創新救援技術 推動油田應急現代化

文/楊東輝 路永和 涂新華

近年來，西北油田治安消防中心積極創新救援技術，推進智能化、信息化、自動化，以新理念、新思維、新技術推進應急救援事業轉型升級、創新發展。

井噴失控、火災爆炸、硫化氫逸散、井架坍塌、搶險清障、罐區爆炸形成流淌火……面對這些突發事件，近年來，西北油田治安消防中心（以下簡稱“中心”）積極創新救援技術，推進智能化、信息化、自動化，深化裝備建設，以新理念、新思維、新技術推進應急救援事業轉型升級、創新發展。

“面對突發事件，如何做到科學救援，安全施救？完備、高效的應急裝備至關重要，其性能水平的高低會直接影響重大突發事件應急指揮、處置、救援的模式和效率。”中心主任劉文斌如是說。

這正是中心在“十三五”期間重點攻堅的難題。從2015 年開始，中心按照“科研課題從應急需求中尋找、創新平臺在訓練場上搭建、研究成果到戰場上檢驗”的要求，針對在危險化學品處置、現場人員防護等方面存在薄弱環節以及應急救援設備裝備落后老化、信息化和智能化應急技術應用不廣泛等問題，積極創新信息應急思維，組建應急信息支援團隊，主動探索和學習運用前沿科技和智能信息化在中心發展中的科學精準運用，與專業廠家、院校建立交流、研發、技改創新機制，大力實施應急技術、裝備技改，推進專業隊伍應急處置能力不斷提升。

2019 年7 月17 日中午，應急管理部副部長孫華山在中心調研西北油田應急救援體系建設，參觀水力噴砂切割井口、觀摩了履帶式智能消防機器人滅火應急處置等科目匯報演練后，稱贊西北油田建立了一支可以信賴，關鍵時刻拉得出、沖得上、打得贏的好隊伍。

水力噴砂切割演練 楊東輝/攝

多頭水力噴砂切割槍頭裝置獲專利

西北油田位于新疆塔里木盆地，勘探開發區域13.09 萬km2，為中國石化油氣產量第二大油田。

軸流風機模塊化機器人掩護消防員滅火 楊東輝/攝

針對高溫、高壓、高含硫化氫的油氣生產狀況，作為中國石化在西部地區建立的唯一一支集治安保衛、消防、搶險、氣體防護、醫療救護、水難救援等應急功能為一體的綜合性、專業性應急搶險救援隊伍，中心圍繞油田井噴失控事故中的重點、難點問題，秉承發揮應急救援設備最大功能，縮短應急處置時間，降低油田事故損失為宗旨，搭建職工創新、企業創效的平臺。截止目前，中心的小鐘創新工作室累計取得多頭水力噴砂切割槍頭裝置、水力遠程切割裝置自動對中架等國家實用新型專利11 項，發明專利1 項，分公司技術革新與改造獎2 項，分公司青工創新創效獎1 項，榮獲自治區“勞模和工匠人才創新工作室”稱號。

油田應急搶險主要面對井噴失控、火災爆炸、危化品泄漏、輸油管線泄漏造成的硫化氫泄漏和水體污染、化工裝置爆炸著火等。井噴失控處置程序包含偵察檢測、搜救治療、隔離疏散、保護井口、清障程序、井口切割作業、井口換裝作業、洗消清理、環境保護等。

其中井噴搶險切割通常是針對油管頭本體損壞，無閥門可控，在井噴情形下，對油管頭進行切割處置作業；如果是井噴造成底部套管法蘭損壞，無法通過更換井口裝置實現，需要井口生根作業，即再建底部套管頭。

水力噴砂切割主要是高壓攜砂水流通過細孔噴嘴形成高速高能射流，利用高壓射流和沙粒的研磨作用，用來對物體進行切割的一種工藝。井噴失控后，熱輻射溫度高，硫化氫含量高，搶險隊員無法近距離作業。通過水力噴砂切割能消除井口燃爆，最大限度地減少人員傷害風險；防止硫化氫有毒氣體擴散，危及周邊人民群眾生命安全；可降低油氣對環境的污染程度，更好地實現環境保護。

水力噴砂切割井口作為油田應急搶險的一項重要技術，切割裝備由中心自主研發，利用高壓力的混砂液，可以將70 MPa 采油樹成功切除，其中多頭水力噴砂切割槍頭裝置獲得國家實用新型專利。

