходом 1 кг/м³ газа до момента максимального подъема фронта, после чего вводят вышеуказанную зону порошковый состав из расчета 4-12 кг/млн. м³ дебита фонтана.A known method of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells (Patent RU No. 2050865, class A62C 2/00, publ. 12/27/1995). The essence of the method lies in the fact that when extinguishing fires of fountains that arise during the development of gas, oil and gas-oil wells during drilling or operation, liquid nitrogen and a powder composition are supplied to the flame, while liquid nitrogen is supplied under a flame front cut with a flow rate of 1 kg / m ^{3 of} gas until the front rises maximally, after which the above-mentioned zone is injected with a powder composition at the rate of 4-12 kg / mln. m ³ flow rate of the fountain.

В результате действия механизма разбавления (азот-негорючий газ) и охлаждения скорость распространения пламени по газовоздушной смеси уменьшается, что приводит к дестабилизации горения, и пламя поднимается над устьем скважины на высоту 10-15 м. Пламя факела фонтана становится менее устойчивым к срыву, чем при свободном горении. Затем импульсно вводят (через 1-2 с после подачи азота) под нижнюю кромку фронта пламени огнетушащий порошок из расчета 4-12 кг порошка/млн. м³/сут сгорающего газа.As a result of the dilution mechanism (nitrogen-non-combustible gas) and cooling, the flame propagation velocity through the gas-air mixture decreases, which leads to destabilization of combustion, and the flame rises above the wellhead to a height of 10-15 m. The fountain flame becomes less resistant to stall than with free burning. Then, a fire extinguishing powder is injected (1-2 seconds after the nitrogen supply) under the lower edge of the flame front at the rate of 4-12 kg of powder / million. m ³ / day of burning gas.

Однако при эксплуатации скважин сохранение в дежурном режиме жидкого азота в охлажденном состоянии (с температурой 80-100°K) в течение длительного времени весьма проблематично и экономически нецелесообразно.However, during well operation, maintaining liquid nitrogen in standby mode in a cooled state (with a temperature of 80-100 ° K) for a long time is very problematic and economically inexpedient.

Известен способ тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах (Патент RU №2456433, кл. Е21В 35/00 (2006.01), А62С 3/00 (2006.01), опубл. 20.07.2012). Сущность данного технического решения заключается в тушении пожаров фонтанов на скважинах газоводяными струями, образованными подачей воды в струю выхлопных газов авиационного турбореактивного двигателя, смонтированного на передвижном средстве, включает первоначальное охлаждение фонтанной арматуры, отсечку горящего фонтана от основания скважины и дальнейшее тушение фонтана. При этом одновременно с продолжением тушения фонтана газоводяными струями дополнительно осуществляют подачу в импульсном режиме огнетушащего порошка в зону фонтана над газоводяными струями. Подачу огнетушащего порошка осуществляют с той же позиции передвижного средства и в том же направлении, что и подачу газоводяных струй.A known method of extinguishing fires of fountains in gas, oil and gas-oil wells (Patent RU No. 2456433, CL ЕВВ 35/00 (2006.01), А62С 3/00 (2006.01), publ. 20.07.2012). The essence of this technical solution is to extinguish fountain fires in wells with gas-water jets formed by supplying water to the exhaust gas jet of an aircraft turbojet engine mounted on a mobile vehicle, includes initial cooling of the fountain fittings, cutting off the burning fountain from the base of the well, and further extinguishing the fountain. At the same time, along with the continuation of the fountain quenching by gas-water jets, an additional extinguishing powder is supplied in a pulsed mode to the fountain zone above the gas-water jets. The extinguishing powder is supplied from the same position of the vehicle and in the same direction as the supply of gas-water jets.

Однако указанный способ не предусматривает вихревой способ подачи огнетушащего порошка, выполненного в виде нанопорошка, который является по мнению автора изобретения, наиболее эффективным порошковым огнетушащим средством для тушения пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.However, this method does not provide a vortex method of supplying a fire extinguishing powder made in the form of nanopowder, which, according to the author of the invention, is the most effective fire extinguishing powder for extinguishing fires caused by accidents in gas, oil and gas-oil wells.

Известен вихрепорошковый способ тушения пожаров газовых фонтанов практически любой возможной мощности, разработаннный в Институте гидродинамики Сибирского отделения Российской академии наук совместно с работниками пожарной службы (Б.А. Луговцов «Взрыв тушит пожар», http://www.t-z-n.ru/prenevid/docs/intexplosion.pdf). Сущность этого способа заключается в следующем. У основания факела, который при пожаре на скважине достигает высоты 80-100 м, с максимальным диаметром 10-15 м, создается вихревое кольцо, движущееся вдоль оси факела снизу вверх. При таком движении "атмосфера" вихревого кольца сдувает пламя и пожар прекращается. Такие вихревые кольца получают с помощью взрыва небольших зарядов взрывчатого вещества в баке соответствующего диаметра.There is a known vortex-powder method of extinguishing fires of gas fountains of almost any possible capacity, developed at the Institute of Hydrodynamics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences together with employees of the fire department (B. A. Lugovtsov “Explosion extinguishes a fire”, http://www.tzn.ru/prenevid/ docs / intexplosion.pdf). The essence of this method is as follows. At the base of the torch, which reaches a height of 80-100 m with a maximum diameter of 10-15 m during a fire in the well, a vortex ring is created moving along the torch axis from bottom to top. With this movement, the "atmosphere" of the vortex ring blows off the flame and the fire stops. Such vortex rings are obtained by exploding small explosive charges in a tank of the appropriate diameter.

Однако вопрос тушения пожаров газовых фонтанов с помощью нанопорошков в этой работе не рассматривался.However, the issue of extinguishing fires of gas fountains using nanopowders was not considered in this work.

Известен способ тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах (Патент RU №895174, кл. Е21В 35/00, опубл. 10.02.1996), принятый за прототип заявляемого способа. Для осуществления этого способа заряд взрывчатого вещества размещают на поверхности земли, раскладывают несколько концентричных кольцевых зарядов, заряды взрывают с задержкой по времени, причем заряд меньшего радиуса взрывают первым, взрывчатое вещество обкладывают слоем огнетушащего порошка.A known method of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells (Patent RU No. 895174, CL ЕВВ 35/00, publ. 02/10/1996), adopted as a prototype of the proposed method. To implement this method, the explosive charge is placed on the surface of the earth, several concentric ring charges are laid out, the charges are blown up with a delay in time, and the charge of a smaller radius is blown first, the explosive is surrounded by a layer of extinguishing powder.

Согласно описанию изобретения тушение осуществляется за счет гидродинамического воздействия на пламя поднимающимся вдоль оси фонтана грибовидным воздушным облаком, масса которого мала, то и для его образования не требуется больших затрат энергии. Поэтому требуется небольшое количество взрывчатого вещества.According to the description of the invention, quenching is carried out due to the hydrodynamic effect on the flame of a mushroom-shaped cloud rising up along the axis of the fountain, whose mass is small, then it does not require large expenditures of energy for its formation. Therefore, a small amount of explosive is required.

Располагая несколько кольцевых зарядов концентрично со скважиной и подрывая их одновременно или последовательно, причем заряд меньшего радиуса подрывается первым, можно создать мощный газовый поток вдоль всего горящего фонтана, и увеличить, таким образом, надежность его тушения.Having several ring charges concentrically with the well and undermining them simultaneously or sequentially, with the charge of a smaller radius being undermined first, you can create a powerful gas stream along the entire burning fountain, and thus increase the reliability of its quenching.

Обкладывая взрывчатое вещество слоем огнетушащего порошка, тушение факела осуществляется совместным воздействием всплывающего грибовидного облака, содержащего огнетушащий порошок, и импульсных струй огнетушащего порошка.Encircling an explosive with a layer of fire extinguishing powder, quenching is carried out by the combined action of a pop-up mushroom cloud containing fire extinguishing powder and pulsed jets of fire extinguishing powder.

Причем образующееся ниже уровня пламени вихревое кольцо разделяет горящий выше него факел от фонтанирующего топлива и при своем движении вдоль фонтана сдвигает фронт горения к вершине факела до полного срыва пламени.Moreover, the vortex ring formed below the flame level separates the torch burning above it from the gushing fuel and, when moving along the fountain, shifts the combustion front to the top of the torch until the flame breaks down.

Однако указанный способ не предусматривает применение огнетушащего порошка, выполненного в виде нанопорошка, для тушения пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.However, this method does not provide for the use of fire extinguishing powder, made in the form of nanopowder, to extinguish fires caused by accidents in gas, oil and gas-oil wells.

