Пожарная опасность буровых установок. Основные требования пожарной безопасности
ГБОУ СПО «Волгоградский экономико-технический колледж»
по дисциплине Пожарная безопасность объектов и населенных пунктов
на тему: «Пожарная опасность буровых установок. Основные требования пожарной безопасности»
Студента: Романченко Р.В.
Шифр: Р-1098
Группа: 6Пб-2
Руководитель:
Волгоград, 2014
СОДЕРЖАНИЕ:
Всё меняется (см. по тексту) !
Введение
Актуальность темы исследования. Представления о содержании термина «пожарная безопасность на буровых установках». Требования пожарной безопасности – специальные условия социального или технического характера, установленные в целях обеспечения пожарной безопасности законодательством Российской Федерации, нормативными или уполномоченным государственным органом.
Непрерывное развитие науки и техники, распространение пожаровзрывоопасных производств, концентрация на производстве и в зданиях больших количеств сгораемых материалов, усложнение технологических процессов, тенденция увеличения площадей и этажности производственных, административных, общественных, жилых зданий значительно повышает пожароопасность объектов народного хозяйства, в связи с чем возрастает ответственность каждого пожарного подразделения за конечные результаты своей деятельности – сохранение социалистической собственности от огня и успешное тушение пожаров при возможном их возникновении. Эти важные государственные задачи определены также Федеральным законом «О пожарной безопасности» от 21 декабря 1994 года.
Цель работы исследовать пожарную опасность на буровых установках. В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
- анализ воздействия пожарной опасности;
- анализ основных требований по пожарной безопасности.
Объектом исследования является буровая установка, на которой может возникнуть ситуация связанная с возникновением на ней пожара.
Предметом исследования являются пожарная опасность на буровых установках. Пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения используются необходимые меры по устранению негативного влияния опасных факторов пожара на людей, сооружения и материальных ценностей
Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Пожарная профилактика включает комплекс мероприятий, направленных на предупреждение пожара или уменьшение его последствий. Активная пожарная защита – меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или взрывоопасной ситуацией.
Пожар на предприятии наносит большой материальный ущерб народному хозяйству и очень часто сопровождается несчастными случаями с людьми. Основными причинами, способствующими возникновению и развитию пожара, являются: нарушение правил применения и эксплуатации приборов и оборудования с низкой противопожарной защитой; использование при строительстве в ряде случаев материалов, не отвечающих требованиям пожарной безопасности; отсутствие на многих объектах народного хозяйства и в подразделениях пожарной охраны эффективных средств борьбы с огнем .
В производственных помещениях и в рабочих зонах наружных установок, где возможно выделение взрывоопасных паров и газов, должен быть организован систематический контроль воздуха. Порядок организации контроля воздуха определяется Отраслевой инструкцией по контролю воздушной среды на предприятиях (ИБТВ 1-087-81). Для контроля за содержанием взрывоопасных концентраций паров и газов в производственных помещениях и в рабочих зонах наружных установок должны быть установлены автоматические сигнализаторы, сблокированные с аварийной вентиляцией.
Работа состоит из трех глав. В первой главе рассмотрим технологический процесс на буровых установках. Во второй главе рассмотрены основные показатели пожарной опасности. Третья глава посвящена основным требованиям пожарной безопасности.
В конце помещен список использованной литературы.
Глава 1. Технологический процесс на буровых установках
- Технология бурения скважин
Технология бурения скважин – это комплекс операций (разрушение пород, транспортирование шлама, отбор проб, спускоподъемные операции и операции по креплению скважины), выполняемые в определенной последовательности при разведочном и эксплуатационном бурении. Механический способ бурения наиболее распространенный, он осуществляется ударным, вращательным и ударно-вращательным способами бурения. При ударном способе бурения разрушение горных пород происходит за счет ударов породоразрушающего инструмента по забою скважины. Разрушение горных пород за счет вращения прижатого к забою породоразрушающего инструмента (долото, коронка), называется вращательным способом бурения.
