油气井喷火灾处置战术运用研究

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摘要 :油气井喷火灾火焰强度大、温度高、破坏力强，救援现场情况复杂、环境恶劣、危险系数高，处置井喷火灾抢险时间长，耗水量多、人力物力消耗大，有效控制和扑灭井喷火灾一直是石油化工消防行业亟待解决的问题和努力的方向。笔者结合工作实践和体会，就油气井喷火灾处置战术应用进行探讨。

关键词 : 井喷 火灾 对策 研究

中图分类号：TE934文献标识码： A

1986年8月31日13时35分，中原油田采油三厂卫146井钻至2795米时发生井喷，历时25天，造成2人牺牲，14人烧伤。2003年12月23日21时55分，重庆开县，中石油川东北气田罗家寨16号井发生井喷事故，剧毒硫化氢夺走了243条人命，4000多人中毒就医，10万人连夜疏散，直接经济损失达6432.31万元。2005年6月19日12时15分，中原油田采油二厂濮3-347井在射孔施工中发生井喷火灾，出动26台消防车辆、146名消防干警，历时11小时成功处置。[1]2006年12月20日凌晨6时20分，位于四川省宣汉县清溪镇7村的清溪1井在钻遇4285米高压气层时发生天然气溢流，历时13个昼夜成功处置。“井喷”多发生在钻井现场，其喷出物包含原油、天然气、有毒有害气体、砂石、泥浆等物质，碰撞或遇火源易燃烧，形成井喷火灾。由于其燃烧猛烈、破坏力强，往往造成巨大的财产损失和环境污染，并难于扑救。

1 油气井喷火灾类型、成因及特点

1.1 事故类型

1.1.1 井类：油井火灾、气井火灾（含硫气井、非含硫气井）

1.1.2 火灾类型：井口火灾、非井口火灾

1.1.3 次生灾害：爆炸、天然气泄漏、硫化氢泄漏

1.2 主要成因

油气井喷主要分井口与非井口火灾两种。

1.2.1 井口火灾主要成因：一是三违操作；二是氢脆使钻杆、钻具断裂；三是设计缺陷；四是自然因素；五是其他原因。

1.2.2 非井口火灾主要成因：一是气液分离器被堵塞发生爆炸起火；二是气液分离器被刺坏，碎片碰撞发生火灾；三是放喷流程被刺坏，引起火灾；四是其他原因。

1.3 基本特点

1.3.1 压力大。压井中的管汇试压、预蹩压、压泥浆等程序，压力一般在20～90MPa，从地下喷出来的油气可把地下水和砂石抛向高空几十米，喷出的油气形成燃烧的火柱，一般高达几十米，有的高达近百米。

1.3.2 噪声大。由于井下压力和作业车辆、设备等啸叫声震耳欲聋，救援现场联络、指挥只能采取写黑板、写纸条、打手势、挥旗子等手段。

1.3.3 毒性大。钻探、开采天然气过程中，会产生剧毒的H2S（不同地质构造H2S的含量也不相同）。

1.3.4 温度高。油气井喷发生火灾时，火势猛烈，火焰温度可达2000℃。钻机设备，井口装置，十分钟左右即可烧毁塌落。

1.3.5 水源缺乏。井场一般都在野外，水源十分匮乏，而井喷抢险，尤其是灭火战斗需要大量消防用水。

1.3.6 保障困难。由于钻探、开采油气大多在野外，远离城镇，抢险救援的作战、生活等保障十分困难。

2 消防接警及力量调集

接警时消防指挥中心或值班人员应问清事故时间、地点、类型、状态等情况。消防队值班干部根据接警情况进行力量调集，加强第一出动。当灾情特别严重，本单位消防力量在实施救援时确认力量不足，要立即报请上级单位（消防机关）实施跨区域增援，必要时请示地方消防力量进行增援。