В заявляемом техническом решении при создании вихревого кольца из нанопорошка интенсифицируется процесс ингибирования пожаровзрывоопасной среды, за счет того, что атомы на поверхности частиц нанопорошка находятся в особенном состоянии: они более активны и всегда готовы вступить в какое-нибудь взаимодействие, именно поэтому нанопорошки часто применяют в качестве катализаторов.In the claimed technical solution, when creating a vortex ring from a nanopowder, the process of inhibiting a fire and explosion hazardous medium is intensified due to the fact that the atoms on the surface of the nanopowder particles are in a special state: they are more active and are always ready to enter into some kind of interaction, which is why nanopowders are often used in as catalysts.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности средств борьбы с пожарами, возникшими при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, за счет применения огнетушащего порошка, выполненного в виде нанопорошка, обладающего повышенной ингибирующей способностью по сравнению с обычным огнетушащим порошком.The objective of the invention is to increase the effectiveness of fire fighting agents that have occurred during accidents in gas, oil and gas-oil wells, due to the use of fire extinguishing powder, made in the form of nanopowder, which has an increased inhibitory ability compared to conventional fire extinguishing powder.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе вихревого порошкового тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, включающем размещение на поверхности земли взрывчатого вещества в виде нескольких концентричных кольцевых зарядов по замкнутому контуру, охватывающему горящий факел скважины, обкладывание их огнетушащим порошком, подрыв заряда меньшего радиуса первым, подрыв следующих зарядов с задержкой по времени, доставку огнетушащего порошка в зону горения с помощью энергии ударной волны и создание вихревого кольца, движущегося вдоль оси факела снизу вверх, при формировании заряда меньшего радиуса и обкладывании его огнетушащим порошком в качестве последнего используют нанопорошок, который при образовании вихревого кольца создает в контролируемой зоне концентрацию нанопорошка, достаточную для ингибирования пожаровзрывоопасной среды в течение времени, необходимого для продвижения названного вихревого кольца вдоль поверхности диффузионного пламени факела.The essence of the proposed method lies in the fact that in the method of vortex powder quenching of burning fountains in gas, oil and gas-oil wells, including placing explosive on the surface of the earth in the form of several concentric annular charges in a closed loop covering the burning torch of the well, encasing them with a fire extinguishing powder, undermining the charge of a smaller radius first, undermining the following charges with a time delay, delivering the extinguishing powder to the combustion zone using the energy of the shock wave and building a vortex ring moving along the axis of the torch from bottom to top, when forming a charge of a smaller radius and encasing it with fire extinguishing powder, nanopowder is used as the latter, which, when a vortex ring is formed, creates in the controlled zone a concentration of nanopowder sufficient to inhibit the fire and explosion hazard environment for the time required advancing the said vortex ring along the surface of the diffusion flame of the torch.

Технический эффект, реализуемый заявляемым способом тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, обуславливается следующим.The technical effect realized by the claimed method of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells is determined by the following.

Использование нанопорошка при формировании заряда меньшего радиуса и обкладывании взрывчатого вещества указанным порошковым огнетушащим средством позволяет значительно повысить эффективность объемного пожаротушения за счет его огромной удельной поверхности, а значит и избыточной поверхностной энергии нанопорошка (Нанопорошки. Назначение, свойства, производство. Нанотехнологии.mht).The use of nanopowder in the formation of a charge of a smaller radius and encasing an explosive with the indicated extinguishing powder allows to significantly increase the efficiency of volumetric fire extinguishing due to its huge specific surface area, and hence the excess surface energy of nanopowder (Nanopowders. Purpose, properties, production. Nanotechnology.mht).

Отсюда можно сделать вывод, что нанопорошки самым активным образом влияют на процесс ингибирования химических реакций в зоне горения, и чем меньше будет размер частиц нанопорошка, тем активнее будет происходить этот процесс.From this we can conclude that nanopowders most actively affect the process of inhibiting chemical reactions in the combustion zone, and the smaller the particle size of the nanopowder, the more actively this process will occur.

Создание вихревого кольца из нанопорошка, движущегося вдоль граничной поверхности диффузионного пламени факела с помощью энергии ударной волны, позволяет:The creation of a vortex ring from nanopowder, moving along the boundary surface of the diffusion flame of the torch using the energy of the shock wave, allows you to:

- повысить ингибирующее действие порошков при объемном тушении в случае возникновения аварий на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.- increase the inhibitory effect of powders during volume quenching in the event of accidents in gas, oil and gas-oil wells.

- создать в контролируемой зоне концентрацию нанопорошка, достаточную для ингибирования пожаровзрывоопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени.- create in the controlled area a concentration of nanopowder sufficient to inhibit the fire and explosion hazardous environment for the time necessary to suppress the flame.

В техническом решении (Патент RU №895174, кл. Е21В 35/00, опубл. 10.02.1996), принятом за прототип, образующееся ниже уровня пламени вихревое кольцо разделяет горящий выше него факел от фонтанирующего топлива и при своем движении вдоль фонтана сдвигает фронт горения к вершине факела до полного срыва пламени.In the technical solution (Patent RU No. 895174, class ЕВВ 35/00, publ. 02/10/1996) adopted as a prototype, a vortex ring formed below the flame level separates the torch burning above it from gushing fuel and, when moving along the fountain, shifts the combustion front to the top of the torch until the flame breaks down.

В этом случае, как следует из работы (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. -М.: издательство «Химия», 1979, с. 113, Раздел: Механизм огнетушащего действия порошков), наблюдаются следующие процессы:In this case, as follows from the work (A.N. Baratov, E.N. Ivanov, Fire extinguishing at enterprises of the chemical and oil refining industries. 2nd edition, revised. -M.: Khimiya Publishing House, 1979, p. 113, Section: The mechanism of extinguishing action of powders), the following processes are observed:

разбавления горючей среды газообразными продуктами разложения порошка или порошкового облаком;dilution of the combustible medium with gaseous products of decomposition of the powder or powder cloud;

охлаждения зоны горения;cooling of the combustion zone;

возникновения эффекта огнепреграждения, обусловленный прохождением пламени через узкие каналы между частицами порошкаthe occurrence of the flame retardation effect due to the passage of the flame through the narrow channels between the powder particles

ингибирования химических реакций, который в данном случае, по мнению автора изобретения, не является доминирующим.inhibition of chemical reactions, which in this case, according to the author of the invention, is not dominant.

В заявляемом техническом решении одновременно с «выдавливанием» фронта горения к вершине факела наблюдается интенсивное ингибирования химических реакций в зоне горения, причем этот процесс, по мнению автора изобретения, доминирует над всеми остальными процессами во время тушения, отмеченными ранее. Это позволяет повысить надежность процесса тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, практически исключая «проскок» пламени через вихревое кольцо, образованное из нанопорошка.In the claimed technical solution, along with the “extrusion” of the combustion front to the top of the torch, intense inhibition of chemical reactions in the combustion zone is observed, and this process, according to the author of the invention, dominates all other processes during extinguishing noted earlier. This allows you to increase the reliability of the process of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells, virtually eliminating the "breakthrough" of the flame through a vortex ring formed from nanopowder.

Известно (Нанопорошки. mht), что нанопорошки обладают огромной удельной поверхностью, а значит и избыточной поверхностной энергией. Атомы на поверхности частиц находятся в особенном состоянии: они более активны и всегда готовы вступить в какое-нибудь взаимодействие. Поэтому применение нанопорошков в качестве огнетушащего порошкового средства, по мнению автора изобретения, является наиболее перспективным ингибирующим средством при объемном тушении на пожаро- и взрывоопасных объектах.It is known (Nanopowders. Mht) that nanopowders have a huge specific surface area, and hence excess surface energy. Atoms on the surface of particles are in a special state: they are more active and are always ready to enter into some kind of interaction. Therefore, the use of nanopowders as a fire extinguishing powder, in the opinion of the author of the invention, is the most promising inhibitory agent in bulk extinguishing at fire and explosive facilities.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают критерию «новизна».Thus, the distinguishing features of the proposed technical solution are new and meet the criterion of "novelty."

При определении соответствия отличительных признаков предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень» был проанализирован уровень техники и, в частности, известные способы и устройства, относящиеся к противопожарной технике для тушения пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, а также технические решения, связанные с пожаротушением с использованием наноразмерных огнетушащих порошков.In determining the compliance of the distinguishing features of the invention with the criterion of "inventive step", the prior art and, in particular, the known methods and devices related to fire fighting equipment for fighting fires that occurred during accidents in gas, oil and gas-oil wells, as well as technical solutions, associated with fire extinguishing using nanosized extinguishing powders.

Известно (Патент RU, №2465027, A62D 1/00 (2006.01), опубл. 27.10.2012), что ингибирующая горение способность порошков на основе минеральных солей, содержащих в качестве катионов щелочные металлы, обусловлена наличием у этих катионов низких значений ионизационного потенциала. В таблице 1 приведены значения ионизационных потенциалов веществ, входящих в различные группы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева (см. Большая советская энциклопедия, т. 27, с. 265 и далее).It is known (Patent RU, No. 2465027, A62D 1/00 (2006.01), publ. 10.27.2012) that the flame retardant ability of powders based on mineral salts containing alkali metals as cations is due to the low ionization potential of these cations. Table 1 shows the values of the ionization potentials of substances in various groups of the Periodic system of elements Mendeleev (see. Great Soviet Encyclopedia, vol. 27, p. 265 onwards).

Из этих данных видно, что наименьшим ионизационным потенциалом и, соответственно, наибольшей ингибирующей способностью обладают именно щелочные металлы, а из них - цезий (Cs).From these data it is seen that it is alkali metals that possess the lowest ionization potential and, accordingly, the greatest inhibitory ability, and cesium (Cs) of them.

В работе (Birchall. Y. Comb / a Flame, 1970, v. 8, 257) приведены данные по исследованиям тушащего действия различных солей на диффузионное пламя городского газа. В результате чего было установлено, что наиболее эффективное действие из всех исследованных солей на диффузионное пламя оказывали соли щелочных металлов.The work (Birchall. Y. Comb / a Flame, 1970, v. 8, 257) presents data on studies of the extinguishing effect of various salts on the diffusion flame of a city gas. As a result, it was found that the most effective effect of all the salts studied on the diffusion flame was exerted by alkali metal salts.

Высокая ингибирующая способность солей щелочных металлов иллюстрируется значениями коэффициентов гетерогенной рекомбинации атомов водорода (γ_н) и кислорода (γ₀) на поверхностях различных солей, приведенными в таблице 2. Эти данные получены экспериментально методом электронного парамагнитного резонанса (см. монографию А.Н. Баратова, А.П. Вогмана «Огнетушащие порошковые составы», М., Стройиздат, 1982, с. 66).The high inhibitory ability of alkali metal salts is illustrated by the values of the heterogeneous recombination coefficients of hydrogen atoms (γ _n ) and oxygen (γ ₀ ) on the surfaces of various salts, shown in table 2. These data were obtained experimentally by electron paramagnetic resonance (see monograph by A. N. Baratov , A. P. Wogman “Fire extinguishing powder compositions”, M., Stroyizdat, 1982, p. 66).