При бурении нефтяных и газовых скважин в России применяют исключительно вращательный способ бурения. При использовании вращательного способа бурения, скважина высверливается вращающимся долотом, при этом разбуренные частицы породы в процессе бурения выносятся на поверхность непрерывно циркулирующей струей бурового раствора или нагнетаемым в скважину воздухом или газом. В зависимости от местонахождения двигателя вращательное бурение разделяют на роторное бурение и бурение турбобуром. При роторном бурении — вращатель (ротор) находится на поверхности, приводя во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб, частота вращения 20—200 об/мин. При бурении с забойным двигателем (турбобур, винтовой бур или электробур) — крутящий момент передается от забойного двигателя, устанавливаемого над долотом.
Процесс бурения состоит из следующих основных операций: спуск бурильных труб с долотом в скважину до забоя и подъем бурильных труб с отработанным долотом из скважины и работы долота на забое, т. е. разрушение породы бурения. Эти операции периодически прерываются для спуска обсадных труб в скважину, чтобы предохранить стенки от обвалов и разобщить нефтяные (газовые) и водяные горизонты. Одновременно в процессе бурения скважин выполняется ряд вспомогательных работ: отбор керна, приготовление промывочной жидкости (бурового раствора), каротаж, замер кривизны, освоение скважины с целью вызова притока нефти в скважину и т. п.
На рисунке 1 представлена технологическая схема буровой установки.
Рисунок 1. Схема буровой установки для вращательного бурения: 1 — талевый канат; 2 — талевый блок; 3 — вышка; 4 — крюк; 5 — буровой шланг; 6 — ведущая труба; 7 — желоба; 8 — буровой насос; 9 — двигатель насоса; 10 — обвязка насоса; 11 — приемный резервуар (емкость); 12 — бурильный замок; 13 — бурильная труба; 14 — гидравлический забойный двигатель; 15 — долото; 16 — ротор; 17 — лебедка; 18 — двигатель лебедки и ротора; 19 — вертлюг
Буровая установка представляет собой комплекс машин и механизмов, предназначенных для бурения и крепления скважин. Буровой процесс сопровождается спуском и подъемом бурильной колонны, а также поддержанием ее на весу. Для уменьшения нагрузки на канат и снижения мощности двигателей применяют подъемное оборудование, состоящее из вышки, буровой лебедки и талевой системы. Талевая система состоит из неподвижной части кронблока, устанавливаемого наверху фонаря вышки и подвижной части талевого блока, талевого каната, крюка и штропов. Талевая система предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное перемещение крюка. Буровая вышка предназначена для подъема и спуска бурильной колонны и обсадных труб в скважину, а также для удержания на весу бурильной колонны во время бурения и равномерной ее подачи и размещения в ней талевой системы, бурильных труб и части оборудования. Спускоподъемные операции осуществляется с помощью бурильной лебедки. Буровая лебедка состоит из основания, на которой закреплены валы лебедки и соединены между собой зубчатыми передачами, все валы соединены с редуктором, а редуктор в свою очередь соединен с двигателем.
В наземное буровое оборудование входит приемный мост, предназначенный для укладки бурильных труб и перемещения по нему оборудования, инструмента, материалов и запасных частей. Система устройств для очистки промывочного раствора от выбуренной породы. И ряд вспомогательных сооружений.
Бурильная колонная соединяет буровое долото (породоразрушающий инструмент) с наземным оборудованием, т. е. буровой установкой. Верхняя труба в колонне бурильных труб квадратного сечения, она может быть шестигранной или желобчатой. Ведущая труба проходит через отверстие стола ротора. Ротор помещают в центре буровой вышки. Ведущая труба верхним концом соединяется с вертлюгом, предназначенного для обеспечения вращения бурильной колонны, подвешенной на крюке и подачи через нее промывочной жидкости. Нижняя часть вертлюга соединяется с ведущей трубой, и может вращаться вместе с колонной бурильных труб. Верхняя часть вертлюга всегда неподвижна.