為了能達到應急救援及時、快速、有效的要求，該多頭水力噴砂切割槍頭裝置集水平位移微動切割和雙側同步切割有機結合為一體，根據被切割物體的厚度調整切割速度,可實現超精慢和快速進刀作業，達到最好的切割效果，當要轉換切割方式時，只需要在遠程控制柜上改變操作方式就能達到預期效果。經過多年的研究、實驗，中心從最初的前后位式切割和水平橫掃切割，拓展為左右水平和前后切割走刀模式，極大拓展了切割功能。

水力噴砂井口切割裝置有一大一小兩個切割支架，小支架最初是前后行走切割，直接液壓缸驅動行走，速度難以控制，經過技改后采用絲杠驅動，速度精準穩定；大切割支架原來只有左右行走功能，且槍頭部分為直管，槍頭直徑大，左右槍頭對切交匯時，勢必產生盲區、甚至產生左右切割高度差，從而造成重復切割，同時，槍頭直徑大，無法通過油管頭側翼與法蘭面的狹小空間。經過改進后，縮小了槍頭直徑、直管變彎管槍頭、增加了前后行走功能，實現了前后、左右均能切割。當井噴噴勢比較大時，井內流體對切割射流造成干擾，尤其是對左右行走切割影響最大，此時應采用前后切割方式。

切割方式改進后，提高了不同作業環境的多種處置能力，減少搶險指揮作業人員在井口指揮的時間，提高了切割失控井口的準確度，縮短了切割作業的時間，從根本上為搶險救援工作奠定了堅實的基礎。同時采用石榴石砂替代石英砂作為切割磨料，在同樣井口裝置、同樣混砂比和壓力下，縮短了30%的時間，用砂量也較減少5 t。

在2015 年8 月2 日國家級重大井噴失控和原油儲罐火災爆炸事故綜合應急演練中，中心在塔深一井成功實施水力噴砂切割井口、換裝防噴器、壓井，贏得了原國家安全監管總局和原新疆維吾爾自治區安監局、中國石化領導的一致好評。

隨著水力噴砂切割技術的不斷提升，中心加工制作井口對中液壓升降裝置，實現快速精確地對中切割部位，加工制作法蘭取出裝置，還創新了高能氣體切割清障應急處置技術，填補了西北油田分公司技術中的空白。組合式加長割炬取代普通割槍，實現帶火作業、遠程作業、受限空間內的切割作業，為作業人員提供了極大的安全保障。發明了副桿長度可調的法蘭劈開器，在進行管道法蘭連接設備拆除作業時，實現法蘭快速分離，促進了應急處置能力大大提升。

創新研發智能消防機器人

油井著火應急演練，無人機在天空盤旋，地面上在隊員的操作下，履帶式智能消防機器人前進、后退、噴射出開花射流、水柱，一連串的滅火動作連貫、順暢。這臺消防機器人身高1 米左右，外形酷似迷你版的裝甲坦克車。這是2018 年4 月20 日，人民日報、新華社等10 多家媒體記者來到中心參觀看到的一幕，“震撼”“高水平”成為評價智能消防機器人的關鍵詞。

中心強化應急管理裝備技術支撐，推進裝備設備自主創新，將軸流風機改造為履帶式智能滅火裝置，通過模塊化組合方式，實現大功率軸流風機、雙水炮滅火模塊在機器人平臺上互換安裝，并根據大漠戈壁地形，調節位姿，在平地移動的同時可攀爬40°的斜坡，提高了救援的安全性。

軸流風機2011 年投入使用，重達1.7 t，原本為撬裝式設備，移動時需要吊車吊裝，而在應急處置現場環境復雜，需工作人員進入現場調整風口角度和調整軸流風機位置，增加了工作人員在有毒有害氣體工作環境下的安全風險。通過中心改進后，采用遙控式履帶式底盤，實現遠程遙控行走，提高了現場的安全性、時效性。

履帶式消防機器人是中心自主研發的滅火裝備，是集排煙、送風、噴淋、稀釋等功能為一體的智能化多功能設備，可通過智能終端將失火現場與應急指揮大廳平臺實時連接，實施火災現場數據采集、圖傳、氣體檢測，遠程控制消防炮，采取回轉、俯仰、大流量、高射程的方式實現水幕、水柱自由切換滅火，噴淋降溫和稀釋驅散有害氣體。精準的調度有效提升了救援作業的效率，尤其是在應對“人不能近、人不能及、人不能為”的有毒、易燃、易爆復雜情況下，實現“以機代人”，代替救援人員進入現場實施無人滅火，有效提升了隊伍整體滅火搶險救援指揮和應急處置作戰能力。

近年來，隊伍成功處置油田和地方化工火災、硫化氫中毒等突發事件百余起，有效保障了油區安全生產、社會穩定和地方人民生命財產安全。