Из таблицы видно, что в качестве конкретных огнегасящих веществ, которые можно использовать в виде нанопорошка, наиболее эффективными являются две последние соли щелочных металлов: сульфата калия (K₂SO₄) и сульфату цезия (Cs₂SO₄), обладающие наибольшим значением коэффициентов рекомбинации атомарных частиц водорода и кислорода, являющихся активными центрами цепных реакций при горении. При этом предпочтение должно быть отдано сульфат цезия (CS₂SO₄). Несмотря на более высокую стоимость нанопорошка из солей цезия, его применение компенсируется значительно меньшим, чем других нанопорошков из щелочных металлов, расходом этих солей при тушении пожаров.The table shows that as specific extinguishing agents that can be used in the form of nanopowders, the last two alkali metal salts are most effective: potassium sulfate (K ₂ SO ₄ ) and cesium sulfate (Cs ₂ SO ₄ ), which have the highest recombination coefficients atomic particles of hydrogen and oxygen, which are the active centers of chain reactions during combustion. In this case, preference should be given to cesium sulfate (CS ₂ SO ₄ ). Despite the higher cost of the nanopowder from cesium salts, its use is compensated by a significantly lower consumption of these salts than other alkali metal nanopowders during fire fighting.

Согласно опытным данным (Патент RU, №2465027, A62D 1/00 (2006.01), опубл. 27.10.2012) огнетушащая способность сульфата цезия при тушении пожаров классов В1 и В2 составляет 0,24 кг/м², то есть он примерно в 5-6 раз более эффективен, чем порошок ПСБ-3 (1,5 кг/м²).According to experimental data (Patent RU, No. 2465027, A62D 1/00 (2006.01), publ. 10/27/2012) the fire extinguishing ability of cesium sulfate when fighting fires of classes B1 and B2 is 0.24 kg / m ² , that is, it is about 5 -6 times more effective than PSB-3 powder (1.5 kg / m ² ).

Однако приведенные ранее технические решения не предусматривают при тушении пожара создание вихревого кольца из нанопорошка, движущегося вдоль оси факела снизу вверх с помощью энергии ударной волны.However, the technical solutions given earlier do not provide for extinguishing a fire by creating a vortex ring of nanopowder moving along the torch axis from bottom to top with the help of shock wave energy.

Известен способ порошкового пожаротушения (Патент RU №2419471, кл. А62С 3/10 (2006.01), опубл. 27.05.2011), заключающийся в подаче огнетушащего порошка в очаг пожара, в котором тушение производят комбинацией нанодисперсного порошка минеральной соли цезия, например, CS₂SO₄ и обычного порошка на основе минеральных солей щелочных металлов, например, NaHCO₃, причем в качестве рабочего газа при эжектировании используют не только газ, но и газовзвесь обычного порошка на основе минеральных солей щелочных металлов, обеспечивая не только подсос нанопорошка, но и обволакивание частиц обычного порошка на основе минеральных солей щелочных металлов нанопорошком. Причем нанодисперсный порошок минеральной соли цезия, благодаря физико-химической специфике щелочных металлов, имеет низкий потенциал ионизации и значительно (примерно в 10⁴-10⁵ раз) большую дисперсность по сравнению с обычными порошками, и обладает очень сильным ингибирующим воздействием на пламя.A known method of powder fire extinguishing (Patent RU No. 2419471, class A62C 3/10 (2006.01), publ. 05.27.2011), which consists in supplying a fire extinguishing powder to a fire, in which the fire is extinguished by a combination of nanosized powder of cesium mineral salt, for example, CS ₂ SO ₄ and a conventional powder based on mineral salts of alkali metals, for example, NaHCO ₃ , moreover, not only gas, but also a gas suspension of a conventional powder based on mineral salts of alkali metals is used as a working gas during ejection, providing not only suction of nanopowder, but also general akivanie conventional powder particles based on mineral salts, alkali metal nanopowder. Moreover, the nanosized powder of cesium mineral salt, due to the physicochemical specificity of alkali metals, has a low ionization potential and a significantly (about 10 ⁴ -10 ⁵ times) greater dispersion compared to conventional powders, and has a very strong inhibitory effect on the flame.

Для создания равномерной смеси нано- и обычного порошков можно использовать известное эжекторное устройство (А.Н. Баратов «Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность», изд. ВНИИПО, 2003 г., с. 362), в котором к зоне смешения присоединяются два штуцера для подачи нано- и обычного порошка с расчетными их расходами.To create a uniform mixture of nano- and conventional powders, you can use the well-known ejector device (AN Baratov “Combustion-Fire-Explosion-Safety”, published by VNIIPO, 2003, p. 362), in which two are connected to the mixing zone nipple for supplying nano- and conventional powder with their estimated costs.

Однако дальнейшее повышение эффективности этого способа порошкового пожаротушения ограничено тем, что процесс создания при эжектировании комбинации нанопорошка и обычного порошка путем обволакивания частицами обычного порошка на основе минеральных солей щелочных металлов нанопорошком ограничен суммарной площадью поверхности обычного порошка - матрицы. В результате чего часть частиц нанопорошка при эжектировании будут «отскакивать от матрицы», не достигая при этом очага пожара при его подаче.However, a further increase in the effectiveness of this powder fire extinguishing method is limited by the fact that the process of creating a combination of nanopowder and conventional powder by ejecting particles of a conventional powder based on mineral salts of alkali metals with nanopowder is limited by the total surface area of a conventional matrix powder. As a result, part of the nanopowder particles during ejection will “bounce off the matrix” without reaching the source of the fire when it is fed.

В случае если смесь нано- и обычного порошков не будет обладать достаточной кинетической энергией, она не сможет преодолеть барьер конвективных потоков горячих газов, генерируемых пламенем, и зону радиационно-кондуктивного нагрева, в результате названная смесь не сможет достигнуть поверхности горения и подавить этот процесс.If the mixture of nano- and ordinary powders does not have sufficient kinetic energy, it will not be able to overcome the barrier of convective flows of hot gases generated by the flame, and the radiation-conductive heating zone, as a result, this mixture cannot reach the combustion surface and suppress this process.

Известен способ порошкового пожаротушения нанопорошками (Заявка RU №2012142461 от 04.10.2012, опубл. 10.04.2014, кл. МПК A62D 1/00 (2006.01), заключающийся в подаче огнетушащего порошка в очаг пожара, причем тушение производят путем подачи в контролируемую зону нанопорошка в виде микрокапсулированного огнегасящего агента.A known method of powder fire extinguishing with nanopowders (Application RU No. 2012142461 from 04.10.2012, publ. 10.04.2014, class IPC A62D 1/00 (2006.01), which consists in supplying a fire extinguishing powder to a fire, and extinguishing is carried out by feeding nanopowder into a controlled area in the form of a microencapsulated extinguishing agent.

Однако этот способ нельзя использовать при тушении крупномасштабных пожаров по причине незначительной массы микрокапсул, которые будут резко менять свою траекторию при подлете их к зоне интенсивного выброса продуктов горения.However, this method cannot be used to extinguish large-scale fires due to the small mass of microcapsules, which will dramatically change their trajectory when they approach the zone of intense discharge of combustion products.

Доставка нанопорошка в виде микрокапсулированного огнегасящего агента с помощью энергии ударной волны данное техническое решение не предусматривает.The delivery of the nanopowder in the form of a microencapsulated extinguishing agent using shock wave energy does not provide for this technical solution.

В изобретении (Патент RU №895174, кл. Е21В 35/00, опубл. 10.02.1996, с. 1) в аналитическом обзоре аналогов изобретения описаны способ тушения пожаров с помощью взрыва, производимого в струе пожара и способ тушения пожара на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, включающий установку заряда по замкнутому контуру, охватывающему скважину, с последующим его взрывом.In the invention (Patent RU No. 895174, CL ЕВВ 35/00, publ. 10.02.1996, p. 1), in an analytical review of analogues of the invention, a method for extinguishing fires using an explosion in a fire stream and a method for extinguishing a gas, oil fire and gas and oil wells, including the installation of a charge in a closed loop covering the well, followed by its explosion.

Однако в первом способе отмечается малая эффективность тушения и необходимость большого количества взрывчатого вещества.However, in the first method there is a low extinguishing efficiency and the need for a large amount of explosive.

Во втором способе заряд заглублен в жидкую среду, поэтому при взрыве купол воды выбрасывается в очаг пожара, часто не успевая загасить пламя. Кроме того, требуется большое количество взрывчатого вещества.In the second method, the charge is buried in a liquid medium, therefore, during the explosion, a dome of water is thrown into the fire, often without having time to extinguish the flame. In addition, a large amount of explosive is required.

Анализ других технических решений показал, что известные способы и устройства не решают отмеченные ранее задачи, решаемые заявляемым способом.Analysis of other technical solutions showed that the known methods and devices do not solve the previously mentioned problems, solved by the claimed method.

На основании изложенного, можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», а само изобретение является новым.Based on the foregoing, we can conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step", and the invention itself is new.

Осуществление заявляемого технического решения может быть реализовано следующим образом.The implementation of the proposed technical solution can be implemented as follows.

Известно (http://ru.wilkipedia.orl Порошковое пожаротушение - Википедея), что порошковыми составами тушат по поверхности и по объему зоны горения. При тушении по поверхности огнетушащее действие порошков заключается в основном в изоляции поверхности горения от доступа к ней воздуха, а при объемном тушении действие проявляется в ингибировании процесса горения (Евтюшкин М.Н., Повзик Я.С. Справочное пособие по пожарной тактике - М.,1975, с. 100).It is known (http: //ru.wilkipedia.orl Powder fire extinguishing - Wikipedia) that powder formulations extinguish on the surface and volume of the combustion zone. When extinguishing on the surface, the fire extinguishing effect of the powders consists mainly in isolating the combustion surface from access to air, and in case of volume extinguishing, the effect is manifested in the inhibition of the combustion process (Evtyushkin M.N., Povzik Ya.S. Reference manual on fire tactics - M. , 1975, p. 100).

