高層逃生用柔性滑道在帶壓作業(yè)機(jī)的應(yīng)用研究

劉 敏，郭茂磊，賴雨滋

（1.川西鉆探公司裝備部，四川成都 610057；2.川西鉆探公司機(jī)電工程公司，四川遂寧 629000）

0 引言

235K帶壓作業(yè)機(jī)是“三高”油氣井（指高壓、高含硫、高危地區(qū)的油氣井）專用設(shè)備，一般用于高危油氣井作業(yè)。該設(shè)備主體安裝在采油樹之上，有專用升降平臺(tái)調(diào)整高度，作業(yè)機(jī)整體高度最高可達(dá)17 m（圖1、圖2）。人員操作平臺(tái)位于作業(yè)機(jī)頂層，作業(yè)高度最低10.5 m、最高可達(dá)15 m，屬于高處作業(yè)[1]。帶壓作業(yè)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，操作平臺(tái)的人員通道為單一垂直式籠梯，一旦出現(xiàn)井噴閃爆或硫化氫泄漏等事故，人員只能通過專用的逃生裝備逃生，無法快速從籠梯逃出。

1 235K帶壓作業(yè)機(jī)逃生裝置現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 帶壓作業(yè)機(jī)逃生現(xiàn)狀

235K帶壓作業(yè)機(jī)操作平臺(tái)上人員逃生方式是采用2套SALA差速器逃生（圖3），緊急逃生時(shí)存在以下不足：

圖1 帶壓作業(yè)機(jī)

圖2 帶壓作業(yè)機(jī)人員操作平臺(tái)

（1）操作平臺(tái)上作業(yè)人員最多時(shí)為5人，逃生裝置只有2套，逃生方式為逐一逃生，不能保證5人同時(shí)逃生。經(jīng)過演練分析，5人連續(xù)使用2套逃生裝置逃生，全部成功逃生的總時(shí)間為80～98 s，后續(xù)逃生人員等待時(shí)間較長，將嚴(yán)重危及生命安全。

（2）5人連續(xù)使用差速滑繩逃生時(shí)，滑繩回彈過程中容易與地面設(shè)備或平臺(tái)上其他裝置拉掛，導(dǎo)致滑繩不能快速回位，存在影響后續(xù)人員逃生的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）逃生方式單一，人員需要嚴(yán)格培訓(xùn)和演練后才能快速逃生。

1.2 單一逃生方式潛在的風(fēng)險(xiǎn)分析

有研究表明，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)后續(xù)人員逃生的疏散延遲時(shí)間大于150 s時(shí)，人員會(huì)出現(xiàn)“極端行為”[2]。由于油氣井作業(yè)是高危作業(yè)，人員距離火災(zāi)的半徑不足3 m，因此疏散延遲時(shí)間一旦大于60 s人員就會(huì)出現(xiàn)“極端行為”，有從高處直接下跳的逃生風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 SALA差速滑繩逃生裝置

帶壓作業(yè)機(jī)操作平臺(tái)上設(shè)備較多，人員在受限空間內(nèi)作業(yè)，一旦發(fā)生緊急情況僅使用SALA差速器，5人全部逃生所用時(shí)間較長達(dá)98 s，后續(xù)逃生人員會(huì)長時(shí)間地處于應(yīng)激狀態(tài)，對(duì)其成功逃生會(huì)產(chǎn)生不利影響，甚至有無法逃生的危險(xiǎn)。使用單一逃生方式往往會(huì)引起逃生人員恐懼和絕望的心理，并且有向地或向隅心理[3]，有從帶壓作業(yè)機(jī)上直接下跳的風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致二次傷害或更嚴(yán)重的傷害。

2 柔性滑道在作業(yè)機(jī)應(yīng)用的可行性分析

帶壓作業(yè)機(jī)操作人員多，空間受限，逃生方式單一，嚴(yán)重危機(jī)操作人員生命安全，因此，需要改變單一逃生方式，增加更安全、更可靠、更便捷的逃生裝置，縮短逃生時(shí)間，為逃生者構(gòu)建多條生命通道，保障高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)人員的生命安全。

