CC BY
24
УДК 614.842.866
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ ЗАЩИТЫ ЛИЧНОГО СОСТАВА, УЧАСТВУЮЩЕГО В ЛИКВИДАЦИИ ПОЖАРОВ АВАРИЙНЫХ ФОНТАНОВ, ОТ ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЛАМЕНИ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ
Брушлинский Подгрушный
Николай Николаевич Александр Васильевич
Н. Н. Брушлинский
доктор технических наук, профессор, академик РАЕН и НАНПБ, заслуженный деятель науки РФ, Академия Государственной противопожарной службы МЧС России
А. В. Подгрушный
кандидат технических наук, начальник кафедры пожарной тактики и службы Академии Государственной противопожарной службы МЧС РФ
М. Х. Усманов
кандидат физико-математических наук, доцент, начальник НИЦ Высшей технической школы пожарной безопасности МВД Республики Узбекистан
Усманов Мирджалил Хамитович
В. П. Семенов
Высшая техническая школа пожарной безопасности МВД Республики Узбекистан
А. Х. Кулдашев, Д. О. Пулатов
Главное управление пожарной безопасности МВД Республики Узбекистан
Предложена классификация опасных и вредных факторов аварийных газовых и нефтяных фонтанов. Приведен анализ обеспечения условий безопасности личного состава противопожарных и противофонтанных служб от термического воздействия фонтана. С учетом практического опыта применения теплозащитных устройств предложены к использованию при тушении фонтанов вновь разработанные их виды. Даны рекомендации по рациональной расстановке теплозащитных устройств при проведении работ по тушению фонтанов. Предложен примерный перечень теплозащитных устройств для оснащения опорного пункта тушения крупных и сложных пожаров. Разработаны методические рекомендации для планирования боевых действий на период термической акклиматизации личного состава служб без и с использованием теплозащитных устройств.
Введение
Объекты добычи нефти и газа традиционно являются объектами с высоким уровнем пожарной опасности, которая зависит от ряда факторов, имеющих определенные параметры. Эти факторы необходимо учитывать при разработке мер эффективной защиты соседних объектов и личного состава всех задействуемых служб для ликвидации горящих аварийных фонтанов. Процесс развития пожара на подобных объектах определяется условиями возникновения горения, имеющих, в основном, вероятностный характер. Оперативно-тактическая обстановка на пожарах газовых и нефтяных фонтанов обусловливается интенсивностью прояв-
ления опасных факторов, возникающих при аварийном фонтанировании скважины.
Пожарная опасность буровых площадок обусловлена:
• неблагоприятными метеорологическими, сейсмическими и геотехническими условиями районов расположения буровых площадок;
• значительной концентрацией технологического и бурового оборудования, применением буровых растворов на нефтяной основе;
• труднодоступностью районов расположения буровых площадок, в связи с чем на буровых площадках вынуждено складируется значительное количество топлива, химреактивов, оборудования и т.д.;
• одновременным бурением скважин и пластовой добычей продукции в течение значительного периода эксплуатации;
• пребыванием большого числа людей на объекте в период бурения и строительства промысловых объектов и, как следствие, необходимостью размещения вблизи буровой площадки жилых городков или комплексов.
Вследствие названных причин доставка пожарной и специальной техники на подобные объекты в случае аварийных ситуаций весьма затруднительна [1].
Местоположение буровых площадок в безводных регионах создает значительные дополнительные трудности при проведении работ по ликвидации горящих фонтанов.
Ситуация усугубляется еще и недостаточной степенью развития нормативной базы по вопросам обеспечения пожарной безопасности такого рода объектов, а также отсутствием современных подходов к защите здоровья и жизни личного состава служб в общем и от термического воздействия горящих газовых и нефтяных фонтанов в частности.
Работа подразделений пожарной и аварийной (противофонтанной) служб при ликвидации горящих фонтанов носит затяжной характер, требует привлечения большого количества сил и средств, осуществляется при непрерывном воздействии экстремально высоких значений тепловых потоков и шума, атакже других опасных и вредных факторов. Это приводит к травматизму, заболеваниям, а в отдельных случаях к гибели людей, выходу из строя и потере пожарного оборудования.