Установлено (Сабинин О.Ю. Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения: диссертация кандидата технических наук: 05.26.03 / Сабинин О.Ю. [Место защиты: Академия государственной противопожарной службы МЧС России]. - Москва, 2008. - 176 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/300), что для обеспечения эффективного функционирования систем порошкового пожаротушения дисперсный состав применяемых порошков должен быть специально подобран в зависимости от техники, в которой он будет применяться. В этом, возможно, имеется значительный резерв в повышении эффективности порошкового пожаротушения.It was established (Sabinin O.Yu. Optimal characteristics of fire extinguishing powders and their supply parameters for pulsed modules of powder fire extinguishing: the dissertation of the candidate of technical sciences: 05.26.03 / Sabinin O.Yu. [Place of protection: Academy of the State Fire Service of the Ministry of Emergencies of Russia]. - Moscow, 2008. - 176 pp., Ill. RSL OD, 61 09-5 / 300) that to ensure the effective functioning of powder fire extinguishing systems, the dispersed composition of the powders used must be specially selected depending on the technique in which it will be used. In this, perhaps, there is a significant reserve in increasing the efficiency of powder fire extinguishing.

Среди существующих средств пожаротушения - водных, пенных, газовых, аэрозольных и порошковых, порошковые имеют ряд принципиально важных преимуществ (http://www.tungus.net/Преимущества порошковых средств пожаротушения). Они универсальны, имеют высокую эффективность и невысокую стоимость. В отличие от систем объемного пожаротушения (газового, аэрозольного) для них не требуется обеспечение условий герметичности защищаемых объектов и трубной разводки для подачи внутрь защищаемого объекта огнетушащего порошка, а в отличие от водных и пенных они имеют значительно более широкий диапазон температурного использования (особенно в области низких температур) и длительный срок эксплуатации. При этом они не причиняют значительного ущерба для окружающих предметов, не содержат в своем составе токсичных веществ и могут использоваться практически на любых объектах.Among the existing fire extinguishing means - water, foam, gas, aerosol and powder, powder have a number of fundamentally important advantages (http://www.tungus.net/ Advantages of powder fire extinguishing agents). They are universal, have high efficiency and low cost. Unlike volumetric fire extinguishing systems (gas, aerosol), they do not need to ensure the tightness of the protected objects and piping for supplying the extinguishing powder into the protected object, and unlike water and foam, they have a much wider range of temperature use (especially in the field of low temperatures) and long service life. At the same time, they do not cause significant damage to surrounding objects, do not contain toxic substances in their composition and can be used on almost any objects.

Однако дальнейшее повышение эффективности порошкового тушения пожаров газонефтяных фонтанов связано с повышением ингибирующего действия порошков, что напрямую связано с их дисперсностью (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 114).However, a further increase in the efficiency of powder extinguishing fires of gas and oil fountains is associated with an increase in the inhibitory effect of powders, which is directly related to their dispersion (A.N. Baratov, E.N. Ivanov. Fire extinguishing in enterprises of the chemical and oil refining industry. 2nd edition, revised. - M .: publishing house "Chemistry", 1979, p. 114).

Известно (Баратов А.Н. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 216), что огнетушащая способность воды обуславливается охлаждающим действием, разбавлением горючей среды образующимися при испарении парами и механическим воздействием на горящее вещество, то есть срывом пламени. Разбавляющее действие, приводящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе, объясняется тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем испаряющейся воды.It is known (Baratov A.N. Combustion-Fire-Explosion-Safety. - M .: FGU VNIIPO EMERCOM of Russia, 2004, p. 216) that the fire extinguishing ability of water is caused by the cooling effect, dilution of the combustible medium by vapor formed during evaporation and mechanical effect on the burning substance, that is, a flame failure. The diluting effect, leading to a decrease in the oxygen content in the ambient air, is explained by the fact that the volume of steam is 1700 times the volume of evaporating water.

В то же время вода практически не участвует в процессе ингибирования химических реакций в пламени как в газовой фазе, так и на поверхности частиц горящего вещества.At the same time, water practically does not participate in the process of inhibiting chemical reactions in a flame both in the gas phase and on the surface of particles of a burning substance.

В работе (Теоретический расчет основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов. Раздел: Влияние различных факторов на скорость распространения пламени; www.refbzd.ru) отмечено, что наиболее сильное влияние на тушение пожаров газонефтяных фонтанов оказывает введение хладонов, так как они обладают еще и ингибирующим действием на реакцию горения.In (Theoretical calculation of the main parameters of burning and extinguishing fires of gas fountains. Section: Influence of various factors on the speed of flame propagation; www.refbzd.ru) it was noted that the introduction of chladones has the strongest effect on extinguishing fires of gas-oil fountains, since they also have and inhibitory effect on the combustion reaction.

В этой работе на рис. 5 показано, что введение в горючую смесь хладона (114В2) в 4-10 раз эффективнее, чем нейтральных газов-разбавителей.In this work in Fig. 5 shows that the introduction of freon (114B2) into the combustible mixture is 4-10 times more effective than neutral diluent gases.

Однако в работе (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 117) отмечено, что огнетушащая эффективность некоторых порошков в ряде случае выше, чем бромхладонов.However, the work (A.N. Baratov, E.N. Ivanov, Fire extinguishing at enterprises of the chemical and oil refining industries. 2nd edition, revised. - M .: Khimiya Publishing House, 1979, p. 117), it was noted that fire extinguishing some powders in a number of cases are higher than bromokhladon.

Известно (Исавнин Н.В. Средства порошкового пожаротушения. М., Стройиздат, 1983, с. 141), что если порошковое облако полностью покрывает пламя, то оно практически подавляется мгновенно. В этом случае дополнительно повышается эффективность в способе тушения, в котором диспергированный поток одновременно формируется во всем объеме очага пожара.It is known (Isavnin N.V. Powder extinguishing media. M., Stroyizdat, 1983, p. 141) that if a powder cloud completely covers a flame, then it is practically suppressed instantly. In this case, the efficiency in the extinguishing method is further improved, in which the dispersed stream is simultaneously formed in the entire volume of the fire.

При тушении обширных очагов (Патент RU №2027452, кл. МПК А62С 2/00, опубл. 27.01.1995) в условиях ограниченного запаса огнетушащего состава наиболее эффективным будет являться способ тушения путем подачи состава по заранее заданному алгоритму, учитывающему форму, размеры очага и интенсивность горения, что значительно сократит непроизводительные потери огнетушащего состава при минимально необходимом его расходе. Значительный эффект также будет достигнут введением обратной связи в процесс тушения вышеуказанным способом, то есть оперативным изменением подачи огнетушащего состава, (изменением плотности потока, изменением направлений подачи и т.д.) в зависимости от достигаемых результатов тушения.When extinguishing large foci (Patent RU No. 2027452, class MPK А62С 2/00, publ. 01/27/1995) under conditions of a limited supply of fire extinguishing composition, the most effective method will be to extinguish by supplying the composition according to a predetermined algorithm that takes into account the shape, size of the source and the intensity of combustion, which will significantly reduce the unproductive losses of the extinguishing agent with its minimum consumption. A significant effect will also be achieved by introducing feedback into the extinguishing process in the aforementioned manner, that is, by quickly changing the supply of the extinguishing agent (by changing the flux density, changing the flow directions, etc.) depending on the achieved extinguishing results.

Известно (ru.m.wikipedia.org>Порошковое пожаротушение), что огнетушащая способность порошков общего назначения зависит не только от химической природы порошков, но и степени их измельчения. Возможность подачи очень мелких порошков в зону горения затруднена, поэтому промышленные огнетушащие порошки общего назначения содержат фракцию 40-80 мкм, обеспечивающую доставку мелких фракций в зону горения.It is known (en.m.wikipedia.org> Powder extinguishing) that the fire extinguishing ability of general-purpose powders depends not only on the chemical nature of the powders, but also on the degree of their grinding. The ability to supply very fine powders to the combustion zone is difficult, so industrial general-purpose fire extinguishing powders contain a fraction of 40-80 microns, which ensures the delivery of small fractions to the combustion zone.

В работе (Сабинин О.Ю. Обоснование зависимости огнетушащей способности порошковых составов от их характеристик и параметров подачи импульсными модулями // Вестник Академии Государственной противопожарной службы. - 2006. - №6. с. 126-132) отмечено, что при импульсной подаче огнетушащего состава в очаг горения, помимо обычного тушащего воздействия, масса огнетушащего состава оказывает дополнительное воздействие за счет своих кинетических параметров. Только посредством увеличения скорости порошковой струи можно в 2-3 раза повысить эффективность применения огнетушащего порошкового состава для тушения пожаров, что и наблюдается в механизме действия импульсных модулей.In the work (Sabinin O.Yu. Justification of the dependence of the fire extinguishing ability of powder compositions on their characteristics and feed parameters by pulse modules // Bulletin of the Academy of the State Fire Service. - 2006. - No. 6. S. 126-132) it is noted that with a pulsed supply of fire extinguishing composition in the combustion zone, in addition to the usual extinguishing effects, the mass of the extinguishing composition has an additional effect due to its kinetic parameters. Only by increasing the speed of the powder jet can we increase the effectiveness of the use of a fire extinguishing powder composition to extinguish fires, which is observed in the mechanism of action of pulse modules.