Рассмотрим технологию проведения бурового процесса (рисунок 1). К отверстию неподвижной части вертлюга 19 присоединяется гибкий шланг 5, через который закачивается в скважину промывочная жидкость при помощи буровых насосов 8. Промывочная жидкость проходит по всей длине бурильной колонны 13 и поступает в гидравлический забойный двигатель 14, что приводит вал двигателя во вращение, а затем жидкость поступает в долото 15. Выходя из отверстий долота жидкость, промывает забой, подхватывает частицы разбуренной породы и вместе с ними через кольцевое пространство между стенками скважины и бурильными трубами поднимается наверх и направляется в прием насосов. На поверхности буровой раствор очищается от разбуренной породы, с помощью специального оборудования, после чего вновь подается в скважину1.
Технологический процесс бурения во много зависит от бурового раствора, который в зависимости от геологических особенностей месторождения, готовится на водной основе, на нефтяной основе, с использованием газообразного агента или воздуха.
Технологии поведения буровых процессов различны, но подходящая для данных условий (глубины скважины, слагающей ее породы, давлений и др.), должна быть выбрана исходя из геологических и климатических условий.
При проведении поисково-разведочных работ на нефть и газ, которым неизменно сопутствует бурение скважин, могут возникнуть различные осложнения и аварии, способные нанести большой вред людям, недрам и окружающей природе. Так, могут произойти выбросы промывочного раствора, открытое фонтанирование нефтью или газом, обвалы ствола скважины, провалы вышки и оборудования, пожары, грифоны и др. Аварии являются следствием несоблюдения правил и технологии проводки скважин, недоучёта геологического строения и условий залегания нефти, а также причиной больших потерь нефти и газа. В связи с этим жесткие требования должны предъявляться к цементированию колонн поисковых и разведочных скважин. Нельзя оставлять открытыми стволы скважин, чтобы предотвратить возможность перетоков нефти и газа в другие горизонты и обводнения продуктивных пластов. Для предупреждения перетоков нефти и газа в верхние песчаные пласты, содержащие пресные грунтовые воды, в некоторых случаях спускают предохранительную колонну.
Чтобы предотвратить выбросы, связанные с уменьшением удельного веса глинистого раствора при бурении, применяют специальные промывочные жидкости (утяжелённые растворы).
Характеристика буровых установок
Буровыми установками называют агрегатированные комплексы бурового оборудования с вращателем роторного типа, с помощью которого передается вращение буровому снаряду без передачи ему осевой нагрузки. Роторные буровые установки и станки с вращателем роторного типа применяют при бурении геологоразведочных (картировочных, структурных, поисковых, гидрогеологических) и эксплуатационных (нефтяных и газовых, водозаборных) и технических скважин для различных целей.
В комбинации с забойными двигателями (турбобурами) эти установки используют для бурения сверхглубоких скважин.
В зависимости от применяемого вида привода буровые установки подразделяются на дизельные – Д, электрические – Э, дизель-электрические – ДЭ и дизель-гидравлические – ДГ2.
Нефть является одним из наиболее ценных видов сырья, из которого получают моторные топлива, смазочные масла, газообразные продукты, используемые в химической промышленности для производства пластмасс, химических волокон, синтетических каучуков и т.п.
Добыча нефти связана с осуществлением двух основных процессов: бурения и эксплуатации скважин.
Бурят скважину с помощью специального долота, которое вращается вместе с бурильными трубами и разрушает пластовые породы. Образующаяся при бурении порода поднимается из забоя с помощью воды, которую подают во внутреннюю полость колонны труб. Через отверстия долота вода поступает в забой скважины и вместе с породой по межтрубному пространству поднимается па поверхность, где ее в лотках очищают от породы и вновь подают в скважину. Для увеличения подъемной, выталкивающей породу силы вместо воды используют водные глинистые растворы различной плотности3.
Эксплуатация скважин. В зависимости от пластового давления добыча нефти в период промышленной эксплуатации осуществляется тремя способами ее отбора: фонтанным, компрессорным и глубинно-насосным.
Глубинно-насосный способ отбора нефти осуществляют с помощью специального насоса, опускаемого в скважину. Плунжер насоса, получая движение от станка-качалки, обеспечивает всасывание нефти из забоя и ее нагнетание в подъемные трубы. Качалку вместе с электроприводом устанавливают в устье скважины.
