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长庆油田修井现场自动化消防装置研制与应用

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  摘 要:在各种灾害中,火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。井下作业现场作为高油气比聚集地,存在着火风险高,应该高度重视现场防火工作,配置适合现场作业的高效灭火设备,做好预防工作,将火灾危害损失降到最低点。
  关键词:火灾;自动化消防装置;设计;试验;灭火
  长庆油田部分开采井油气比高,井下作业时井口散发大量可燃性气体,稍有不慎就会发生火灾,火灾时火焰高、热辐射强,人员难以接近。井场配干粉灭火器射程小压力低,无法迅速灭火一旦蔓延更增加灭火难度。因此要研发自动化消防系统,着火初期一键启动灭火减少损失。
  1 研发思路
  目前国内各油田井下作业现场配备35kg和8kg灭火器消防戒备,应用不足之处:①现场消防器材处于备用状态,发生火灾操作人员需拿取灭火器赶赴火源点,过程较慢,失去最佳灭火时机;②35kg灭火器喷射时间短,火势较大时无法灭火存在复燃可能;③干粉灭火器射程小,35kg灭火器射距6-8m,8kg为3-5m。且油管桥底部等地方,地势低无法灭火。针对修井现场消防情况,研发着火初期启动一键灭火消防系统,使灭火有效迅速,减少损失。
  2 具体方案
  2.1 快速灭火系统结构设计研究
  ①灭火剂选型及储存,控制装置优化设计,使灭火剂及储存达到使用要求;②设计研究灭火剂与驱动气体混放装置,设计驱动气瓶组、单向阀、集流管、减压器、电磁型驱动装置、信号反馈装置,解决灭火剂运输,长期储存后结实,不能与驱动气体充分混合。
  2.2 控制方式及多组联动系统研究
  ①对系统一键启动方式设计研究,系统具有气动远程启动、紧急情况下可手动应急启动二种启动方式;②对多组联动系统方式研究,使用多组联动组合,实施一键启动后,其余启动方式实现全自动多组联动。
  3 装置的设计与试验
  3.1关键技术
  技术研究进展:①设计井口立体灭火喷头,解决灭火剂喷射面积问题;②设计驱动气瓶组、减压器、电磁型驱动装置、干粉密封储存器,解决灭火剂运输,长期储存结实不能与驱动气体混合问题;③设计启动气瓶组、电磁型驱动、信号反馈装置解决气动远程启动、手动应急启动二种更安全启动方式;④设计分路控制,解决现场着火点多,定点防护,多点使用问题;⑤设计多组设备联动问题,实现灭火后如有油气继续泄露,二次火灾防护问题。
  3.2 核心装置制作
  优化图纸设计:适于修井环境,加充装干粉入口,加固顶部吊裝固定位置,经增加驱动气瓶,调整电磁型驱动装置参数加大喷射距离,更适于现场防护及维护操作。主要由撬装式箱体、干粉贮存容器、安全阀、释放阀、驱动气瓶组、启动气瓶组、单向阀、集流管、减压器、电磁型驱动、信号反馈装置、干粉喷嘴、灭火控制器等部件组成。
  3.3 装置工作原理
  着火后操作人员操作远程气动按钮,启动气瓶开启,输出启动气体依次打开驱动气瓶组容器阀,驱动气瓶组中高压气体经单向阀进入集流管;集流管高压气体经减压器降至1.6MPa进入干粉灭火剂贮存容器,使容器内干粉灭火剂沸腾,并与驱动气体充分混合;当干粉灭火剂贮存容器内压力达1.4MPa,打开释放阀,混合的干粉气固二相态通过喷洒管网流向喷嘴,喷向着火防护区域保护对象,灭火。
  系统启动方式:气动远程启动、机械应急启动。装置技术特点:①设计井口立体灭火喷头,解决灭火剂喷射面积问题;②撬装化设计,设计密闭干粉储存容器,解决灭火剂运输,长期储存后结实不能与驱动气体充分混合的问题;③设计启动气瓶组、电磁型驱动装置、信号反馈装置解决现场气动远程启动、手动应急启动二种启动方式,启动更安全;④设计分路控制问题解决现场着火点多,定点防护,多点使用问题;⑤多组闸阀联动设计,实现一键启动,其他闸阀全自动打开灭火。
  3.4 试验修井现场自动化消防装置
  ①2018.11.18,明森智能消防装备(江苏)有限公司试验场,试验结果:a 消防装置有效喷射时间66秒,油槽灭火时间19秒;b 消防装置启动时间为11秒;出口释放阀动作压力1.6MPa,符合设计要求;②2018.12.26,白408-31井场。试验结果:a 消防装置有效喷射时间69秒,油槽灭火时间19秒;b 消防装置启动时间为9秒;出口释放阀动作压力1.4MPa,符合设计要求。
  4 取得成果
  ①全时段、全天候现场戒备,着火初期达到一键启动,远程灭火目的,提高灭火有效性,为有效防控井下作业现场井喷着火等安全事故提供有力保障;②优化设计图纸,解决目前修井现场灭火器材射程小,压力低,无法实现对现场迅速灭火的难题;③增加驱动气瓶组、单向阀、集流管、减压器、电磁型驱动装置、信号反馈装置,解决灭火剂运输,长期储存后结实不能与驱动气体充分混合的问题;④解决现场着火点多,定点防护,多点使用问题,实现分路控制;⑤解决灭火剂二次充装,喷射面积,喷射时间调整等问题;⑥解决多组设备联动问题,实施一键启动后,其余启动方式实现全自动多组联动。
  5 认识与建议
  ①实验证明该装置有效解决现场实际问题,满足修井现场自动化消防目的;②装置在修井现场、试油与钻井现场、采油(气)井站等生产重点防护都能使用;③通过试验,建议后期配置在无人值守时,增加自动感应识别系统,自动发现着火点,自动启动灭火。不断改进和完善应用、操作规程及使用方法,形成相关配套技术。
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