В работе (М.Е. Краснянский. Порошковое пожаротушение.mht) отмечено, что ряд авторов предлагают получить порошковый аэрозоль непосредственно в очаге горения за счет терморазложения специальных неорганических смесей. Преимущество такого способа - малый размер образующихся частиц и «свежая» (ювинальная) их поверхность, имеющая высокую химическую активность. Недостатки - сложная технология, очень высокая стоимость.The work (ME Krasnyansky. Powder fire extinguishing.mht) noted that a number of authors propose to obtain powder aerosol directly in the combustion zone due to thermal decomposition of special inorganic mixtures. The advantage of this method is the small size of the formed particles and their “fresh” (juvenile) surface, which has high chemical activity. Disadvantages - complex technology, very high cost.

Анализ результатов испытаний и теоретические исследования, проводимые во ВНИИПО в 1993-1996 годах (Сабинин О.Ю. Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения: диссертация кандидата технических наук: 05.26.03 / Сабинин О.Ю. [Место защиты: Академия государственной противопожарной службы МЧС России]. - Москва, 2008. - 176 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/300), позволили установить некоторые новые аспекты, связанные с газодинамикой тушения, в особенности важные для автоматического тушения локальных очагов, когда распылители установлены стационарно и, как правило, сверху. Так в процессе исследований выяснилось, что тушение горящего очага следует рассматривать через призму взаимодействия двух струй. Одна струя формируется восходящими над очагом потоками и скорости в ней зависят от энергетики очага (его размера, вида горючего), другая, на нее воздействующая - газопорошковая. Было установлено, что при одних и тех же параметрах подачи порошка на очаг, например, сверху, при увеличении размера очага (росте скоростей восходящих потоков) тушение затруднялось и даже не достигалось из-за уноса (выдувания) частиц порошка.Analysis of test results and theoretical studies conducted at VNIIPO in 1993-1996 (Sabinin O.Yu. Optimal characteristics of fire extinguishing powders and parameters of their supply for pulsed modules of powder fire extinguishing: the dissertation of the candidate of technical sciences: 05.26.03 / Sabinin O.Yu. [ Place of protection: Academy of the State Fire Service of EMERCOM of Russia.] - Moscow, 2008. - 176 pp., Ill. RSL OD, 61 09-5 / 300), allowed to establish some new aspects related to gas dynamics of extinguishing, especially important for automatic quenching local chagov when dispensers installed is stationary and usually above. So in the process of research it turned out that the quenching of a burning hearth should be considered through the prism of the interaction of two jets. One jet is formed by flows rising above the source and the speeds in it depend on the source energy (its size, type of fuel), and the other acting on it is gas-powder. It was found that with the same parameters of the powder supply to the source, for example, from above, with an increase in the size of the source (increase in the velocities of the ascending flows), quenching was difficult and was not even achieved due to entrainment (blowing) of the powder particles.

Однако такая закономерность будет справедлива до определенного, критического размера частиц порошка, то есть минимального диаметра частицы порошка, при котором она за счет своих показателей инерции не будет отбрасываться восходящими конвективными потоками и проникнет в зону горения. Можно предположить, что при увеличении в составе полидисперсного порошка доли частиц порошка, имеющих диаметр ниже критического, большая их часть не проникнет в зону горения, следовательно огнетушащая способность такого порошка должна снижаться, поскольку расчетный критический диаметр частицы порошка, согласно расчету (2 глава), равен 12,8 мкм. (Диссертации в Техносфере: http://teklmosfera.com/optimalnye-harakteristiki-ognetushaschih-poroshkov-i-parametry-ih-podachi-dlya-impulsnyh-moduley-poroshkovogo-pozharotush#ixzz3WMK166Dy)However, such a regularity will be valid up to a certain, critical particle size of the powder, that is, the minimum diameter of the powder particle, at which due to its inertia indices it will not be rejected by rising convective flows and will penetrate the combustion zone. It can be assumed that if the fraction of powder particles having a diameter lower than critical increases in the composition of the polydisperse powder, most of them will not penetrate the combustion zone, therefore, the fire extinguishing ability of such a powder should decrease, since the calculated critical diameter of the powder particle, according to the calculation (Chapter 2), equal to 12.8 microns. (Theses in the Technosphere: http://teklmosfera.com/optimalnye-harakteristiki-ognetushaschih-poroshkov-i-parametry-ih-podachi-dlya-impulsnyh-moduley-poroshkovogo-pozharotush#ixzz3WMK166Dy)

В работе (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 110-121) описан широкий круг порошковых огнетушащих составов. Дисперсность частиц этих составов колеблется по данным (А.Н. Баратов, и др. Пожарная опасность строительных материалов. - М., Стройиздат, 1988, глава 9, табл. 9.20) в диапазоне от 50 до 160 мкм.In the work (A.N. Baratov, E.N. Ivanov, Fire extinguishing at enterprises of the chemical and oil refining industries. 2nd edition, revised. - M.: Khimiya Publishing House, 1979, pp. 110-121) a wide range of powder fire extinguishing compositions. The dispersion of particles of these compositions varies according to (A.N. Baratov, et al. Fire hazard of building materials. - M., Stroyizdat, 1988, chapter 9, table 9.20) in the range from 50 to 160 microns.

В настоящее время все отмеченные ранее порошковые огнетушащие составы могут быть выполнены в виде нанодисперсного порошка минеральной соли (Русские нанопорошки.mht; http://nano-info.ru/post/439/ Нанопорошки. Назначение, свойства, производство).Currently, all previously mentioned powder extinguishing compositions can be made in the form of nanosized mineral salt powder (Russian nanopowders.mht; http://nano-info.ru/post/439/ Nanopowders. Purpose, properties, production).

Однако в работе (Birchall. Y. Comb/ a Flame, 1970, v. 8, 257) приведены данные по исследованиям тушащего действия различных солей на диффузионное пламя городского газа. В результате было установлено, что наиболее эффективное действие из всех исследованных солей на диффузионное пламя оказывали соли щелочных металлов.However, the work (Birchall. Y. Comb / a Flame, 1970, v. 8, 257) provides data on studies of the extinguishing effect of various salts on the diffusion flame of a city gas. As a result, it was found that the most effective effect of all the salts studied on the diffusion flame was exerted by alkali metal salts.

Известен метод Дюфресса (http://www.dslib.net/pozharn-bezopasnost/optimalnye-harakteristiki-ognetushawih-poroshkov-i-parametry-ih-podachi-dlja.html), основанный на проверке огнетушащей эффективности порошков. Она определялась по минимальному количеству порошка, достаточному для одного тушения. Эксперименты показали, что самыми эффективными оказались соединения калия, проверенные этим методом.The Dufress method is known (http://www.dslib.net/pozharn-bezopasnost/optimalnye-harakteristiki-ognetushawih-poroshkov-i-parametry-ih-podachi-dlja.html), based on testing the fire extinguishing effectiveness of powders. It was determined by the minimum amount of powder sufficient for one quenching. The experiments showed that the most effective were potassium compounds tested by this method.

Пример применения нанодисперсного порошка минеральной соли цезия CS₂SO₄ в комбинации с обычным порошком на основе минеральных солей щелочных металлов, например, NaHCO₃ приведен в способе порошкового пожаротушения (Патент RU, №2419471, кл. МПК А62С 2/10 (2006.01), опубл. 27.05.2011).An example of the use of nanosized powder of cesium mineral salt CS ₂ SO ₄ in combination with a conventional powder based on mineral salts of alkali metals, for example, NaHCO _{3 is} given in the powder fire extinguishing method (Patent RU, No. 2419471, class IPC А62С 2/10 (2006.01), published on May 27, 2011).

По определению наночастицы должны иметь диаметр менее 100 нм. Почти половина нанопорошков имеет диаметр менее 30 нм. Девять процентов порошков, относящихся к группе «нано», имеют диаметр более 100 нм. Большинство производителей предлагают порошки диаметром от 5 до 100 нм. При определении цены не столь важен размер частиц, сколько важна чистота и однородность (http://nano-info.ru/post/439/ Нанопорошки. Назначение, свойства, производство).By definition, nanoparticles must have a diameter of less than 100 nm. Almost half of the nanopowders has a diameter of less than 30 nm. Nine percent of the powders belonging to the nano group have a diameter of more than 100 nm. Most manufacturers offer powders with a diameter of 5 to 100 nm. When determining the price, particle size is not as important as purity and uniformity are important (http://nano-info.ru/post/439/ Nanopowders. Purpose, properties, production).

Поэтому, по мнению автора, оптимальным размер частиц нанопорошка должен быть от 5 до 30 нм с учетом существующего уровня производства названных материалов. В дальнейшем с учетом развития производства нанопорошков следует переходить на применение нанопорошков размером частиц менее 5 нм.Therefore, according to the author, the optimal particle size of the nanopowder should be from 5 to 30 nm, taking into account the current level of production of these materials. Subsequently, taking into account the development of the production of nanopowders, it is necessary to switch to the use of nanopowders with a particle size of less than 5 nm.

Известно (Нанопорошки.mht), что нанопорошки отличаются тем, что составляющие их наночастицы "слипаются" и формируют агрегаты, а агрегаты, в свою очередь, собираются в еще более крупные образования - агломераты. И уже агрегаты и агломераты ведут себя как отдельные частицы. Объединение (агрегация) наночастиц порошка происходит в результате стремления системы (порошка) уменьшить избыточную поверхностную энергию, которая присуща веществу в раздробленном, в том числе и в наноразмерном, состоянии. Все это должно учитываться при создании способа тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.It is known (Nanopowders.mht) that nanopowders differ in that their constituent nanoparticles “stick together” and form aggregates, and aggregates, in turn, assemble into even larger formations - agglomerates. And already aggregates and agglomerates behave as separate particles. The combination (aggregation) of powder nanoparticles occurs as a result of the desire of the system (powder) to reduce the excess surface energy that is inherent in a substance in a fragmented, including nanoscale, state. All this should be taken into account when creating a method of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells.

