海上油田智慧消防建設(shè)探討

韓鑫宇

（中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津 300452）

0 引言

智慧消防技術(shù)是指運(yùn)用各項(xiàng)新興技術(shù)，如：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、目標(biāo)識(shí)別技術(shù)等方法，設(shè)計(jì)或者優(yōu)化消防安全技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)有害因素的精準(zhǔn)把控，以達(dá)到提高消防管理技術(shù)水平的目的。近年來，政府出臺(tái)了多項(xiàng)具體政策推動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)各界也在逐漸加大智慧消防技術(shù)的研究和開發(fā)，在政策的支持下，安全消防管理技術(shù)正在從傳統(tǒng)方法向智慧方法轉(zhuǎn)型[1-5]。

海上油田是開采、加工油品、油氣的場所，潛存重大安全隱患，因此其安全消防管理工作是重中之重，但目前我國海上油田消防安全技術(shù)仍較為“傳統(tǒng)”，工作效率不高，各類事故時(shí)有發(fā)生，因此，根據(jù)海上油田的生產(chǎn)、運(yùn)營特點(diǎn)開發(fā)運(yùn)用智慧消防技術(shù)，有助于油田的安全穩(wěn)定發(fā)展。

1 海上油田消防管理難點(diǎn)分析

對(duì)于海上油田生產(chǎn)來說，由于特殊的海上地理位置和復(fù)雜的生產(chǎn)工藝設(shè)備，使得海上油田的消防管理工作不同于傳統(tǒng)地上和地下油田的消防管理，其難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下4 個(gè)方面:

1）海上油田生產(chǎn)工藝復(fù)雜。海上油田，顧名思義搭建于海上，地理環(huán)境特殊，這就導(dǎo)致其生產(chǎn)、運(yùn)營空間較為狹小，具體表現(xiàn)為平臺(tái)小、艙室空間狹窄、出入口多且小。在這種較為封閉狹小的空間內(nèi)，若發(fā)生火災(zāi)，雖然火災(zāi)在不同艙室的蔓延速度會(huì)隨著艙室空間的減小而降低，但是暴露于設(shè)備外表面的油品、充斥在整個(gè)空間的油氣以及儲(chǔ)罐、管道中的易燃易爆物等均會(huì)給海上油田帶來巨大的安全隱患，且油田結(jié)構(gòu)空間復(fù)雜，這同樣為火災(zāi)發(fā)生后的救援帶來了極大困難。

2）海上油田具有豐富的可燃物。海上油田是生產(chǎn)石油的場所，工藝設(shè)備上殘留的油品、海上平臺(tái)艙室的外保溫材料、儲(chǔ)存在油管和管道中的油品、工作人員的日常生活物資都是可能引起火災(zāi)發(fā)生的可燃物。

3）海上油田的電氣設(shè)備較多。海上油田是生產(chǎn)場所，其上充斥著各類各樣的電氣設(shè)備，且由于海上平臺(tái)作業(yè)空間狹小，電氣設(shè)備往往集中放置，密度較大，一旦發(fā)生電氣設(shè)備故障、短路、超負(fù)荷等情況，極易產(chǎn)生引起火災(zāi)的電火花，從而造成不可挽回的損失。

4）海上油田的公眾復(fù)雜，人員密集。由于海上平臺(tái)空間限制，生產(chǎn)和作業(yè)場所的空間都十分有限，一旦發(fā)生火災(zāi)，容易造成混亂，從而喪失逃生救援的時(shí)機(jī)。且海上平臺(tái)居于海上，人員缺少廣闊的逃生避難場所，這極大地加大了滅火救援的難度。

2 海上油田的消防系統(tǒng)分析

海上油氣田的主要生產(chǎn)任務(wù)是將海底的原油或天然氣開采出來，在這之后對(duì)采集到的油品進(jìn)行處理，完成油氣水的初步分離和加工，同時(shí)海上油氣田兼具短期的儲(chǔ)存油品的功能，最后將經(jīng)過處理的油品裝船運(yùn)輸或經(jīng)油管運(yùn)輸。海上油氣田的主要生產(chǎn)流程包括：原油氣開采流程、原油氣簡易處理流程、污水處理流程和注水處理流程等。