Так, например, 19 мая 1996 г. при проведении буровых работ на скважине № 108 Кукдумалакско-го месторождения Кашкадарьинской области в Узбекистане произошло аварийное фонтанирование скважины. Высота пламени горящего газоконден-сатного фонтана достигала 180 м при пластовом давлении до 700 атм и дебите 12-18 млн м3/сут. Общее количество сотрудников пожарной охраны и Узбекистанской военизированной части (УзВЧ) по тушению газонефтяных фонтанов, принимавших участие в ликвидационных работах, составило более 200 чел. (руководитель тушения пожара (РТП) — заместитель начальника УПО МВД Узбекистана, полковник внутренней службы Новиков Е. Н.). Вблизи устья фонтана дежурные смены могли находиться только внутри блокпостов (укрытие 7x2x2 м, двойные стены из листового железа) с закрепленными с наружной стороны листами асбеста. Укрытие в обязательном порядке непрерывно орошалось водой из специально установленного рядом с ним лафетного ствола. Под воздействием тепловых потоков стены блокпостов раскалялись до температуры в сотни градусов, что приводило к сильному на-
греву воздуха внутри них. В Кашкадарьинской степи в июне - июле — самое жаркое время года, когда ртутный столбик термометра поднимается до 50°С и более. Поэтому конвективные потоки воздуха, направленные в сторону устья фонтана, не приносили облегчения, так как успевали прогреться значительно выше 50°С.
В этих условиях подмена дежурных смен (по 8 -10 чел.) производилась при помощи специального транспорта через каждые 40 - 60 мин (из-за непрерывного потребления воды и сильного потоотделения к концу указанного срока у пожарного, находящегося в блокпосту, резко наступала слабость, ухудшалась координация движений). Высокие тепловые потоки и сильно нагретая почва исключали возможность самостоятельных передвижений. Из-за резких колебаний температуры на поверхности почвы образовывался слой раскаленного, размельченного в пыль песка, так называемого "пухляка", при контакте легко проникающего сквозь боевую одежду. Спецтранспорт, представляющий собой установленную на салазки металлическую цистерну с вырезанным проемом, перемещался волоком с помощью мощного гусеничного трактора. В целях придания большей термоизоляции к внешней и внутренней поверхностям цистерны прикреплялась кошма, обильно смачиваемая водой.
Для обеспечения проводимых работ, водяной защиты людей и техники, работающей на устье фонтана, были созданы четыре боевых участка с установкой четырех металлических укрытий вокруг устья. Подача воды к боевым участкам осуществлялась из двух искусственных водоемов, где были установлены по четыре насосных станций ПНС-110 (две — работающие, две — резервные). Первоначально подача воды к ручным и лафетным стволам на каждый боевой участок осуществлялась одной насосной станцией ПНС-110 по схеме: водоем ^ ПНС-110 ^ две параллельные рукавные линии 0150 мм ^ патрубки разветвления на стальной трубе ^ стальная труба с гребенкой ^ рабочие рукавные линии ^ ручные и лафетные стволы.
Практический опыт эксплуатации подобной схемы водоподачи показал, что она не всегда обеспечивает бесперебойное снабжение водой работающих стволов на боевых участках.
В одну из смен вышла из строя ПНС-110, снабжающая водой боевой участок №3 (начальник участка — подполковник внутренней службы Пула-тов Д. О., в настоящее время — начальник УПБ УВД Кашкадарьинской области). При отсутствии воды на данном участке сразу сгорели рабочие рукавные линии и вышли из строя лафетные и ручные стволы, подававшие воду на орошение блокпоста №3 и в струю фонтана. Все попытки установить новые стволы и возобновить подачу воды в струю фонтана
из зоны данного участка не дали желаемых результатов.
Следует отметить, что установка стволов пожарными без тепловой защиты вблизи устья скважины для подачи воды в ствол фонтана и осуществления в последующем маневра водяными струями этих стволов является одной из наиболее опасных и тяжелых работ, производимых дежурными сменами.
В связи с нарастающей деформацией блокпоста было принято решение о срочном вывозе дежурной смены. При экстренном транспортировании из-за особенностей рельефа местности спецтранспорт попал в зону с толстым слоем пухляка, который через проем устремился внутрь цистерны. Пятеро бойцов, получивших ожоги второй и третьей степеней тяжести, были доставлены в реанимационное отделение госпиталя.
В последующем для повышения надежности подачи воды на боевые участки была использована перекрестная схема подачи воды от двух ПНС-110. Достоинством подобной схемы является то, что при выходе из строя одной из насосных станций подача воды на боевые смежные участки не прерывается. Кроме того, имеется возможность, не прекращая подачи воды, произвести замену вышедшей из строя ПНС-110 на резервную.
При проведении работ по ликвидации аварии, продолжавшихся около двух месяцев, погибло 4 чел., и более 50 получили ожоги различной степени тяжести; вышли из строя одна ПНС-110 и одна автоцистерна АЦ-40. В результате термического воздействия сгорело более 10 км пожарных рукавов, перестали функционировать более 60 ручных РС-50, РС-70 и 37 лафетных стволов [2].
