創(chuàng)新救援技術(shù) 推動油田應(yīng)急現(xiàn)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(chuàng)新救援技術(shù)，推進智能化、信息化、自動化，以新理念、新思維、新技術(shù)推進應(yīng)急救援事業(yè)轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新發(fā)展。

井噴失控、火災(zāi)爆炸、硫化氫逸散、井架坍塌、搶險清障、罐區(qū)爆炸形成流淌火……面對這些突發(fā)事件，近年來，西北油田治安消防中心（以下簡稱“中心”）積極創(chuàng)新救援技術(shù)，推進智能化、信息化、自動化，深化裝備建設(shè)，以新理念、新思維、新技術(shù)推進應(yīng)急救援事業(yè)轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新發(fā)展。

“面對突發(fā)事件，如何做到科學(xué)救援，安全施救？完備、高效的應(yīng)急裝備至關(guān)重要，其性能水平的高低會直接影響重大突發(fā)事件應(yīng)急指揮、處置、救援的模式和效率?！敝行闹魅蝿⑽谋笕缡钦f。

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(yīng)急需求中尋找、創(chuàng)新平臺在訓(xùn)練場上搭建、研究成果到戰(zhàn)場上檢驗”的要求，針對在危險化學(xué)品處置、現(xiàn)場人員防護等方面存在薄弱環(huán)節(jié)以及應(yīng)急救援設(shè)備裝備落后老化、信息化和智能化應(yīng)急技術(shù)應(yīng)用不廣泛等問題，積極創(chuàng)新信息應(yīng)急思維，組建應(yīng)急信息支援團隊，主動探索和學(xué)習(xí)運用前沿科技和智能信息化在中心發(fā)展中的科學(xué)精準運用，與專業(yè)廠家、院校建立交流、研發(fā)、技改創(chuàng)新機制，大力實施應(yīng)急技術(shù)、裝備技改，推進專業(yè)隊伍應(yīng)急處置能力不斷提升。

2019 年7 月17 日中午，應(yīng)急管理部副部長孫華山在中心調(diào)研西北油田應(yīng)急救援體系建設(shè)，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(yīng)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(guān)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(fā)區(qū)域13.09 萬km2，為中國石化油氣產(chǎn)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(chǎn)狀況，作為中國石化在西部地區(qū)建立的唯一一支集治安保衛(wèi)、消防、搶險、氣體防護、醫(yī)療救護、水難救援等應(yīng)急功能為一體的綜合性、專業(yè)性應(yīng)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(fā)揮應(yīng)急救援設(shè)備最大功能，縮短應(yīng)急處置時間，降低油田事故損失為宗旨，搭建職工創(chuàng)新、企業(yè)創(chuàng)效的平臺。截止目前，中心的小鐘創(chuàng)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(fā)明專利1 項，分公司技術(shù)革新與改造獎2 項，分公司青工創(chuàng)新創(chuàng)效獎1 項，榮獲自治區(qū)“勞模和工匠人才創(chuàng)新工作室”稱號。

油田應(yīng)急搶險主要面對井噴失控、火災(zāi)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(yè)、井口換裝作業(yè)、洗消清理、環(huán)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(yè)；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(xiàn)，需要井口生根作業(yè)，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(yè)。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(huán)境的污染程度，更好地實現(xiàn)環(huán)境保護。

水力噴砂切割井口作為油田應(yīng)急搶險的一項重要技術(shù)，切割裝備由中心自主研發(fā)，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(yīng)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(cè)同步切割有機結(jié)合為一體，根據(jù)被切割物體的厚度調(diào)整切割速度,可實現(xiàn)超精慢和快速進刀作業(yè)，達到最好的切割效果，當要轉(zhuǎn)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(yù)期效果。經(jīng)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(qū)動行走，速度難以控制，經(jīng)過技改后采用絲杠驅(qū)動，速度精準穩(wěn)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(chǎn)生盲區(qū)、甚至產(chǎn)生左右切割高度差，從而造成重復(fù)切割，同時，槍頭直徑大，無法通過油管頭側(cè)翼與法蘭面的狹小空間。經(jīng)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(xiàn)了前后、左右均能切割。當井噴噴勢比較大時，井內(nèi)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(yīng)采用前后切割方式。

切割方式改進后，提高了不同作業(yè)環(huán)境的多種處置能力，減少搶險指揮作業(yè)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(yè)的時間，從根本上為搶險救援工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。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(zāi)爆炸事故綜合應(yīng)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(jiān)管總局和原新疆維吾爾自治區(qū)安監(jiān)局、中國石化領(lǐng)導(dǎo)的一致好評。

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

創(chuàng)新研發(fā)智能消防機器人

油井著火應(yīng)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(guān)鍵詞。

中心強化應(yīng)急管理裝備技術(shù)支撐，推進裝備設(shè)備自主創(chuàng)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(xiàn)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(jù)大漠戈壁地形，調(diào)節(jié)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(shè)備，移動時需要吊車吊裝，而在應(yīng)急處置現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，需工作人員進入現(xiàn)場調(diào)整風口角度和調(diào)整軸流風機位置，增加了工作人員在有毒有害氣體工作環(huán)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(xiàn)遠程遙控行走，提高了現(xiàn)場的安全性、時效性。

履帶式消防機器人是中心自主研發(fā)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(shè)備，可通過智能終端將失火現(xiàn)場與應(yīng)急指揮大廳平臺實時連接，實施火災(zāi)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、圖傳、氣體檢測，遠程控制消防炮，采取回轉(zhuǎn)、俯仰、大流量、高射程的方式實現(xiàn)水幕、水柱自由切換滅火，噴淋降溫和稀釋驅(qū)散有害氣體。精準的調(diào)度有效提升了救援作業(yè)的效率，尤其是在應(yīng)對“人不能近、人不能及、人不能為”的有毒、易燃、易爆復(fù)雜情況下，實現(xiàn)“以機代人”，代替救援人員進入現(xiàn)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(yīng)急處置作戰(zhàn)能力。

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