海上油田生產(chǎn)平臺(tái)需要根據(jù)其自身的實(shí)際情況配置安全系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)置各不相同，主要包括可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和硫化氫氣體探測(cè)系統(tǒng)等，以實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)和維護(hù)活動(dòng)中對(duì)各種潛在危險(xiǎn)源進(jìn)行探測(cè)，以減少或避免在生產(chǎn)和維護(hù)活動(dòng)中造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境破壞的可能性。

海上油田主要由兩部分空間組成：生活空間和生產(chǎn)加工空間。由于兩類空間的使用性質(zhì)不同，對(duì)消防技術(shù)的要求也不同，因此海上油田各個(gè)位置的消防安全系統(tǒng)需要根據(jù)具體的特點(diǎn)來專項(xiàng)設(shè)計(jì)。簡單來說，生活區(qū)是工作人員日常生活和活動(dòng)的區(qū)域，相對(duì)于生產(chǎn)區(qū)域，該區(qū)域的安全性較高；而生產(chǎn)區(qū)域由于存在更為復(fù)雜的環(huán)境，區(qū)域內(nèi)充斥著各類危險(xiǎn)源，因此對(duì)消防技術(shù)水平要求較高。

3 海上油田消防系統(tǒng)的總體構(gòu)架

通常來說，海上油田消防系統(tǒng)的總體構(gòu)架要能夠?qū)崿F(xiàn)在火災(zāi)發(fā)展初期通過火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，與此同時(shí)，系統(tǒng)要能夠向總控制室發(fā)出火情報(bào)警信號(hào)，由總控制室的工作人員判定火災(zāi)信號(hào)，判斷是否為誤報(bào)警，若經(jīng)確認(rèn)為誤報(bào)，通知各生產(chǎn)部門照常工作；若確認(rèn)有火災(zāi)發(fā)生，則控制室發(fā)出確認(rèn)信號(hào)，自動(dòng)滅火系統(tǒng)開始工作，同時(shí)發(fā)出報(bào)警，指導(dǎo)人員進(jìn)行疏散逃生，直到火災(zāi)被撲滅。

3.1 海上油田火氣探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

海上油田平臺(tái)上設(shè)置的火災(zāi)和可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)（簡稱火氣監(jiān)控系統(tǒng)）的主要功能是在海上油田發(fā)生火災(zāi)或者可燃?xì)怏w泄漏時(shí)，通過探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地、實(shí)時(shí)地探測(cè)出早期火災(zāi)和泄漏的可燃?xì)怏w，精準(zhǔn)把控失控地危險(xiǎn)源，從而保證事故災(zāi)害不進(jìn)一步擴(kuò)大。

由于海上油田的開采、生產(chǎn)工藝中充斥著各類爆炸性氣體，因此火氣探測(cè)系統(tǒng)是保證海上油田安全生產(chǎn)運(yùn)營的必要安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?；饸馓綔y(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)空間內(nèi)的可燃?xì)怏w濃度，一旦空間內(nèi)的可燃?xì)怏w達(dá)到監(jiān)測(cè)閾值，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警，將可燃?xì)怏w火災(zāi)爆炸事故扼殺在搖籃之中，以此保證海上油田生產(chǎn)、加工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

對(duì)于海上油田消防工作來說，火氣探測(cè)系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)和可燃?xì)怏w的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)，同時(shí)要能夠?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)和可燃?xì)怏w泄漏的自動(dòng)化報(bào)警，同時(shí)在檢測(cè)到火災(zāi)和氣體泄漏時(shí)，能夠聯(lián)動(dòng)自動(dòng)滅火系統(tǒng)和閥門將火災(zāi)和氣體泄漏事故扼殺在發(fā)展階段。系統(tǒng)在中央控制室的屏幕上可以顯示全油田各個(gè)部位的具體安全狀態(tài)，同時(shí)需要配備遠(yuǎn)程和現(xiàn)場操作按鈕，以保證在自動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)，保證海上油田的安全狀態(tài)。另外，系統(tǒng)還應(yīng)能夠記錄每天各個(gè)環(huán)節(jié)的安全監(jiān)測(cè)狀態(tài)，從而便于歷史數(shù)據(jù)的調(diào)集和災(zāi)后的事故調(diào)查。