На этом же месторождении 30 ноября 2002 г. начала фонтанировать буровая скважина № 146 смесью воды, газа и нефти. Пластовое давление на глубине 3100 м составляло около 500 атм, давление на устье — 80 атм. За первые двое суток огромное количество нефти растеклось вокруг скважины на сотни метров, несмотря на то что был организован круглосуточный вывоз ее с помощью десятков нефтевозов и автоцистерн.
2 декабря 2002 г. произошло самовозгорание выходящей из скважины водогазоконденсатной струи. Огонь начал стремительно распространяться по всей площади, где находилась техника, жилые вагончики, личный состав и противопожарное оборудование. На огромной территории начал бушевать огненный шторм. Критическая опасность ситуации заключалась в том, что дальнейшее распространение огня могло привести к возгоранию соседних скважин, находящихся в промышленной эксплуатации, а далее — на расстоянии 700 м — располагалось крупное предприятие по нефтепереработке. Решительными и смелыми действиями
всех служб в течение трех часов с помощью тяжелой гусеничной техники были созданы противопожарные разрывы, а затем пожарные службы ликвидировали все очаги горения разлитой нефти. Тушение на этом этапе (пока не были созданы искусственные водоемы) производилось с помощью привозной воды, которая доставлялась с помощью 40 единиц водо- и нефтевозов с расстояния 3 км. В дальнейшем работа всех служб была сконцентрирована на тушении самого фонтана, высота пламени которого достигала 95 м. В ликвидации аварии участвовало более 300 сотрудников пожарной охраны и УзВЧ (РТП — начальник УПО МВД Узбекистана, полковник внутренней службы Кулдашев А. X., в настоящее время — заместитель министра МВД РУз). На фонтане получили ожоги различной степени 15 бойцов, около 30 подверглись простудным и сердечно-сосудистым заболеваниям. От воздействия экстремально высокой тепловой радиации сгорело около 7 км пожарных рукавов 0150,77 и 51 мм, деформировались и вышли из строя 28 лафетных ПЛС-П20, 18 ручных стволов РС-50, РС-70; более 30 комплектов теплоотражательных костюмов полностью пришли в негодность. Время ликвидации аварийного фонтана составило 47 сут.
В настоящей статье рассматривается возможность применения новой технологии ослабления тепловых потоков с помощью теплозащитных экранов (ТЗЭ) при проведении работ по ликвидации аварий на газонефтяных месторождениях наземного базирования.
Анализ опасных факторов и условий достижения безопасности личного состава противопожарных, противофонтанных и иных служб на газонефтяных фонтанах
Совокупность опасных и вредных факторов, негативно воздействующих на личный состав служб при тушении и ликвидации аварийных фонтанов, можно разделить наследующие основные группы:
• I группа — опасные факторы, характерные для
всех газовых и нефтяных фонтанов:
— экстремально высокие плотности тепловых потоков;
— высокий уровень шума;
• II группа — возможные (вероятные) опасные
факторы:
— выбросы твердой породы, бурового оборудования;
- выбросы из скважины токсичных газов;
- образование кратера и грифонов;
- изменение характера фонтанирования скважины;
- образование разливов нефтепродуктов на больших площадях;
— образование взрывоопасного газового облака;
• III группа — опасные факторы субъективного
характера:
- недостаточный уровень профессиональной, физической и психологической подготовки личного состава служб;
- нарушение правил охраны труда и техники безопасности;
- неадекватность принятых решений по защите личного состава служб от различной степени проявления интенсивности опасных факторов.
Все сказанное может стать причиной больших физических и нервно-психологических нагрузок, тепловых ударов, переохлаждения организма, травматизма, профессиональных заболеваний и даже смертельного исхода.
В настоящее время разработаны способы ликвидации аварий на газонефтяных месторождениях, применение которых значительно повышает эффективность тушения фонтанов, но не решает проблемы защиты личного состава служб от их термического воздействия.
Согласно рекомендациям [3] одежда личного состава, работающего в зоне высоких температур, должна состоять из кирзовых или яловых сапог, теплых портянок, ватных брюк, телогрейки, шапки-ушанки, подшлемника, каски, брезентового костюма или плаща и рукавиц с крагами (теплых и брезентовых). Для защиты лица от ожогов применяют каски с щитками из оргстекла. Длительная работа личного состава в подобном снаряжении допускается при плотности теплового потока не выше 4,2 кВт/м2 [4].
При использовании специального теплозащитного снаряжения, предварительно смоченного водой, и под защитой распыленных водяных струй личный состав может кратковременно, в интервале до 5 мин, работать в зоне с плотностью теплового потока до 14,2 кВт/м2 [3]. Техника, защищенная войлоком или другим теплозащитным материалом, при непрерывном орошении водяными струями может работать в этой зоне в течение 5-10 мин.