2.1 人员准备。选择经验丰富、技战术过硬，心理素质稳定的官兵参战。

2.2 车辆装备。视情调派大功率水罐、干粉、泡沫、防化救援、防化洗消、抢险救援、器材保障、照明、通信、救护等消防车辆，以及带架水枪、屏风水枪、移动水炮、手抬机动泵、移动式空气呼吸器充填泵、检测、防护、警戒、防爆通信、短波通信、卫星电话等器材、设备。

3 处置程序与措施

3.1 准备工作

3.1.1 成立火场指挥部。扑救井喷火灾参战力量多、扑救难度大、技术含量高、战斗时间长的实际，必须建立火场指挥部，实施火场统一指挥。根据预案成立火场抢险指挥部，包括火场总指挥部和火场前沿指挥部。火场指挥部应由油气田或上级石油部门的领导、工程技术人员、生产调度人员以及油气田公安、油气田专职消防队和当地的公安消防机构领导组成。下设抢险组、灭火组、后勤组、保卫组、医疗救护组和专家组等。

3.1.2 研究确定供水方案和掩护水枪阵地、供水干线、撤退方案和预备梯队的编成。临时供水管线，尽可能在短时间内储备500～1000m3的消防用水；供水车应选用性能良好的大功率消防车，并保持车泵低速或中速运转（最好保持低速运转），以满足长时间不中断供水的要求（车泵工作压力一般不超过0.6MPa，发动机转速一般保持在2000转/分钟以内，能正常工作60小时以上）；尽量用大口径、胶里高压水带，准备好包布、包夹，以减少压力损失。

3.1.3 做好战前保障工作。针对井喷噪声大，不能实施语言指挥的特点，准备信号旗和信号灯，作为火场通信联络工具。还要准备小黑板、粉笔和硬壳日记本，以便用书写方式下达命令；做好灭火药剂、器材装备、生活物资等保障工作。

3.1.4 开展火场侦查。查明火势大小、热辐射强度，人能进入火区的安全距离；查明火场周围的地形情况，确定警戒范围；为供水、排污、抢险作业布阵提供依据。井架倒向和井场烧塌堆积情况。地层表面是否有塌陷、压裂情况。火柱高度和火势大小，结合地质、钻井资料推算油气压力和产量。天然气中是否含硫化氢。火场周围是否有受牵连的生产井、注水井和民房。火场周围是否还存放有爆炸、毒害、腐蚀、遇火、遇水会燃烧爆炸的物质；其数量、存放形式、危害程度。火场风向、道路情况，合理选择进出通道。障碍物彼此之间的内部联系。钻机底座的变形情况。井口装置烧坏变形情况及刺漏方向、大小。井眼内是否悬挂有钻具。压井管线及放喷管线损坏情况等。

3.2 作战行动

主要分为四个阶段进行：

第一阶段：灭火。发生井喷、窜气、井口燃烧等险情，首要任务是抢救人命、掩护人员和设备撤退，待灾情稳定后再组织进攻。发生井喷，要有打“持久战”的思想准备，调用足够的消防力量，编成梯队，在确保充足消防用水的前提下，轮换参与抢险。一般分为3个步骤：一是清理井场。[1]大多采取“带火清障”的方法，即在不灭火的情况下，出水枪将火焰压向一侧，掩护、协助压井抢险队将烧塌的井架、设备分割开，逐件清理。二是在作好充分灭火和换装井口装置准备的条件下，才可实施灭火。一般采取大口径直流水枪，射出的充实水柱从火焰根部切封，慢慢向上抬高切封面（必要时，可采取双层切封）以掐灭火焰而达到灭火目的，这种办法较经济、奏效快；[2]也可采取用干粉炮喷射干粉或利用反循环管线经泥浆泵或压裂车向井内压入清水、泥浆或卤代烷灭火剂等方法灭火。三是换装井口装置。这一阶段需在开花水流的掩护下组织实施，严防打出火花而引燃喷射气柱。