帶壓作業(yè)機(jī)操作平臺(tái)上，人員與明火或硫化氫氣體直接距離小于3 m，要避免逃生過程對(duì)逃生人員構(gòu)成傷害，需要選擇具有隔離作用的封閉式逃生通道。通過調(diào)研分析，在航天發(fā)射平臺(tái)和高層建筑所采用的柔性滑道逃生產(chǎn)品[4]，具有防火、隔熱、防靜電、封閉逃生、高度可調(diào)、逃生快捷、操作簡便、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于帶壓作業(yè)機(jī)人員高處逃生。

2.1 帶壓作業(yè)機(jī)對(duì)柔性滑道的逃生要求

柔性滑道雖在多個(gè)特殊行業(yè)應(yīng)用，因其行業(yè)特性不一致，逃生結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品多樣，滑道材質(zhì)差異，因此需要有針對(duì)性地選用適合高危油氣井作業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品。通過對(duì)235K帶壓作業(yè)機(jī)的結(jié)構(gòu)和逃生功能需求分析，逃生用柔性滑道必須滿足以下要求：

（1）必須滿足人機(jī)工程學(xué)要求，滑道能承載5人同時(shí)逃生的重量。

（2）具有安全可靠的內(nèi)部逃生結(jié)構(gòu)，既能讓逃生人員迅速逃生，又能保護(hù)逃生人員免受二次傷害。柔性滑道的逃生結(jié)構(gòu)，必須滿足人員逃出柔性滑道出口時(shí)，可單獨(dú)撤離，無其他人接應(yīng)時(shí)也能逃生。

（3）滑道布管應(yīng)具有多層結(jié)構(gòu)[5]，滑道外層具備防火、抗高溫特性，防火材料需采用V-0級(jí)以上、耐高溫（大于700 ℃）、對(duì)人體無刺激材料。由于帶壓作業(yè)機(jī)操作平臺(tái)為防爆區(qū)域，柔性滑道內(nèi)層材質(zhì)需具備防靜電特性。

（4）具備反復(fù)使用、抗風(fēng)化、抗老化材料特性。

（5）設(shè)置有專用的存儲(chǔ)箱，存儲(chǔ)箱能快速下放柔性滑道，存儲(chǔ)箱體材料還要具備抗銹蝕、耐油、耐酸堿等特性。

2.2 柔性滑道逃生結(jié)構(gòu)的選擇

（1）建筑和航空航天用柔性滑道，按內(nèi)部逃生結(jié)構(gòu)分有垂直螺旋結(jié)構(gòu)、減速帶式松緊布結(jié)構(gòu)、偏軸漏斗式結(jié)構(gòu)。經(jīng)過調(diào)研，垂直螺旋結(jié)構(gòu)有逃生時(shí)間過長的缺點(diǎn)，減速帶式松緊布結(jié)構(gòu)有單獨(dú)逃生存在風(fēng)險(xiǎn)的缺點(diǎn)，而偏軸漏斗式結(jié)構(gòu)有可以單獨(dú)逃生、逃生下滑速度均勻的優(yōu)點(diǎn)，因此選用偏軸漏斗式結(jié)構(gòu)。

（2）根據(jù)高危油氣井作業(yè)設(shè)備需求，選用2層布管結(jié)構(gòu)，內(nèi)層布管為逃生通道，采用偏軸漏斗結(jié)構(gòu)且具備防靜電功能，外層布管為防火抗高溫材料，隔絕火焰和硫化氫氣體。

（3）柔性滑道內(nèi)部結(jié)構(gòu)可滿足3人以上人員同時(shí)逃生，偏軸漏斗式結(jié)構(gòu)平均下滑速度約1.5 m/s，多人同時(shí)逃生推薦間距為2～3 m，逃生滑道布管能同時(shí)承受3～5人同時(shí)逃生重量。