Отличительным свойством названных порошков является возможность манипулирования с ними: нанопорошки можно сыпать, уплотнять, разрыхлять, склеивать и даже заставить течь. Отдельную наночастицу можно сравнивать с отдельной личностью, а нанопорошок - с толпой. Сама по себе частица - интересная, уникальная, особенная. Она характеризуется определенным химическим составом, твердостью, плотностью, электропроводностью, магнитными свойствами, гигроскопичностью и т.п. Наряду со свойствами вещества при описании частицы говорят о размере, форме, шероховатости поверхности, химическом составе поверхностного слоя, химическом составе слоев адсобированных веществ, смачиваемости, диэлектрической проницаемости и растворимости поверхностного слоя (Нанопорошки.mht).A distinctive feature of these powders is the ability to manipulate them: nanopowders can be strewed, compacted, loosened, glued and even made to flow. An individual nanoparticle can be compared with an individual, and a nanopowder can be compared with a crowd. The particle itself is an interesting, unique, special. It is characterized by a specific chemical composition, hardness, density, electrical conductivity, magnetic properties, hygroscopicity, etc. Along with the properties of the substance, when describing the particles, they speak of the size, shape, surface roughness, chemical composition of the surface layer, chemical composition of the layers of adsorbed substances, wettability, dielectric constant and solubility of the surface layer (Nanopowders.mht).

В работе (Теоретический расчет основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов, www.refbzd.ru) отмечено, что с практической точки зрения более привлекательны для тушения пожаров на скважине сравнительно низкоскоростные, так называемые всплывающие вихревые кольца, которые образуются при подъеме компактного облака легкого газа в атмосфере. Такие вихри образуются при взрыве зарядов взрывчатого вещества без применения специальных устройств и конструкций. При этом, однако, необходимо ликвидировать проскок пламени через вихревое кольцо. Этого можно достичь, используя способность вихревого кольца переносить распыленную примесь. Если в момент образования вихревого кольца заполнить его огнетушащим порошком, то такое вихревое кольцо даже при относительно небольшой скорости будет сдувать пламя факела.In the work (Theoretical calculation of the main parameters of burning and extinguishing fires of gas fountains, www.refbzd.ru) it is noted that from a practical point of view, relatively low-speed, so-called pop-up vortex rings that are formed when a compact cloud of light rises gas in the atmosphere. Such vortices are formed during the explosion of explosive charges without the use of special devices and structures. In this case, however, it is necessary to eliminate the leakage of flame through the vortex ring. This can be achieved using the ability of the vortex ring to carry the atomized impurity. If at the moment of the formation of the vortex ring fill it with fire extinguishing powder, then such a vortex ring, even at a relatively low speed, will blow off the flame of the torch.

В работе (Ахметов Д.Г. Экспериментальные исследования линейных и кольцевых концентрированных вихрей, 01_02_05 механика жидкости, газа и плазмы. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Новосибирск - 2011, Глава 5. Тушение пожаров газонефтяных фонтанов с помощью воздушных кольцевых вихрей, mht) отмечено, что пожары газонефтяных фонтанов возникают в результате аварии в процессе бурения скважин. Ликвидация такой аварии представляет собой сложную задачу и осуществляется с участием сотен людей и большого количества специальной техники. Существующие способы тушения пожаров газонефтяных фонтанов становятся недостаточно эффективными при тушении пожаров газовых фонтанов с расходами свыше (3÷5) 106 м³/сутки. По результатам проведенных исследований был предложен новый высокоэффективный способ тушения пожаров газонефтяных фонтанов практически любой возможной мощности с помощью кольцевого вихря.In the work (DG Akhmetov. Experimental studies of linear and ring concentrated vortices, 01_02_05 fluid, gas and plasma mechanics. Abstract of the dissertation for the degree of Doctor of Physics and Mathematics Novosibirsk - 2011, Chapter 5. Extinguishing fires of gas and oil fountains using air ring vortices, mht) it is noted that fires of gas and oil fountains occur as a result of an accident during the drilling of wells. The liquidation of such an accident is a difficult task and is carried out with the participation of hundreds of people and a large number of special equipment. Existing methods for extinguishing fires of gas and oil fountains become insufficiently effective when extinguishing fires of gas fountains with costs in excess of (3 ÷ 5) 106 m ³ / day. According to the results of the research, a new highly effective method for extinguishing fires of gas-oil fountains of almost any possible power using an annular vortex was proposed.

Принцип тушения пожара газонефтяных фонтанов с помощью кольцевого вихря основан на особенностях горения струи топлива и использовании некоторых свойств кольцевого вихря. Как известно, при воспламенении струи образуется диффузионный факел веретенообразной формы, процесс горения происходит в поверхностном слое смешения струи, где в результате турбулентной диффузии достигается стехиометрический состав газа и окислителя (воздуха). Нижняя кромка пламени стабилизируется (фиксируется) на некоторой высоте, где достигается равенство uf=wt локальной скорости потока и в слое смешения струи и турбулентной скорости wt f распространения пламени вниз. Если обеспечить неравенство uf>wt, то нижняя кромка пламени будет сдвигаться потоком вверх и при достаточном сильном неравенстве uf>wt пламя сорвется со струи. То есть для тушения факела необходимо либо увеличить локальную скорость потока uf вблизи нижней кромки пламени, либо снизить скорость турбулентного горения wt.The principle of extinguishing a fire of gas and oil fountains using an annular vortex is based on the characteristics of the combustion of a fuel jet and the use of some properties of an annular vortex. As is known, when a jet ignites, a spindle-shaped diffusion torch forms, the combustion process occurs in the surface layer of jet mixing, where stoichiometric composition of gas and oxidizer (air) is achieved as a result of turbulent diffusion. The lower edge of the flame is stabilized (fixed) at a certain height, where the equality uf = wt of the local flow velocity is achieved and in the layer of mixing of the jet and the turbulent flame propagation velocity wt f down. If the inequality uf> wt is ensured, then the lower edge of the flame will be shifted upward by the flow, and if the inequality uf> wt is strong enough, the flame will fly off the jet. That is, to extinguish the flame, it is necessary either to increase the local flow velocity uf near the lower edge of the flame, or to reduce the turbulent combustion rate wt.

Кольцевой вихрь, движущийся вверх вдоль оси фонтана и охватывающий факел, обладает двумя свойствами, обеспечивающими срыв пламени со струи.An annular vortex moving upward along the axis of the fountain and enveloping the torch has two properties that ensure flame outflow from the jet.

Во-первых, благодаря тому, что поле скорости кольцевого вихря, добавляясь к скорости струи, увеличивает локальную скорость струи uf в зоне стабилизации пламени и обеспечивает необходимое условие сдвига пламени вверх uf>wt.First, due to the fact that the velocity field of the annular vortex, being added to the jet velocity, increases the local jet velocity uf in the flame stabilization zone and provides the necessary condition for the flame to shift upward uf> wt.

Во-вторых, благодаря тому, что циркуляции жидкости в атмосфере вихря происходит по замкнутым линиям тока, кольцевой вихрь может переносить с собой мелкодисперсные частицы, вводимые в вихрь при его образовании.Secondly, due to the fact that the circulation of the liquid in the atmosphere of the vortex occurs along closed streamlines, the annular vortex can carry with it fine particles introduced into the vortex during its formation.

Используя в качестве таких частиц распыленные огнетушащие порошки, можно снизить скорость турбулентного горения wt в зоне прохождения вихря и тем самым усилить неравенство u>wt. Совместное действие этих двух факторов f обеспечивает достаточное условие для срыва пламени со струи. В результате большого цикла экспериментальных исследований по тушению факелов газовых и нефтяных фонтанов разного масштаба с помощью воздушных кольцевых вихрей установлено, что данный способ эффективен при тушении пожаров аварийно фонтанирующих газонефтяных фонтанов практически любой возможной мощности.Using sprayed extinguishing powders as such particles, it is possible to reduce the turbulent combustion rate wt in the vortex passage zone and thereby strengthen the inequality u> wt. The combined action of these two factors f provides a sufficient condition for the flame to break from the jet. As a result of a large cycle of experimental studies on extinguishing torches of gas and oil fountains of various sizes using air ring vortices, it was found that this method is effective in extinguishing fires of emergency gushing gas and oil fountains of practically any possible capacity.

Однако вопрос одновременного срыва пламени со струи частицами распыленных огнетушащих порошков, в том числе и нанопорошков, и ингибирования химических реакций в зоне горения с использованием наноразмерных огнетушащих порошков в отмеченной работе не рассматривался.However, the issue of simultaneous flame failure with a jet of particles of sprayed fire extinguishing powders, including nanopowders, and the inhibition of chemical reactions in the combustion zone using nanoscale fire extinguishing powders was not considered in this work.

В работе (Тушение газовых и нефтяных фонтанов. Раздел 10.1. Тушение огнетушащими порошками, http://davaiknam.ru) приведен пример создания вихрепорошкового способа В указанном способе на рис.10.10 приведена схема подачи порошка к фонтану при тушении вихрепорошковым способом.The work (Extinguishing gas and oil fountains. Section 10.1. Extinguishing with fire extinguishing powders, http://davaiknam.ru) provides an example of creating a vortex powder method. In this method, Fig. 10.10 shows a diagram of the powder supply to the fountain during quenching using a vortex powder method.

Сущность данного технического решения заключается в том, что огнетушащий порошок вводят в зону горения взрывом заряда взрывчатого вещества (ВВ). На металлический поддон П-образной формы укладывают детонирующий шнур, на него - шашки (патронированный аммонит), затем мешки с порошком. Эта платформа собирается на безопасном расстоянии и подтягивается трактором на тросах к устью скважины. Взрыв производят дистанционно из специальных мест. Личный состав отводят на безопасное расстояние. Опытами установлено, что на 1 млн. м³/сут газа требуется 60 кг порошка ПСБ. Для подачи 100 кг порошка требуется 1 кг ВВ.The essence of this technical solution lies in the fact that the extinguishing powder is introduced into the combustion zone by the explosion of an explosive charge (EX). A detonating cord is laid on a U-shaped metal pallet, on it are checkers (patched ammonite), then bags of powder. This platform is assembled at a safe distance and pulled by a tractor on cables to the wellhead. The explosion is carried out remotely from special places. Personnel is taken to a safe distance. It was established by experiments that 60 kg of PSB powder is required per 1 million m ³ / day of gas. For the supply of 100 kg of powder 1 kg of explosive is required.