Плотность теплового потока может быть существенно снижена подачей водяных струй в струю фонтана, созданием экранирующих водяных завес, использованием экранирующих щитов для групповой и индивидуальной защиты. При подаче водяных струй в струю фонтана плотность теплового потока снижается в 2 раза при удельном расходе воды 10 - 15 л/с на 1 млн м3/сут. газа и в 3 раза при подаче 30 л/с на 1 млн м3/сут. газа [3].
За последние несколько лет узбекскими и российскими учеными, специалистами пожарной охраны разработана новая технология защиты личного состава, пожарного оборудования и техники от тепловых потоков высоких интенсивностей пламени пожара [5-7]. Основой новой технологии явля-
ется способ поглощения и рассеивания теплового потока теплозащитным экраном. Он разработан с регулируемым распылением охлаждающей жидкости в плоскости экрана с помощью специальных форсунок. По своей эффективности (по степени снижения теплового потока) указанный способ не имеет аналогов в мире. Снижая тепловые потоки от пламени пожара в 100 - 200 раз, ТЗЭ позволяет приблизиться к очагу или фронту пожара на любое малое расстояние и эффективно использовать приборы подачи огнетушащих веществ, а также безопасно выполнять аварийно-спасательные и неотложные работы [8]. Вес одного квадратного метра экрана — не более 12 - 15 кг, что позволяет личному составу в короткий промежуток времени произвести боевое развертывание ТЗЭ. Экраны полупрозрачны, это предоставляет возможность непрерывно контролировать обстановку в зоне горения и оперативно производить необходимые действия. Простота и технологичность изготовления ТЗЭ позволяют разрабатывать и производить всевозможные виды теплозащитных устройств (ТЗУ) различных форм и конфигураций, удобных для использования в боевой обстановке.
Вышеуказанная совокупность полезных свойств экранов определяет необходимость и целесообразность применения соответствующих видов ТЗУ при тушении газовых и нефтяных фонтанов. Решая проблемы техники безопасности и охраны труда, ТЗУ вместе с тем повышают эффективность боевых действий. Являясь системами "человек - устройство", ТЗУ проявляют свою наивысшую эффективность при тушении пожаров и проведении аварийно-спасательных работ, а обязательным условием этого является достаточно высокий уровень профессиональной подготовки и психологической адаптации личного состава к подобным устройствам.
В боевых условиях при ликвидации аварии на скважине № 146 Кукдумалакского месторождения испытанию был подвергнут опытный образец теплозащитного устройства ТЗУ-2. Он был установлен на расстоянии около 20 м от устья фонтанирующей скважины рядом с обычным металлическим блокпостом и находился на этой позиции с 17.12.02 по 01.01.03 г. Общий вес опытного образца укрытия (размером 2x2x2 м) составлял около 300 кг (включая вес салазок, на которые он был установлен), что позволяло перемещать его волоком силами 7 - 8 бойцов.
Эффект ослабления теплового потока (более чем в 100 раз) обеспечивался экранирующими инфракрасную радиацию передней и боковыми стенами, а также потолком ТЗУ-2. Температура на стенках с внутренней стороны не превышала 15°С, температура воздуха внутри укрытия не поднималась выше 10°С.
Погодные условия: облачно, временами идет снег, температура воздуха на местности днем -5°С, ночью -10°С, слабый ветер. Вблизи устья фонтана конвективные потоки воздуха направлены от периферии к устью. К моменту начала испытаний опытного образца расчистка устья фонтана от металлических конструкций буровой установки была уже произведена и начались работы по подготовке к тушению фонтана. В целях обеспечения бесперебойной работы пожарных и аварийных служб на расстоянии 200 - 300 м от фонтана были вырыты два водоема объемом по 500 м3, из них вода подавалась с помощью 8 ПНС-110 (4 основных, 4 запасных).
В связи с тем, что подаваемая вода из искусственных водоемов была сильно загрязнена глинистыми и песчаными примесями (что могло привести к засорению форсунок системы охлаждения экранов), был разработан и успешно использован блок фильтров грубой (задерживающей примеси размером более 1,5 мм) и тонкой (более 0,5 мм) очистки воды. В целях повышения надежности и безопасности работы ТЗУ-2 блок фильтров состоял из двух фильтров грубой (основного и запасного) и четырех фильтров тонкой очистки. В случае отказа одного из них подача воды с помощью крана переводилась на другой. Конструкция позволяла легко и быстро произвести очистку засорившегося фильтра. Следует отметить, что конструкция фильтра грубой очистки была разработана таким образом, что поток проходящей сквозь фильтр воды должен был производить его самоочистку. Действительно, за все время эксплуатации ни разу не потребовалось использование запасного фильтра грубой очистки. Анализ эксплуатации в данных условиях фильтров тонкой очистки показал, что они требуют профилактического осмотра через каждые 6-8 ч работы.