第二阶段：压井或封井作业。注意事项：（1）井口区域（根据实际情况界定）一定要实施无火花作业，杜绝一切强、弱电源。（2）铺设好可靠供水线路，将水供至分水器或水枪开关处，在井口附近布置水枪阵地。选用开花水枪、屏风水枪、带架水枪和移动水炮，形成梯次阵地，相互掩护。（3）干粉车要打开氮气瓶阀门，调整好压力（一般情况要达到1.4MPa），做好准备。（4）现场消防员应少而精，佩戴空气呼吸器，着避火服或隔热服，利用现场的地形地物保护自己，且密切注视井口情况变化情况。一旦发现气体泄漏，立即射水驱散，防止发生爆炸、燃烧，以掩护井口抢险作业人员采取补救措施或安全撤离。[2]

第三阶段：压井作业进入稳定阶段：压裂车（压井专用车辆，其注射泵工作压力为70 MPa）或高压泥浆泵在向井内压泥浆、重晶石过程中，因需进行全面柱查、管汇试压、预蹩压、关井（停止放喷）、压泥浆等程序，持续时间长，机器、设备可能出现故障，或管线、闸阀被高压蹩坏，甚至抬掉井口，造成高压气体喷泄，冲出的砂、石、钻具等撞击井架打出火花，或油、气遇明火、电火花、雷击、静电放电、抢险中金属工具撞出的火花等，都会造成爆炸、燃烧，不仅导致压井失败，而且会造成人员伤亡。应注意采取以下措施：（1）在井口与压裂车、柴油发电机组之间布置屏风水枪或开花水枪阵地，随时准备出水。一旦井口或井台周围管线、闸阀被蹩坏、气体泄漏，即在压裂车、柴油发电机之间出水，形成水幕，阻止CH4或H2S气体遇压裂车、柴油发电机排气管的高温、火星而发生爆炸、燃烧。（2）组织精干的队员或石油工人，准备干粉灭火器。若机器设备或其他部位因故障起火，立即进行扑救。

第四阶段：压井成功后，要密切配合作业工人对井场实施严密监护。一旦出现异常情况，立即出水掩护作业工作进行处置。尤其是放喷管线仍应保持完好（因为在较长时间火焰高温的作用下，放喷管线易发生“氢碎”），在无绝对把握的情况下，可重新铺设放空管线，做到有备无患。放喷管线的闸阀宜换成耐压70MPa的闸阀，以便在出现反复的情况下，使用压裂车重新压井。

3.3 行动要求

3.3.1 抢险作业中，抢险人员不要接近高压、高温管线，不得盲目对其出水冷却。

3.3.2 在适当地点设置CH4、H2S气体检测点，全程进行检测。一旦气体浓度达到其爆炸浓度下限的50%时，要立即报告现场指挥部。

3.3.3 进入警戒区的人员实施二级防护，并采取水枪掩护。现场作业人员防护等级不得低于三级。现场设立安全员，对进出警戒区的人员、车辆进行安全检查，做好记录。

3.3.4 救援力量应从上风方向进入事故现场，在安全地带集结，并调整好车辆朝向。

3.3.5 要严格落实各项安全防爆措施。救援车辆必须按照现场规定要求停放并带防火罩。进入警戒区人员严禁携带、使用移动电话和非防爆通信、照明设备，消除警戒区内一切能引起爆炸燃烧的火源条件。

3.3.6 抢险人员要熟悉现场制订的警报信号，掌握出现险情时的撤离路线和联络方式。遇有重大险情紧急撤离时，可不收器材、不开车辆，保证人员迅速、安全撤离。

3.3.7 采用雾状射流形成水幕墙，防止泄漏物向重要目标或其他危险源扩散。

3.3.8 救援人员应做好打“持久战”的准备，及时调整力量部署，定时组织轮换。

参考文献：

[1] 牛建新、李占英、胡群爱、刘子春、赵彦，《油气井井喷着火抢险作法》ＳＹ/Ｔ6203-2007

[2]王仕国，《消防应急救援概论》山东大学出版社 2010