При создании настоящего изобретения было учтено то, что возможности повышения огнетушащей способности порошковых огнегасящих средств далеко не исчерпаны. Как показывает анализ научной литературы (Сабинин О.Ю. Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения: диссертация кандидата технических наук: 05.26.03 / Сабинин О.Ю. [Место защиты: Академия государственной противопожарной службы МЧС России]. - Москва, 2008. - 176 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/300), в настоящее время в достаточной степени не определены и научно не обоснованы требования к химическому и дисперсному составу огнетушащих порошков в зависимости от области их применения.When creating the present invention, it was taken into account that the possibilities of increasing the fire extinguishing ability of powder extinguishing agents are far from exhausted. As an analysis of the scientific literature shows (Sabinin O.Yu. Optimal characteristics of fire extinguishing powders and parameters of their supply for pulse modules of powder fire extinguishing: the dissertation of the candidate of technical sciences: 05.26.03 / Sabinin O.Yu. [Place of defense: Academy of the State Fire Service of the Ministry of Emergencies of Russia] . - Moscow, 2008. - 176 pp., Ill. RSL OD, 61 09-5 / 300), currently the requirements for the chemical and dispersed composition of fire extinguishing powders are not sufficiently defined and scientifically substantiated, depending on the field of their application .

Исходя из приведенных научных данных и исследованного уровня техники, связанных с практическим применением огнетушащих порошков, можно сделать следующие предположения.Based on the above scientific data and the investigated prior art related to the practical use of fire extinguishing powders, the following assumptions can be made.

1. Наиболее перспективным и универсальным огнетушащим средством, применяемым для ликвидации пожара на пожаро- и взрывоопасных объектах, в том числе, на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах при температуре воздуха от +50°C до -60°C на безопасном для человека расстоянии, являются огнетушащие порошки.1. The most promising and versatile fire extinguishing agent used to eliminate fire at fire and explosive facilities, including gas, oil and gas-oil wells at air temperatures from + 50 ° C to -60 ° C at a safe distance for humans, are fire extinguishing powders.

2. Используя огромную удельную поверхность нанопорошков, можно значительно повысить эффективность объемного пожаротушения за счет того, что нанопорошки самым активным образом влияют на процесс ингибирования химических реакций в зоне горения. При этом, чем меньше будет размер частиц нанопорошка, тем активнее будет происходить этот процесс.2. Using the huge specific surface area of nanopowders, it is possible to significantly increase the efficiency of volumetric fire extinguishing due to the fact that nanopowders most actively influence the process of inhibition of chemical reactions in the combustion zone. Moreover, the smaller the particle size of the nanopowder, the more actively this process will occur.

3. Использование нанопорошка при формировании вихревого кольца и доставка его в зону горения с помощью энергии ударной волны, позволяет получить в контролируемой зоне такую концентрацию нанопорошка, которая достаточна для ингибирования пожаровзрывоопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени.3. The use of nanopowder in the formation of a vortex ring and its delivery to the combustion zone using the energy of the shock wave allows one to obtain a concentration of nanopowder in the controlled zone that is sufficient to inhibit the fire and explosion hazardous environment for the time required to suppress the flame.

В дальнейшем изобретение поясняется примерами его реализации.The invention is further illustrated by examples of its implementation.

На фиг. 1 представлена схема реализации заявляемого способа тушения пожара после воспламенения фонтана, подготовки концентричных кольцевых зарядов и обкладывание взрывчатого вещества огнетушащим порошком к началу тушения; на фиг. 2 – то же в момент доставки огнетушащего порошка, выполненного в виде нанопорошка, в зону горения с помощью энергии ударной волны и создания вихревого кольца, на фиг. 3 – то же в момент доставки огнетушащего порошка в зону горения с помощью энергии ударной волны и создания второго вихревого кольца; на фиг. 4 - тоже в момент доставки огнетушащего порошка в зону горения с помощью энергии ударной волны и создание последнего вихревого кольца, на фиг. 5 – то же в момент достижения вихревым кольцом из нанопорошка граничной поверхности диффузионного пламени у вершины факела.In FIG. 1 is a diagram of the implementation of the proposed method of extinguishing a fire after igniting a fountain, preparing concentric ring charges and encasing an explosive with fire extinguishing powder to extinguish it; in FIG. 2 - the same at the time of delivery of the extinguishing powder, made in the form of a nanopowder, into the combustion zone using the energy of the shock wave and the creation of a vortex ring, in FIG. 3 - the same at the time of delivery of the extinguishing powder to the combustion zone using the energy of the shock wave and the creation of a second vortex ring; in FIG. 4 - also at the time of delivery of the extinguishing powder to the combustion zone using the energy of the shock wave and the creation of the last vortex ring, in FIG. 5 - the same at the moment the vortex ring from the nanopowder reaches the boundary surface of the diffusion flame at the top of the torch.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.The inventive method is implemented as follows.

При аварийном фонтанировании скважины струя 1 нефти и газа истекает из ее устья 2 с последующим воспламенением фонтана в виде горящего факела 3.In case of emergency gushing of the well, an oil and gas stream 1 flows out of its mouth 2 with subsequent ignition of the fountain in the form of a burning torch 3.

Перед началом тушения на поверхности земли размещают металлический поддон 4, на котором вокруг устья 2 устанавливают многосекционный кольцевой лоток 5, в каждой секции 6, 7, 8 которого разложены соответственно концентричные кольцевые заряды 9, 10, 11 из взрывчатого вещества. Указанные заряды в секциях 6, 7, 8 обкладывают соответственно огнетушащим порошком 12, 13, 14, который сверху герметично изолирован в дежурном режиме от окружающей среды крышками 15, 16, 17, смонтированными на соответствующих секциях 6, 7, 8.Before extinguishing, a metal tray 4 is placed on the earth's surface, on which around the mouth 2 a multi-section annular tray 5 is installed, in each section 6, 7, 8 of which respectively concentric ring charges 9, 10, 11 of explosive are laid out. The indicated charges in sections 6, 7, 8 are surrounded respectively by fire extinguishing powder 12, 13, 14, which is sealed from above on top in standby mode from the environment with covers 15, 16, 17 mounted on the corresponding sections 6, 7, 8.

Следует отметить, что кольцевой заряд 9 выполнен с наименьшим радиусом, а в качестве огнетушащего порошка 12 используют нанопорошок. При заполнении секций 7, 8 используют обычный огнетушащий порошок 13, 14, например ПСБ, как было отмечено в известном техническом решении (Тушение газовых и нефтяных фонтанов. Раздел: Тушение огнетушащими порошками, http://davaiknam.ru) при создании вихрепорошкового способа для тушения пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах).It should be noted that the annular charge 9 is made with the smallest radius, and nanopowder is used as the extinguishing powder 12. When filling sections 7, 8, use the usual fire extinguishing powder 13, 14, for example PSB, as was noted in the well-known technical solution (Extinguishing gas and oil fountains. Section: Extinguishing fire extinguishing powders, http://davaiknam.ru) when creating a vortex powder method for extinguishing fires caused by accidents in gas, oil and gas-oil wells).

Согласно заявляемому способу тушение пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, осуществляется следующим образом.According to the claimed method of extinguishing fires that occurred during accidents in gas, oil and gas-oil wells, as follows.

До начала подрывных работ оператора тушения отводят на безопасное расстояние.Before the start of demolition work, the extinguishing operator is taken to a safe distance.

Подрыв кольцевых зарядов 9, 10, 11 производят дистанционно из специальных мест с задержкой по времени, причем подрыв заряда 9 меньшего радиуса осуществляют первым.Undermining the ring charges 9, 10, 11 is carried out remotely from special places with a time delay, and undermining the charge 9 of a smaller radius is carried out first.

Перед подрывом каждого из зарядов 9, 10, 11 удаляются соответствующие крышки 15, 16, 17.Before undermining each of the charges 9, 10, 11, the corresponding covers 15, 16, 17 are removed.

В результате подрыва заряда 9 огнетушащий порошок 12, выполненный в виде нанопорошка, доставляется в зону горения с помощью энергии ударной волны и создается вихревое кольцо 18 грибовидной формы (Фиг. 2).As a result of undermining the charge 9, the extinguishing powder 12, made in the form of a nanopowder, is delivered to the combustion zone using the energy of the shock wave and a mushroom-shaped vortex ring 18 is created (Fig. 2).

Причем, как было отмечено в известном техническом решении (Патент RU №895174, кл. Е21В 35/00, опубл. 10.02.1996, с. описания), принятым за прототип, при тушении происходит гидродинамическое воздействие на пламя поднимающимся вдоль оси фонтана грибовидным воздушным облаком, масса которого мала, поэтому и для его образования не требуется больших затрат энергии.Moreover, as was noted in the well-known technical solution (Patent RU No. 895174, class ЕВВ 35/00, publ. 02/10/1996, description), adopted as a prototype, when extinguishing, a hydrodynamic effect on the flame of mushroom-shaped air rising along the fountain axis occurs a cloud whose mass is small, therefore, for its formation does not require large expenditures of energy.