В последние сутки испытаний при срезании превентора изменился характер фонтанирования скважины. Вертикальное пламя фонтана перешло в режим горизонтального распыленного истечения во все стороны. Под воздействием этого пламени в течение короткого промежутка времени стены обычного металлического блокпоста претерпели сильную термическую деформацию. В то же время находящийся рядом опытный образец огнезащитного устройства ТЗУ-2 выдержал воздействие пламени, что позволило использовать его как единственное укрытие в непосредственной близости от устья фонтана.
В течение всего периода испытаний сбоя в работе опытного образца ТЗУ-2 не наблюдалось.
Таким образом, боевые испытания в условиях реального пожара на газоконденсатном фонтане показали, что использование подобного устройства может снизить риск травматизма и гибели людей, будет способствовать сохранению их здоровья и ра-
ботоспособности, повысит эффективность работ по ликвидации подобных аварий.
За последние 4 года опыт проведения многочисленных натурных испытаний различных модификаций ТЗУ на пожарно-тактических учениях, а также в боевых условиях реального пожара позволил разработать проектный вариант комплекса ТЗУ, удобного в хранении, транспортировке и эффективного при боевом тушении фонтанов. Комплекс состоит из отдельного блокпоста (размером 6x2x2 м), сборно-разборных модулей теплозащитного коридора и теплозащитных укрытий индивидуального пользования ТЗУ-04 (размерами 1,4x1,4x2 м) с установленными внутри каждого из них лафетными стволами ПЛС-П20.
Проектный вариант тепловой защиты рассчитан на его размещение в непосредственной близости вокруг устья фонтана в зоне с наиболее сильным тепловым воздействием с целью установки лафетных стволов и подачи компактных струй в ствол фонтана под защитой укрытий ТЗУ-04. Предусмотрена установка защитного блокпоста для дежурной смены и примыкающего к нему в радиальном направлении к устью фонтана сплошного теплозащитного коридора. Длина коридора в каждом случае определяется в зависимости от мощности теплового излучения. На большем удалении отдельно стоящие экраны располагаются с промежутками, которые можно преодолеть перебежками.
Выбор вида ТЗУ и необходимого количества при тушении газонефтяных фонтанов представляет определенную сложность. Это связано не только с характером и видом боевых действий, но и с требованием достижения необходимого уровня защиты личного состава служб в зависимости от интенсивности воздействующего теплового потока, условий местности, где происходит фонтанирование (рельефа и водообеспеченности, состава поверхности почвы и т.д.), и от времени года на момент пожара. Исключительно сложные условия ведения боевых действий непосредственно возле устья фонтана и менее сложные на маршрутах движения личного состава к боевым позициям требуют создания системы защитных устройств путем их обоснованного выбора и рациональной расстановки.
ТЗУ-02 (блокпост размером 6x2x2 м) предназначен для защиты от термического воздействия фонтана дежурной смены в составе 8 - 10 чел. Он устанавливается в непосредственной близости от устья горящего фонтана на расстоянии 25 - 40 м. На фронтальной стене предусмотрены два проема, через которые можно подавать воду в струю фонтана с помощью лафетных стволов. Проемы снабжены теплозащитными шторками. В период дежурства личный состав должен с помощью ручных стволов охлаждать специальную технику и людей,
выполняющих работы вблизи устья; следить за изменением характера фонтанирования; с помощью установленных внутри ТЗУ-02 мониторов подавать воду на охлаждение оборудования устья и в ствол фонтана; при необходимости производить корректировку работы лафетных стволов, установленных вокруг устья.
Примыкающий к блокпосту теплозащитный коридор легко и быстро можно собрать из отдельных модулей ТЗУ-03. Подобный модуль представляет собой экран размером 2x2 м и имеет в верхней части козырек 2x0,8 м. На высоте 1,5 м на экране предусмотрен проем для подачи воды из ручного ствола. При стыковке козырьков двух модулей образуется элемент коридора длиной 2 м. Теплозащитный коридор предназначен для:
• защиты личного состава от тепловых потоков высоких интенсивностей на маршруте следования к блокпосту;
• защиты рукавных линий, подводящих воду к лафетным стволам;
• подачи воды из ручных стволов для тепловой защиты техники, продвигающейся вдоль коридора к устью фонтана.
Следующим элементом системы защиты личного состава от тепловых потоков являются отдельно стоящие ТЗУ-03, расставленные на маршруте следования от зоны с низкими значениями плотности тепловой радиации (не выше 4,2 кВт/м2) до входа в теплозащитный коридор.
Мерой эффективности системы защиты личного состава служб от термического воздействия горящего фонтана служит степень соответствия выбранным критериям, определяющим условия достижения безопасности, в зависимости от уровня тепловой защиты личного состава.