3.2 海上油田火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

海上油田火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要由火災(zāi)探測(cè)報(bào)警器、可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警器、消防主機(jī)、火災(zāi)報(bào)警按鈕、消防控制室顯示器、消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)等構(gòu)成。其要完成的功能主要為實(shí)時(shí)探測(cè)可能發(fā)生的火災(zāi)，避免初起火災(zāi)進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步引起火災(zāi)爆炸事故。例如，位于鉆機(jī)上的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地探測(cè)到最初的火災(zāi)和燃料泄漏，同時(shí)聯(lián)動(dòng)消防滅火系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火和氣體泄漏的應(yīng)急處理。

3.3 海上油田自動(dòng)滅火系統(tǒng)

海上油田平臺(tái)上的滅火系統(tǒng)主要由自動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、自動(dòng)泡沫滅火系統(tǒng)、滅火器、消防給水系統(tǒng)等組成，根據(jù)不同位置的具體功能設(shè)置相應(yīng)的自動(dòng)滅火系統(tǒng)或者滅火裝置。例如，電氣室自動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)；住宅樓廚房的濕式滅火器；自動(dòng)滅火系統(tǒng)；手動(dòng)滅火器、消防站和不同類型的便攜式滅火器。

4 海上油田智慧消防建設(shè)分析

海上油田平臺(tái)的消防系統(tǒng)是保證油田生產(chǎn)、運(yùn)營的基礎(chǔ)，其不僅能夠給工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障，而且還能起到保證油田順利持久生產(chǎn)的作用。

海上油田風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警智能系統(tǒng)是根據(jù)所研究對(duì)象的特點(diǎn)，評(píng)價(jià)各種風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)際影響程度，向決策層發(fā)出預(yù)警信號(hào)并提前采取預(yù)控對(duì)策的系統(tǒng)。因此，要構(gòu)建智能海上油田預(yù)警系統(tǒng)必須先構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，依據(jù)評(píng)判結(jié)果設(shè)置各項(xiàng)數(shù)據(jù)的預(yù)警區(qū)間，并提出相應(yīng)對(duì)策。具體來說包括以下3 方面。

1）及時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)警。海上油田平臺(tái)的智能預(yù)警系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)各類風(fēng)險(xiǎn)事故的早期預(yù)警，以保證海上油田的順利生產(chǎn)。系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測(cè)事故發(fā)生的可能性、可能造成的危害程度、事故可能持續(xù)的時(shí)間、解除風(fēng)險(xiǎn)的具體措施、需要調(diào)用的消防減災(zāi)力量等，以便根據(jù)這些信息開展防災(zāi)減災(zāi)工作。

2）準(zhǔn)確及時(shí)防災(zāi)減災(zāi)。預(yù)防海上油田事故的發(fā)生和及時(shí)阻止事故災(zāi)害的發(fā)展是海上智慧消防系統(tǒng)需要完成的主要工作。系統(tǒng)要能夠根據(jù)預(yù)測(cè)預(yù)警的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換生產(chǎn)作業(yè)狀態(tài)，預(yù)防事故的發(fā)生。例如，當(dāng)發(fā)生管路泄漏時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)切斷管路，同時(shí)加大泄漏區(qū)域的通風(fēng)力度，防止可燃?xì)怏w積聚，釀成火災(zāi)爆炸事故；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)檢測(cè)結(jié)果定位著火位置，指導(dǎo)火災(zāi)自動(dòng)滅火系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)早期的撲救工作。

3）應(yīng)急輔助決策支持。系統(tǒng)要能根據(jù)預(yù)測(cè)分析的結(jié)果，生成具體的災(zāi)害解決方案，指導(dǎo)海上油田安全工作人員開展安全工作。對(duì)于油田來說，應(yīng)收集和整理相關(guān)歷史事故，并邀請(qǐng)專家分析事故，給出不同事故發(fā)生時(shí)的應(yīng)急決策，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)生活的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行安全分析，得出具體位置可能發(fā)生的事故和事故的應(yīng)急解決方案，將決策結(jié)果輸入智慧消防系統(tǒng)，以便在發(fā)生事故時(shí)提供相應(yīng)的指導(dǎo)。

5 結(jié)論

本文以海上油田平臺(tái)為研究對(duì)象，分析了海上油田的消防系統(tǒng)現(xiàn)狀和防災(zāi)減災(zāi)難點(diǎn)，提出海上油田需要建立火氣探測(cè)系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)來保證安全生產(chǎn)，以及海上油田智慧消防建設(shè)的重點(diǎn)思路，包括系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)警、準(zhǔn)確及時(shí)防災(zāi)減災(zāi)和提供應(yīng)急輔助決策支持。