Выходящая из скважины нефть содержит попутные газы, воду и другие примеси. Удаляют примеси на промысловых пунктах сбора и обработки нефти с целью получения заданного состава нефти.
Пожарная опасность при добыче нефти.
Особенности пожарной опасности бурения в целом определяются неустойчивостью равновесия между пластовым давлением и давлением, создаваемым нагнетанием в скважину глинистого раствора. Это равновесие может быть нарушено в результате: несвоевременной подкачки глинистого раствора в скважину при подъеме бурильного инструмента; увеличения потерь глинистого раствора при бурении пород, содержащих пустоты или трещины; уменьшения плотности глинистого раствора при чрезмерном насыщении его нефтяными газами или обводнении пластовыми водами.
Период промышленной эксплуатации скважин при нормальной работе установки в целом характеризуется стационарным режимом работы технологического оборудования. Однако на отдельных операциях, связанных с освоением скважин, могут возникать опасные ситуации. Так, в процессе освоения скважины при возбуждении пласта, осуществляемого путем снижения давления на забой, может значительно повыситься давление на устье скважины и вызвать повреждение или срыв арматуры с открытым фонтанированием.
Открытое фонтанирование приводит к выбросу большого количества нефти и газа и образованию горючего парогазовоздушного облака больших размеров. Облако в зависимости от мощности фонтана, метеорологических условий и рельефа местности может распространиться на расстояние 1-2км и более от фонтанирующей скважины.
Наиболее вероятные источники зажигания при бурении связаны с тепловым проявлением механической, химической и электрической энергии.
Опасность проявления механической энергии обусловлена возможностью выброса из скважины глинистого раствора. Вместе с раствором из скважины могут быть выброшены буровой инструмент или горная порода, которые при ударе о стальные элементы оборудования высекают искры, имеющие достаточную для зажигания воспламеняющую способность.
Опасно также тепловое проявление процесса самовозгорания отложений сернистых соединений железа, которые образуются на внутренних стенках технологического оборудования в результате химического взаимодействия сероводорода или свободной серы со стальными поверхностями. При контакте с кислородом воздуха сернистые соединения железа способны активно окисляться вплоть до их самовозгорания. Наибольшая опасность самовозгорания существует в аппаратах емкостного типа, куда периодически может поступать воздух (резервуары, сепараторы и другое промысловое оборудование).
Повышенную опасность представляют скважины с электропогружными насосами, так как предполагают использование разветвленной сети электропроводов и кабелей, находящихся под напряжением. Поэтому имеется опасность теплового проявления коротких замыканий и перегрузок силовой сети.
На буровой установке могут быть и другие источники зажигания: искры двигателей внутреннего сгорания (при использовании в качестве привода двигателей внутреннего сгорания), открытое пламя аппаратов с огневым подогревом (например, трубчатые печи пунктов комплексной подготовки нефти) и разряды атмосферного электричества.
1.3. Пожарная опасность буровых установок
Пожарная опасность при бурении скважины определяется двумя основными факторами: наличием на буровой площадке горючих материалов как в условиях нормальной работы, так и при возникновение аварийных ситуаций, а также возможностью образования источников зажигания в горючей среде.
Пожарно – профилактическая работа начинается с правильного выбора и планировки площадки для сооружения буровой установки. При этом важным условием правильного выбора является соблюдение противопожарных разрывов между бурящейся скважиной и близлежащими жилыми и промышленными объектами. Генеральные планы промышленных предприятий и Инструкцией по строительному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтяной и газовой промышленности СН 433 – 79, которые предусматривают следующие минимальные расстояния от устья одной или куста нефтяных и газовых скважин до некоторых объектов:
жилых зданий 300 м; общественных зданий 500 м; зданий и сооружений промышленных и сельскохозяйственных предприятий 100 м; зданий и сооружений подземных хранилищ газа 60 м.
Планировка площадки должна предусматривать:
- возможность свободного перемещения людей и пожарной техники при возникновении пожара на буровой;
- отвод жидкости, выбрасываемой из скважины при аварийных ситуациях;
- предотвращение возможность затопления разлившейся жидкостью электрооборудования, находящегося под напряжением.