В практике тушения аварийных газовых и нефтяных фонтанов имеет место несколько излучающих поверхностей, таких как факел фонтана, горящая нефть или конденсат, разлитые возле устья. Аналитически определить интегральную интенсивность теплового излучения от подобных источников очень сложно [5]. Поэтому для принятия решений по защите личного состава и техники требуется прямое измерение плотностей теплового потока на различных расстояниях от устья фонтана. В общем случае необходимый уровень защиты личного состава служб достигается адекватностью принятого способа защиты интенсивности теплового воздействия фонтана.
Исходя из анализа способов защиты личного состава от тепловой радиации фонтана, можно заключить, что малоизученным является обоснование безопасного времени пребывания пожарного в боевой одежде определенного уровня защиты в зависимо-
сти от интенсивности воздействующего теплового потока.
Таким образом, проблема достижения требуемого уровня защиты личного состава служб от термического воздействия пожара сводится к определению безопасного времени облучения тепловым потоком известной интенсивности, что необходимо для обоснования характеристики рабочего места пожарного при тушения газовых и нефтяных фонтанов.
При использовании теплозащитных экранов вида ТЗУ основным рабочим местом пожарного является место под защитой этих устройств. ТЗУ обеспечивают первый уровень защиты личного состава служб от высокой температуры, тепловых потоков большой интенсивности и возможных выбросов пламени и продуктов горения при работе в экстремальных ситуациях, возникающих при тушении пожара и проведении аварийно-спасательных работ. Не ограничено время защитного действия этих устройств. Таким образом, под их защитой уровень риска получения тепловых ударов или ожогов личным составом служб сводится к минимуму.
Уровень риска значительно увеличивается при необходимости выполнения неотложных работ в боевой одежде пожарного (БОП) второго уровня защиты возле устья фонтана или на путях следования кТЗУ.
Способом достижения безопасности личного состава при воздействии высоких уровней тепловых потоков может быть принято ограничение времени пребывания в опасной зоне.
Весь вероятный диапазон плотностей тепловых потоков, генерируемых фонтаном, с учетом достижения второго уровня защиты личного состава в боевой одежде из брезента можно разделить на следующие зоны:
• I — зона безопасных интенсивностей тепловых потоков — не выше 4,2 кВт/м2. Безопасное время пребывания личного состава в боевой одежде второго уровня защиты в этой зоне ничем не ограничено;
• II—зона средних интенсивностей тепловых потоков в диапазоне от 4,2 до 6 - 7 кВт/м2. Время безопасного пребывания личного состава в этой зоне ограничено опасностью получения тепловых ударов. Необходимость применения ТЗУ в данной зоне и их количество определяется решением РТП исходя из наличия в достаточном количестве ТЗУ, климатических и погодных условий, оценки уровня физической и психологической подготовки личного состава;
• III — зона высоких интенсивностей тепловых потоков — от 6 - 7 до 10 кВт/м2. Время безопасного пребывания личного состава в этой зоне ограничивается только возможностью кратко-
временного пребывания в БОП, смоченной водой или под защитой водяного орошения [4]. В указанной зоне устанавливаются отдельно стоящие укрытия ТЗУ-0Э, расположение которых определяется РТП таким образом, чтобы обеспечить безопасность личного состава при продвижении к устью фонтана или проведении работ по охлаждению техники;
• IV — зона очень высоких интенсивностей тепловых потоков — более 10 кВт/м2. В этой зоне кратковременное пребывание личного состава в боевой одежде второго уровня защиты из брезента возможно только при орошении водяными струями. Для обеспечения тепловой защиты личного состава в этой зоне необходимо установить требуемое количество ТЗУ-04, ТЗУ-02 и теплозащитный коридор, длина которого определяется в зависимости от конкретных условий на пожаре.
Таким образом, требуемый уровень защиты личного состава служб от термического воздействия фонтана при выполнении работ возле устья и на маршрутах движения смен к боевым позициям достигается соответствующей экипировкой личного состава, а также обоснованным размещением теплозащитных устройств в опасных зонах. Определяющими показателями рациональной расстановки ТЗУ при проведении работ при тушении газовых и нефтяных фонтанов является следующее:
• обоснованный выбор расстояния установки теплозащитных укрытий на основе ТЗЭ от устья горящего фонтана;
• размещение входа в теплозащитный коридор производится в зоне с плотностью теплового потока, не превышающей 10 кВт/м2;
• расстояние между ТЗЭ на маршруте движения смен ко входу в теплозащитный коридор определяется РТП в зависимости от конкретных условий на пожаре.
Практика ликвидации аварийных газонефтяных фонтанов показывает, что их следует отнести к сложным авариям, для ликвидации которых требуется привлечение большого количества сил, а также технических средств, находящихся на опорных пунктах тушения крупных пожаров, расположенных в районах добычи нефти и газа.
