高層逃生用柔性滑道在帶壓作業機的應用研究

劉 敏，郭茂磊，賴雨滋

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

0 引言

235K帶壓作業機是“三高”油氣井（指高壓、高含硫、高危地區的油氣井）專用設備，一般用于高危油氣井作業。該設備主體安裝在采油樹之上，有專用升降平臺調整高度，作業機整體高度最高可達17 m（圖1、圖2）。人員操作平臺位于作業機頂層，作業高度最低10.5 m、最高可達15 m，屬于高處作業[1]。帶壓作業機結構緊湊，操作平臺的人員通道為單一垂直式籠梯，一旦出現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帶壓作業機逃生裝置現狀及風險分析

1.1 帶壓作業機逃生現狀

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

圖1 帶壓作業機

圖2 帶壓作業機人員操作平臺

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

（2）5人連續使用差速滑繩逃生時，滑繩回彈過程中容易與地面設備或平臺上其他裝置拉掛，導致滑繩不能快速回位，存在影響后續人員逃生的風險。

（3）逃生方式單一，人員需要嚴格培訓和演練后才能快速逃生。

1.2 單一逃生方式潛在的風險分析

有研究表明，當火災發生時后續人員逃生的疏散延遲時間大于150 s時，人員會出現“極端行為”[2]。由于油氣井作業是高危作業，人員距離火災的半徑不足3 m，因此疏散延遲時間一旦大于60 s人員就會出現“極端行為”，有從高處直接下跳的逃生風險。

圖3 SALA差速滑繩逃生裝置

帶壓作業機操作平臺上設備較多，人員在受限空間內作業，一旦發生緊急情況僅使用SALA差速器，5人全部逃生所用時間較長達98 s，后續逃生人員會長時間地處于應激狀態，對其成功逃生會產生不利影響，甚至有無法逃生的危險。使用單一逃生方式往往會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]，有從帶壓作業機上直接下跳的風險，可能導致二次傷害或更嚴重的傷害。

2 柔性滑道在作業機應用的可行性分析

帶壓作業機操作人員多，空間受限，逃生方式單一，嚴重危機操作人員生命安全，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，縮短逃生時間，為逃生者構建多條生命通道，保障高風險作業人員的生命安全。

帶壓作業機操作平臺上，人員與明火或硫化氫氣體直接距離小于3 m，要避免逃生過程對逃生人員構成傷害，需要選擇具有隔離作用的封閉式逃生通道。通過調研分析，在航天發射平臺和高層建筑所采用的柔性滑道逃生產品[4]，具有防火、隔熱、防靜電、封閉逃生、高度可調、逃生快捷、操作簡便、安裝方便等優點，適用于帶壓作業機人員高處逃生。

2.1 帶壓作業機對柔性滑道的逃生要求

柔性滑道雖在多個特殊行業應用，因其行業特性不一致，逃生結構和產品多樣，滑道材質差異，因此需要有針對性地選用適合高危油氣井作業設備的產品。通過對235K帶壓作業機的結構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）必須滿足人機工程學要求，滑道能承載5人同時逃生的重量。

（2）具有安全可靠的內部逃生結構，既能讓逃生人員迅速逃生，又能保護逃生人員免受二次傷害。柔性滑道的逃生結構，必須滿足人員逃出柔性滑道出口時，可單獨撤離，無其他人接應時也能逃生。

（3）滑道布管應具有多層結構[5]，滑道外層具備防火、抗高溫特性，防火材料需采用V-0級以上、耐高溫（大于700 ℃）、對人體無刺激材料。由于帶壓作業機操作平臺為防爆區域，柔性滑道內層材質需具備防靜電特性。

（4）具備反復使用、抗風化、抗老化材料特性。

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

2.2 柔性滑道逃生結構的選擇

（1）建筑和航空航天用柔性滑道，按內部逃生結構分有垂直螺旋結構、減速帶式松緊布結構、偏軸漏斗式結構。經過調研，垂直螺旋結構有逃生時間過長的缺點，減速帶式松緊布結構有單獨逃生存在風險的缺點，而偏軸漏斗式結構有可以單獨逃生、逃生下滑速度均勻的優點，因此選用偏軸漏斗式結構。

（2）根據高危油氣井作業設備需求，選用2層布管結構，內層布管為逃生通道，采用偏軸漏斗結構且具備防靜電功能，外層布管為防火抗高溫材料，隔絕火焰和硫化氫氣體。

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

（4）根據帶壓作業機隨井口高度變化情況，按照10.5～15 m高度，選取多條布管串聯使用，布管由分別9 m、0.5 m、1 m、2 m、3 m任意組合，根據作業機高度調整逃生布管長度。

（5）逃生布管內置鋼環結構，快速下放時，具備防風抗擺和結構定型的特點（圖4）。

圖4 柔性滑道逃生布管結構

（6）考慮到柔性滑道布管需反復使用的特點，需要抗風化、抗老化，將柔性滑道布管存放于專用的存儲箱中。存儲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 帶壓作業機柔性滑道安裝部位

帶壓作業機操作平臺由于空間狹小，在操作平臺內部加裝逃生裝置會嚴重影響平時正常作業且不利于逃生，因此，需要在操作平臺邊緣上加裝飄臺，飄臺能承3 t以上重量，且安裝位置能垂直下放布管，不能與作業機其他部件干涉。

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

3 柔性逃生滑道逃生應用及效果分析

圖5 帶壓作業柔性滑道存儲箱安裝效果

圖6 安裝柔性逃生滑道后帶壓作業機

柔性滑道布管從存儲箱內快速垂直下放后，帶壓作業機逃生通道就建立起來了（圖6）。人員可以直接跳進布管內逃生，下放后的布管與帶壓作業機不干涉，因其內部具有防風抗擺鋼環結構，內部通道不變形，人員連續逃生通道暢通。由于出口在平臺底部，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人可同時逃生，若5人同時使用，所有人員逃出時間縮短至30 s內。5人作業中，若2人使用差速滑繩器、3人使用柔性滑道逃生，則人員逃生總時間縮短至20 s內（表1）。

表1 加裝柔性滑道逃生裝置后5人成功逃生總時間對照

從表1中可以看出，采用逃生方式3，全部5名作業人員可以在26 s內成功逃生。

4 結論

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

（2）選用的逃生產品，內部逃生結構更安全、更可靠，逃生更迅速：①逃生通道密閉、防火、耐高溫，打開后人員可單獨逃生；②下端逃生出口暢通，無需其他人員接應也可單獨逃生；③逃生布管安裝拆卸方便，布管重裝回儲存箱的時間為2～3 min；④增加了帶壓作業機的逃生方式，作業人員可根據實際情況選擇合適的逃生方式。