Важным условием обеспечения пожарной безопасности является правильное устройство и размещение двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Двигатели, а также буровые насосы можно устанавливать в помещение любой степени огнестойкости с негорючим полом. Необходимым условием обеспечения пожарной безопасности является строгое соблюдение требований, предъявляемых к электрооборудованию.
Осветительную и силовую электропроводку на буровой площадке выполняют проводами и кабелями, сечения и защиту которых выбирают как для невзрывоопасных помещений и установок. При этом открыто проложенные кабели должны быть бронированными и не иметь наружных покровов из горючих веществ (джута, битума и д. р.). Кабели к переносным токоприемникам должны иметь исполнение для средних условий работы. Кабельные линии, прокладываемые на буровой площадке должны выполняться из цельных кусков кабелей и не содержать соединительных и осветительных кабельных муфт.
Буровые установки должны быть обеспечены аварийным освещением напряжением не выше 12 Вт и переносными взрывозащищенными светильниками того же напряжения. Питание их может осуществляться от автономного источника или от двухобмоточного трансформатора, корпус и один из низковольтных выводов которого должны быть заземлены.
Основные меры, обеспечивающие пожарную безопасность сварочных работ вблизи устья скважины, - это удаление горючих материалов с места проведения сварочных работ и обеспечению надежной работы сварочного оборудования. Перед проведением сварочных работ рабочую площадку очищают от горюче смазочных материалов, а горючие конструкции, находящиеся на расстояние до 4 м от места огневых работ, защищают от искр металлическими листами или асбестом4.
Спецификой пожарной опасности буровых установок является:
- высокая степень насыщенности бурового здания энергетическим и технологическим оборудованием;
- применение при строительстве горючих материалов (дерево, ткань и т.п.);
- применение в качестве отопительного элемента временной металлической печи;
- непрерывность топки печей высококалорийным топливом;
- применение двигателей внутреннего сгорания (ДВС);
- наличие высоких температур поверхностей металлической печи и выхлопных труб ДВС;
- наличие запаса топлива (жидкого и твердого), горюче-смазочных материалов (ГСМ), антивибрационной смазки;
- наличие интенсивного естественного движения воздуха через технологический проем в кровле бурового здания;
- сложность эвакуации работающих с буровой вышки или мачты.
Источниками зажигания буровых установок могут быть: открытый огонь; пламя, искры, накаленные элементы отопительных приборов, ДВС, электрооборудования, силовых и осветительных проводов; лесные и степные пожары; разряды молний; самовоспламеняющиеся материалы.
Горючей средой в буровых установках может быть: горючие и трудногорючие материалы элементов буровой установки; легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ), горючие жидкости (ГЖ), ГСМ;
твердое топливо; антивибрационная смазка; изоляция электрооборудования, кабелей, электрических проводов и т.п.; обтирочный материал.
Опасными факторами пожара, воздействующими на работающих и оборудование, являются: открытый огонь и искры; повышенная температура воздуха и оборудования; токсичные продукта горения; дым; пониженная концентрация кислорода; взрыв.
Выполнение работ повышенной взрывопожароопасности (бурение скважин с проходкой продуктивного пласта, перфорация и ремонты скважин и т.п.) в грозу или при других сложных условиях не допускается5.
Глава 2. Требования пожарной безопасности к буровым установкам
Пожарная безопасность буровой установки регламентируется ГОСТ 12.1.004-76, строительными нормами и правилами, «Правилами пожарной безопасности для геологоразведочных организаций и предприятий» и настоящий стандартом.
Пожарная безопасность установки должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и пожарной защиты, т.е. комплексом организационных мероприятий и технических средств, направленных на исключение возможности возникновения пожара и предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него.
Пожарная безопасность буровой установки должна быть обеспечена в процессе бурения скважин, строительно-монтажных работ, ремонта, транспортировки, а также в случаях возникновения аварийной обстановки.
Исходя из специфики пожарной опасности буровых установок должны соблюдаться нормы пожарной безопасности.
При бурении скважин должны быть соблюдены требования, предусмотренные Едиными техническими правилами ведения работ при строительстве скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях и Правилами безопасности в нефтегазодобывающей промышленности.