Для успешного тушения газовых и нефтяных фонтанов опорный пункт помимо ПНС-110, автомобилей газоводяного тушения, запаса напорных пожарных рукавов и др. должен иметь необходимый набор ТЗУ, по назначению и количеству достаточный для обеспечения работ по тушению мощного фонтана—по дебиту газа не менее 9 млн м3/сут.
С учетом практического опыта применения ТЗУ при тушении фонтана, а также рассмотренной выше схемы рациональной их расстановки необхо-
димое количество и вид подобных устройств оснащения опорного пункта предлагаются следующие:
• четыре единицы ТЗУ-02, каждый из которых предназначен для защиты от термического воздействия фонтана дежурной смены в количестве по 8 - 10 чел. Устанавливаются на расстоянии 25 - 40 м от устья фонтана;
• 8 - 12 единиц теплозащитных укрытий индивидуального пользования ТЗУ-04, оснащенных лафетными стволами ПЛС-20. Предназначены для установки в непосредственной близости вокруг устья фонтана, в зоне с наиболее сильным тепловым воздействием, для подачи воды в ствол фонтана;
• теплозащитный коридор длиной 24-30 м, собирается из ТЗУ-03 в количестве 48 - 60 шт.;
• 10-15 единиц ТЗУ-03, используемых в качестве отдельно стоящих укрытий на пути следования к теплозащитному коридору.
Подобная система из теплозащитных устройств обеспечивает необходимый уровень защиты личного состава служб от термического воздействия даже мощных газовых и нефтяных фонтанов напротяже-нии длительного времени. ТЗУ могут быть также использованы при тушении и других крупных пожаров в районе нахождения опорного пункта.
Высокая готовность к применению ТЗУ достигается правильным их обслуживанием и хранением, а также наличием грузовых автомобилей или транспортных тележек с закрепленными на них экранами.
Следует отметить, что предложенный вариант комплекса ТЗУ в целях снижения уровня риска предполагает использование применявшихся ранее металлических укрытий и спецтранспорта. В случае непредвиденных ситуаций (выброс из устья бурового оборудования, твердой породы, нарушениях в системе водоохлаждения ТЗЭ) по приказу РТП личный состав может быть перемещен под защиту обычных укрытий, дублирующих ТЗУ.
Предварительное планирование боевых действий пожарных подразделений при проведении работ по ликвидации аварий на газонефтяных фонтанах
Опыт тушения и ликвидации аварийных газовых и нефтяных фонтанов указывает на необходимость предварительного планирования боевых действий пожарных подразделений. Одной из основных целей планирования является сохранение высокой работоспособности личного состава и активности боевых действий за счет обоснованного чередования боевой работы и отдыха личного состава.
Боевая работа личного состава в условиях высоких интенсивностей воздействия тепловых потоков от факела фонтана требует своевременной подмены работающих, так как время работы ограничивается не только физическими нагрузками. Безопасное время пребывания людей в зоне теплового воздействия определяется протяженностью боевой работы, исключающей опасный перегрев тела человека.
Установлены предельно допустимые сроки непрерывной работы при термическом воздействии [6], при котором время пребывания личного состава в опасной зоне первоначально ограничивается 10-15 мин, а период восстановления теплового состояния организма к исходному уровню — не менее 1 ч. Перед допуском личного состава к работе в непосредственной близости от устья фонтана он должен пройти тренировку по "акклиматизации", т.е. дать возможность организму привыкнуть к работе при высоких температурах.
Вначале личный состав вводят в зону высоких температур на 10 - 15 мин и не загружают тяжелыми физическими работами. После перерыва в 60 - 75 мин время пребывания в опасной зоне увеличивается до 15-20 мин. Чередуя работу и перерыв, с каждым разом увеличивают время пребывания личного состава в опасной зоне до 1 - 2 ч с перерывами продолжительностью также 1 - 2 ч [7].
Подобное подтверждается и в рекомендациях [3], из которых следует, что несоблюдение указанных правил может привести к выводу из строя личного состава от тепловых ударов. Из сказанного выше следует, что выполнение указанных правил по акклиматизации личного состава в условиях термического воздействия пожара существенно ограничивается отсутствием методики, позволяющей определять не только общее количество смен, вводимых для акклиматизации, но и время ее достижения.
Для практического использования предлагается следующая методика обоснования и осуществления адаптации личного состава к тепловым нагрузкам:
1. Определяем время одного цикла работ:
3. Определяем количество личного состава, привлекаемого к боевым действиям в опасной зоне:
_ см . ^ см х ц.р. _ х р + Х
отд,
где х отд — время отдыха личного состава смены, но не менее времени, необходимого для восстановления теплового состояния организма человека до исходного уровня; х срМ — время работы смены.