Следует отметить, в заявляемом способе на поверхности диффузионного пламени 19 в зоне боковой поверхности 20 вихревого кольца 18 создают в контролируемой зоне концентрацию нанопорошка, достаточную для ингибирования пожаровзрывоопасной среды в течение времени, необходимого для продвижения вихревого кольца 18 из нанопорошка вдоль поверхности диффузионного пламени 19 факела 3.It should be noted that in the inventive method on the surface of the diffusion flame 19 in the area of the side surface 20 of the vortex ring 18, a concentration of nanopowder is created in the controlled zone, sufficient to inhibit the fire and explosion hazardous medium for the time necessary to move the vortex ring 18 from the nanopowder along the surface of the diffusion flame 19 of torch 3 .

Как было установлено ранее (Патент RU, №2419471, опубл. 27.05.2011), наиболее эффективными огнегасящими веществами, по мнению автора изобретения, которые можно использовать в виде нанопорошка, являются соли щелочных металлов: сульфат калия (K₂SO₄) и сульфату цезия (CS₂SO₄), обладающие наибольшим значением коэффициентов рекомбинации атомарных частиц водорода и кислорода, являющихся активными центрами цепных реакций при горении (Монография A.Н. Баратова, А.П. Вогмана «Огнетушащие порошковые составы», М., Стройиздат, 1982, с. 66).As was previously established (Patent RU, No. 2419471, publ. May 27, 2011), the most effective extinguishing agents, according to the inventor, which can be used in the form of nanopowders, are alkali metal salts: potassium sulfate (K ₂ SO ₄ ) and sulfate cesium (CS ₂ SO ₄ ), which have the highest recombination coefficients of atomic particles of hydrogen and oxygen, which are the active centers of chain reactions during combustion (Monograph by A.N. Baratov, A.P. Vogman "Fire extinguishing powder compositions", M., Stroyizdat, 1982, p. 66).

Вихревое кольцо 18 разделяет поверхность диффузионного пламени 19 горящего факела 3 от фонтанирующей струи 1 топлива.The vortex ring 18 separates the surface of the diffusion flame 19 of the burning torch 3 from the gushing jet 1 of fuel.

При движении вихревого кольца 18 вдоль поверхности диффузионного пламени 19 происходит следующее:When the vortex ring 18 moves along the surface of the diffusion flame 19, the following occurs:

- наблюдается интенсивное ингибирования химических реакций в зоне горения на поверхности диффузионного пламени 19 и границы горения 20 вихревого кольца 18, причем этот процесс, по мнению автора изобретения, доминирует над всеми остальными процессами во время тушения. Это позволяет повысить надежность процесса тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, практически исключая «проскок» пламени через вихревое кольцо, образованное из нанопорошка.- there is intense inhibition of chemical reactions in the combustion zone on the surface of the diffusion flame 19 and the combustion boundary 20 of the vortex ring 18, and this process, according to the author of the invention, dominates all other processes during extinguishing. This allows you to increase the reliability of the process of extinguishing burning fountains in gas, oil and gas-oil wells, virtually eliminating the "breakthrough" of the flame through a vortex ring formed from nanopowder.

- происходит перемещение границы горения 20 вихревого кольца 18 к вершине факела 25 до полного срыва названного пламени (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5).- there is a movement of the combustion boundary 20 of the vortex ring 18 to the top of the torch 25 until the flame is completely disrupted (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5).

В связи с тем, что диффузионное пламя 19 не должно проходить по каким-то причинам вниз через вихревое кольцо 18 к фонтанирующей струе 1 топлива, формируют, как и в известном техническом решении (Патент RU №895174, кл. Е21В 35/00, опубл. 10.02.1996, с. 2 описания), принятым за прототип, несколько вихревых колец из обычного огнетушащего порошка, создавая мощный газопорошковый поток вдоль всего горящего фонтана, что позволяет дополнительно увеличить надежность тушения пожара, возникающего при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.Due to the fact that the diffusion flame 19 should not pass for some reason downward through the vortex ring 18 to the gushing stream 1 of fuel, they are formed, as in the well-known technical solution (Patent RU No. 895174, class ЕВВ 35/00, publ. 02.10.1996, p. 2 of the description), adopted for the prototype, several vortex rings from an ordinary fire extinguishing powder, creating a powerful gas-powder flow along the entire burning fountain, which can further increase the reliability of extinguishing the fire that occurs during accidents in gas, oil and gas-oil wells .

В дальнейшем, согласно изобретению, производят подрыв с задержкой по времени заряда 10.In the future, according to the invention, produce a blast with a delay in charge time 10.

В результате подрыва заряда 10 огнетушащий порошок 13, выполненный в виде обычного огнетушащего порошка, например ПСБ, доставляется в контролируемую зону с помощью энергии ударной волны и создается вихревое кольцо 21 грибовидной формы вслед за вихревым кольцом 18 (фиг. 3).As a result of undermining the charge 10, the extinguishing powder 13, made in the form of a conventional extinguishing powder, for example, PSB, is delivered to the controlled area using the energy of the shock wave and a mushroom-shaped vortex ring 21 is created following the vortex ring 18 (Fig. 3).

Вихревое кольцо 21 движется вдоль оси факела 3 снизу вверх, по потушенному предыдущим кольцом 18 участку 22 струи 1. В случае возникновения пожара на участке 22 при аномальном развитии пожара, вследствие «проскока» пламени через вихревое кольцо 18, производится тушение возникшего очага горения вихревым кольцом 21.The vortex ring 21 moves along the axis of the torch 3 from bottom to top, along the portion 22 of the jet 1 extinguished by the previous ring 18. In the event of a fire in section 22 during an abnormal development of the fire, due to the “breakthrough” of the flame through the vortex ring 18, the resulting burning center is quenched by the vortex ring 21.

Затем, согласно изобретению, производят подрыв с задержкой по времени заряда 11.Then, according to the invention, produce a blast with a delay in charge time 11.

В результате подрыва заряда 11 огнетушащий порошок 14, выполненный в виде обычного огнетушащего порошка, например ПСБ, доставляется в контролируемую зону с помощью энергии ударной волны и создается вихревое кольцо 23 грибовидной формы вслед за вихревыми кольцами 18 и 21 (фиг. 4).As a result of undermining the charge 11, the extinguishing powder 14, made in the form of a conventional extinguishing powder, for example, PSB, is delivered to the controlled area using the energy of the shock wave and a mushroom-shaped vortex ring 23 is created following the vortex rings 18 and 21 (Fig. 4).

Вихревое кольцо 23 движется вдоль оси факела 3 снизу вверх, по потушенному предыдущими кольцами 18 и 21 участку 24 струи 1.The vortex ring 23 moves along the axis of the torch 3 from the bottom up, along the portion 24 of the jet 1 extinguished by the previous rings 18 and 21.

По мере продвижения вихревых колец 18, 21, 23 к вершине факела 25 создается участок 26 струи 1.As the vortex rings 18, 21, 23 move toward the top of the torch 25, a portion 26 of the jet 1 is created.

В случае аномального развития пожара и «проскока» пламени через вихревое кольцо 18 производится тушение возникшего очага горения вихревыми кольцами 21 и 23, как и в известном техническом решении (Патент RU №895174, кл. Е21В 35/00, опубл. 10.02.1996, с. 2 описания).In the event of an abnormal development of the fire and the “breakthrough” of the flame through the vortex ring 18, the resulting burning center is extinguished by the vortex rings 21 and 23, as in the well-known technical solution (Patent RU No. 895174, CL ЕВВ 35/00, published on 02/10/1996, p. 2 of the description).

Применение при создании вихревых колец 21 и 23 обычного огнетушащего порошка 13 и 14, например ПСБ, позволяет снизить стоимость порошкового огнетушащего средства по сравнению с огнетушащим порошком 12, выполненным в виде нанопорошка.The use of a conventional fire extinguishing powder 13 and 14, for example, PSB, when creating vortex rings 21 and 23, makes it possible to reduce the cost of a powder fire extinguishing agent in comparison with a fire extinguishing powder 12 made in the form of a nanopowder.

Анализ современных теоретических представлений о механизмах порошкового тушения пожаров, возникших при авариях на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, и общеизвестные сведения из уровня техники показали большую перспективу применения нанопорошков. Одним из путей этого применение является дальнейшее развитие вихрепорошкового способа пожаротушения на особо важных объектах при тушении крупных пожаров в зонах неконтролируемого распространения огня при отсутствии в этих зонах людей с использованием предлагаемого способа тушения.The analysis of modern theoretical concepts of the mechanisms of powder fire extinguishing that occurred during accidents in gas, oil and gas-oil wells, and well-known information from the prior art showed a great prospect for the use of nanopowders. One of the ways of this application is the further development of the vortex-powder fire extinguishing method at especially important sites when extinguishing large fires in areas of uncontrolled spread of fire in the absence of people in these areas using the proposed extinguishing method.

Заявляемое техническое решение просто в эксплуатации и может быть использовано для доставки при пожаре нанопорошка с помощью энергии ударной волны в контролируемую зону для создания концентрации нанопорошка, достаточной для ингибирования пожаровзрывоопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени.The claimed technical solution is simple in operation and can be used to deliver a nanopowder in a fire using shockwave energy to a controlled area to create a nanopowder concentration sufficient to inhibit a fire and explosion hazard environment for the time required to suppress the flame.

Claims

A method of vortex powder extinguishing of burning fountains in gas, oil and gas-oil wells, comprising placing explosive on the surface of the earth in the form of several concentric ring charges in a closed loop enclosing a burning torch of a well, encapsulating them with fire extinguishing powder, first blasting a charge of a smaller radius, undermining the following charges with a time delay, the delivery of the extinguishing powder to the combustion zone using the energy of the shock wave and the creation of a vortex ring moving along the axis of the torch bottom to top, characterized in that when forming a charge of a smaller radius and encasing it with a fire extinguishing powder, nanopowder is used as the latter, which, when a vortex ring is formed, creates in the controlled zone a nanopowder concentration sufficient to inhibit the fire and explosion hazardous environment for the time necessary to advance the vortex ring along the surface of the diffusion flame of the torch.