（4）根據(jù)帶壓作業(yè)機(jī)隨井口高度變化情況，按照10.5～15 m高度，選取多條布管串聯(lián)使用，布管由分別9 m、0.5 m、1 m、2 m、3 m任意組合，根據(jù)作業(yè)機(jī)高度調(diào)整逃生布管長度。

（5）逃生布管內(nèi)置鋼環(huán)結(jié)構(gòu)，快速下放時(shí)，具備防風(fēng)抗擺和結(jié)構(gòu)定型的特點(diǎn)（圖4）。

圖4 柔性滑道逃生布管結(jié)構(gòu)

（6）考慮到柔性滑道布管需反復(fù)使用的特點(diǎn)，需要抗風(fēng)化、抗老化，將柔性滑道布管存放于專用的存儲(chǔ)箱中。存儲(chǔ)箱有快速下放柔性滑道的功能，箱體材料還需要具備抗銹蝕、耐油、耐酸堿等特性。

2.3 帶壓作業(yè)機(jī)柔性滑道安裝部位

帶壓作業(yè)機(jī)操作平臺(tái)由于空間狹小，在操作平臺(tái)內(nèi)部加裝逃生裝置會(huì)嚴(yán)重影響平時(shí)正常作業(yè)且不利于逃生，因此，需要在操作平臺(tái)邊緣上加裝飄臺(tái)，飄臺(tái)能承3 t以上重量，且安裝位置能垂直下放布管，不能與作業(yè)機(jī)其他部件干涉。

柔性滑道存儲(chǔ)箱安裝在飄臺(tái)上，存儲(chǔ)箱有欄桿、鎖緊裝置、快速下放腳踏開關(guān)，保障人員在逃生時(shí)柔性滑道布管能快速下放（圖5）。

3 柔性逃生滑道逃生應(yīng)用及效果分析

圖5 帶壓作業(yè)柔性滑道存儲(chǔ)箱安裝效果

圖6 安裝柔性逃生滑道后帶壓作業(yè)機(jī)

柔性滑道布管從存儲(chǔ)箱內(nèi)快速垂直下放后，帶壓作業(yè)機(jī)逃生通道就建立起來了（圖6）。人員可以直接跳進(jìn)布管內(nèi)逃生，下放后的布管與帶壓作業(yè)機(jī)不干涉，因其內(nèi)部具有防風(fēng)抗擺鋼環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通道不變形，人員連續(xù)逃生通道暢通。由于出口在平臺(tái)底部，離地面80～100 cm，人員逃出出口后可迅速撤離。

加裝柔性滑道后3～5人可同時(shí)逃生，若5人同時(shí)使用，所有人員逃出時(shí)間縮短至30 s內(nèi)。5人作業(yè)中，若2人使用差速滑繩器、3人使用柔性滑道逃生，則人員逃生總時(shí)間縮短至20 s內(nèi)（表1）。

表1 加裝柔性滑道逃生裝置后5人成功逃生總時(shí)間對(duì)照

從表1中可以看出，采用逃生方式3，全部5名作業(yè)人員可以在26 s內(nèi)成功逃生。

4 結(jié)論

（1）通過借鑒高層建筑和航空航天用柔性滑道加裝在235K帶壓作業(yè)機(jī)上，改變了單一逃生方式，將5名作業(yè)人員的總逃生時(shí)間由98 s縮減至26 s，為逃生者構(gòu)建了多條生命通道，保障高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)機(jī)上所有人員的生命安全。

（2）選用的逃生產(chǎn)品，內(nèi)部逃生結(jié)構(gòu)更安全、更可靠，逃生更迅速：①逃生通道密閉、防火、耐高溫，打開后人員可單獨(dú)逃生；②下端逃生出口暢通，無需其他人員接應(yīng)也可單獨(dú)逃生；③逃生布管安裝拆卸方便，布管重裝回儲(chǔ)存箱的時(shí)間為2～3 min；④增加了帶壓作業(yè)機(jī)的逃生方式，作業(yè)人員可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的逃生方式。