2. Рассчитываем общее количество смен, привлекаемых к боевым действиям в опасной зоне в период термической акклиматизации:
Ксм _
ц р
отд
+ х:
х х см + х см N _ N „ см _ Цр■ „см _ отд р „ см
1 ' Л с 1 ' см^л с Л с . Л с •
С учетом полученных основ планирования боевых действий были определены основные параметры и количество циклов работ на период акклиматизации личного состава, а также определено общее количество смен, первоначально привлекаемых для акклиматизации.
Расчеты показывают, что только после проведения шести циклов работ достигается акклиматизация личного состава в опасной зоне термического воздействия фонтана за время, равное 9,75 ч, при 7 первоначально привлекаемых сменах.
ТЗУ обеспечивают первый уровень защиты личного состава служб при неограниченном времени защитного действия указанных устройств. Это означает, что практически исключается опасный перегрев тела человека, а следовательно, отсутствует необходимость планирования времени работы и отдыха личного состава смен, необходимого для восстановления состояния организма человека до первоначального уровня.
Подобное подтверждается опытом применения ТЗУ-2 на тушении фонтана, который показал, что требуется только некоторая психологическая адаптация личного состава к подобным устройствам. Поэтому для достижения психологической адаптации личного состава, не имеющего опыта использования теплозащитных устройств, необходимо проведение только одного цикла работ при времени работы смены в опасной зоне до 30 мин. Тогда при организации двухсменной работы время адаптации личного состава составит:
_ N х см
^ ад ~ см1"р
_ 2 • 30 _ 60 мин.
Таким образом, применение ТЗУ полностью исключает проблему термической акклиматизации личного состава, что указывает на высокую эффективность их использования при тушении пожаров.
Здесь следует отметить, что опыт применения ТЗУ в реальных условиях тушения газоконденсат-ного фонтана (Узбекистан, 2002 г.) показал, что данное ТЗУ не приводит к существенному уменьшению уровня шума. В связи с этим вопрос акклиматизации личного состава к воздействию высоких интенсивностей шумового воздействия горящего фонтана при использовании теплозащитных устройств требует дополнительного исследования.
см
где ил с —количество личного состава в смене.
см
Выводы
1. Предложена классификация опасных и вредных факторов аварийных газовых и нефтяных фонтанов.
2. Приведен анализ обеспечения условий безопасности личного состава противопожарных и противофонтанных служб от термического воздействия фонтана.
3. С учетом практического опыта применения ТЗУ, предложены к использованию при тушении фонтанов вновь разработанные их виды.
4. Даны предложения по рациональной расстановке ТЗУ при проведении работ по тушению фонтанов.
5. Предложен примерный перечень ТЗУ для оснащения опорного пункта тушения крупных и сложных пожаров.
6. Разработаны методические рекомендации для планирования боевых действий на период термической акклиматизации личного состава служб без и с использованием теплозащитных устройств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Болодьян И. А., Молчанов В. П., Дешевых Ю. И. и др. Пожарная безопасность береговых буровых площадок // Материалы XVIII научно-практической конференции. Ч. I. — М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. — С. 17-18.
2. Описание ликвидации аварии на скважине № 108 Кукдумалакского месторождения Кашка-дарьинской области, г. Карши, 1996, с. 46.
3. Рекомендации по тушению пожаров газовых и нефтяных фонтанов. — М.: ГУПО МВД СССР, 1976. — С. 52.
4. Указания по тушению пожаров на открытых технологических установках по переработке горючих жидкостей и газов. — М.: ГУПО МВД СССР, 1982. — С. 18-20.
5. Усманов М. X., Брушлинский Н. Н., Копылов Н. П. и др. Способ ослабления потока энергии в виде света, тепла и конвективных газовых потоков и устройство к лафетному стволу для создания защитного экрана от потока энергии в виде света, тепла и конвективных газовых потоков: Патент РФ на изобретение № 2182024 с приоритетом от 05.05.1999 г. — М., 10.05.2000 г.
6. Усманов М. X. Создание испытательного стенда по оптимизации и сертификации огнезащитных устройств нового поколения: Заключительный отчет НИР по контракту ГКНТ РУз № И-9-54. — Ташкент, 2000.
7. Усманов М. X., Брушлинский Н. Н., Копылов Н. П. и др. Огнезащитное ограждение: Патент РФ на изобретение № 2182025 с приоритетом от 05.05.1999 г. — Москва, 10.05.2000 г.
8. Усманов М. X., Брушлинский Н. Н., Копылов Н. П. и др. Новые огнезащитные и аварийно-спасательные устройства // Пожарное дело. — 2003. — № 5.— С. 38-41.
Поступила в редакцию 20.06.05.
