Пожежна небезпека процесів буріння свердловин

Пожежна небезпека процесів буріння свердловин обумовлюється насамперед наявністю великої кількості горючої рідини - нафти і газу, що виходять на поверхню землі, а також можливістю викиду і появи відкритого нафтового фонтана за рахунок високого пластового тиску.

Згідно результатів аналізу великих пожеж на промислах, майже всім пожежам передувало утворення горючого середовища (ГС) на відкритому повітрі в результаті виходу нафти і газу назовні (фонтанування). В умовах відкритого фонтанування на поверхню землі викидається колосальна кількість нафти, що заливає велику територію і створює надзвичайно небезпечну обстановку.

Приклад пожежі: 8січня 1995 р. у південно-індійської пров. Андра Прадеш відбувся спалах природного газу на свердловині, почалося неконтрольоване горіння нафтогазового фонтана висотою до 100 м і продовжувалося 65 днів. Увесь цей час в окрузі радіусом 5 км від свердловини випадав своєрідний «нафтовий дощ», що покривав землю і будівлі, причому сам смолоскип було видно з відстані 3 км. Невдачею закінчилися спроби остудити смолоскип і поступово збити його шляхом подачі води з лафетних пожежних стволів із великою інтенсивністю. Відірвати смолоскип від свердловини удалося шляхом підриву за допомогою електродетонатора заряду ВР масою 400 кг.

М.У.: Питання до курсантів: Чим обумовлюється пожежна небезпека процесів буріння свердловин?

2.1. Умови утворення горючого середовища (ГС).

Пожежна небезпека процесів буріння свердловин характеризується наявністю великої кількості нафти і газу та їх пожежонебезпечними властивостями.

Нафта - ЛЗР, Тсп=-35 - +35⁰С. Область спалахування парів нафти в суміші з повітрям від 1% (Yн) до 10% (Yв) (об. %). Особливо небезпечні нафти з великим вмістом сірки (0.6% і більш) (сірка, взаємодіючи з металами утворює пірофорні сполуки, здатні на повітрі самозайматися). Сірководень та двоокис вуглецю агресивно впливають на бурильні, обсадні труби і на устаткування, викликають при цьому корозію у процесі експлуатації, особливо коли вони знаходяться під навантаженням (водневе охрупчивання та сульфідне розтріскування).

Крім нафти горючими матеріалами на бурових є запаси палива для двигунів, промивні розчини на вуглеводневій основі, нафтопродукти, що застосовуються для нафтових ванн, матеріали для використання при спорудженні бурових, хімреагенти та нафта для промивного розчину, обтиральні матеріали тощо.

При нормальній роботі бурового устаткування, а також при експлуатації свердловин ГС не утворюється, тому що в навколишньому середовищі немає парів нафти і газу в достатніх кількостях, необхідних для утворення вибухонебезпечних концентрацій (ВНК).

М.В. Питання до курсантів: За яких умов утворюється ВНК горючих речовин?

Найбільш небезпечним на стадії буріння є закінчення процесу буріння, коли свердловина знайшла нафту або газ, що знаходяться під великим тиском (10 МПа і вище).

Пожежонебезпечною також є операція порушення (збудження) свердловини шляхом продувки її газом або повітрям, тому що існує можливість вільного утворення вибухонебезпечної суміші в свердловині.

Пожежна небезпека процесу буріння різко зростає при ускладненнях, що порушують нормальний хід робіт і здатних привести до фонтанування нафти і газу зі стовбура свердловини.

Газонафтопрояви – це надходження нафти і газу на поверхню землі в невеликих кількостях, що не перешкоджають проведенню основних операцій по буравленню, але подальший розвиток газонафтопроявів може привести до викиду зі свердловини промивного розчину і аварійному фонтануванню, що створює пожежонебезпечну ситуацію.

Відкрите фонтанування на свердловинах, що буряться, як правило відбувається через:

- обсадну колону при відсутності в свердловині бурильних труб;

- колону бурильних труб при відсутності або несправності зворотного клапана;

- кільцевий простір між бурильною й обсадною колонами;

- нещільності рознімних з'єднань обв'язки устя свердловини;

- міжколонні кільцеві зазори внаслідок неякісного цементування і порушення герметичності в нарізних сполученнях обсадних колон;

- тріщини та пласти, що виходять на поверхню за межами свердловини (грифони).

Основна причина небезпечних газонафтопроявів – порушення оптимального співвідношення між пластовим тиском і протитиском, який створюєтья стовпом промивної рідини (бурового розчину) в стовбурі свердловини.

Крім цього газонафтопрояви можуть перейти в аварійне фонтанування при відсутності, несправності або неправильному використанні устаткування проти викидів (превенторів) на усті свердловин, а також при порушенні герметичності обсадних колон.