Площадка, предназначенная для монтажа буровой установки, должна быть свободна от наземных и подземных трубопроводов, кабелей, очищена от леса, кустарника, травы и спланирована в радиусе не менее 50 м.
Территория для размещения пожарной техники вокруг буровой площадки должна быть шириной не менее 12 м. Расстояние от площадки до устья скважины должно быть не более 15 м. Буровые насосы с двигателями внутреннего сгорания могут быть смонтированы как в привышечном сарае, так и в отдельном помещении, которые следует строить из трудносгораемых материалов.
Запрещается хранить топливо и обтирочный материал в помещении, предназначенном для двигателей внутреннего сгорания. Топливные резервуары для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) должны быть расположены на расстоянии не менее 40 м от наружных стен зданий и сооружений буровой.
Топливопровод должен иметь два запорных устройства: одно - у топливного резервуара, а другое - у машинного помещения на расстоянии не менее 5 м от его укрытия с внешней стороны.
Топливная емкость и установка должны иметь обвалование, достаточное для предотвращения разлива топлива и масла на территории буровой и под агрегатные помещения во время их перекачки. Если двигатели внутреннего сгорания установлены в отдельном помещении, разрешается иметь внутри помещения расходный бачок для горючего вместимостью не более 200 л.
Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания буровых установок следует удалять на расстоянии не менее 15 м от устья скважины, не менее 5 м от боковой обшивки приводного блока (при горизонтальной прокладке выхлопного трубопровода) и не менее чем на 1,5 м выше конька крыши приводного блока (при вертикальной прокладке выхлопных труб).
Выхлопные трубопроводы должны быть оборудованы искромаслоуловителями, а схема отводов выхлопных газов должна исключать их попадание на рабочие места буровой.
В местах прохода через стены, полы или крышу помещения выхлопные трубы следует монтировать в герметизирующих устройствах, изготовленных из несгораемого материала с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч.
Размеры отверстий для этого устройства должны удовлетворять требованиям монтажа и демонтажа выхлопных труб. Расположение трансформаторов (подстанций) должно исключать их затопление буровым раствором и ливневыми водами.
Нефть для ванны необходимо подвозить к скважине в герметично закрытых емкостях. Трубы как при наливе нефти в емкости, так и при прокачке через них в скважину должны быть надежно заземлены. Правильность выполнения заземления труб проверяет электротехнический персонал.
Помещение силового привода вышечного и насосного блоков буровой должно быть тщательно провентилировано от нефтяных паров: после проверки отсутствия взрывоопасной смеси в воздухе может быть допущена работа дизелей или электродвигателей.
Остатки жидкости, отработанную нефть, применяемую для ванн, следует сливать только в производственную канализацию, нефтеловушку или емкость; сливать их на землю запрещается. Емкость вывозят (по согласованию с пожарной охраной) в пожаробезопасное место.
Заливочные агрегаты, применяемые для закачки нефти в скважину, рекомендуется устанавливать с наветренной стороны от устья скважины. Выкидные трубопроводы для отвода газа следует оборудовать факельной установкой, располагаемой с подветренной стороны на расстоянии не менее 60 м от устья скважины.
Площадь вокруг факельной установки в радиусе 15 м должна быть очищена от кустарника, травы и деревьев. Территорию вокруг факельной установки в радиусе 30 м необходимо оградить и обозначить предупреждающими знаками.
Газ в факельной установке следует поджигать дистанционно запальным устройством.
Противопожарные мероприятия при ликвидации нефтяных выбросов и открытого фонтана при бурении (и эксплуатации) нефтяных и газовых скважин следует проводить в соответствии с Инструкцией по организации и безопасному ведению работ при ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов.
Жилые, бытовые и административные вагончики для вахтовых бригад следует располагать на расстоянии, равном высоте вышки плюс 10 м, но не менее 60 м от устья скважины6.
2.1. Способы предотвращения пожара на буровых установках
Электрооборудование, используемое на буровых установках, должно отвечать требованиям действующих «Правил устройства электроустановок», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.7-75, ГОСТ 12.1.030-81.
