淺談海上石油平臺(tái)臨時(shí)避難所設(shè)計(jì)

賈媛 李凌方 耿鳳康 王建輝 霍有利

（海洋石油工程股份有限公司天津 300451)

近年經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速發(fā)展，對(duì)能源需求也與日擴(kuò)增。海上采油平臺(tái)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，開采能力、水平也在不斷提升中。大部分海洋平臺(tái)離岸較遠(yuǎn)，導(dǎo)致發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，外部施救和人員自救行動(dòng)相較陸地來(lái)說難度極大增加，因此需盡可能的設(shè)置多種防護(hù)措施來(lái)保證平臺(tái)上工作人員的工作安全、生命安全。然而目前常規(guī)平臺(tái)中很少設(shè)置海上平臺(tái)臨時(shí)避難所(temporary refuge)，我們目前設(shè)計(jì)海上平臺(tái)的救逃生系統(tǒng)仍然是主要遵從于《海上固定平臺(tái)安全規(guī)則》[1]2000版，該《規(guī)則》實(shí)施至今已有近20年，相應(yīng)的救逃生系統(tǒng)也應(yīng)根據(jù)平臺(tái)規(guī)模擴(kuò)大、人員數(shù)量增加來(lái)優(yōu)化設(shè)置。

1 避難所相關(guān)規(guī)范和定義

臨時(shí)避難所是指在平臺(tái)發(fā)生重大事故后，作為臨時(shí)集合點(diǎn)，可以在短時(shí)間內(nèi)防止火災(zāi)、高溫和爆炸等對(duì)人員的危害，且包含保證人身安全所必需的通信、監(jiān)控和控制和救生設(shè)備，必要時(shí)保證全部人員可以從臨時(shí)避難所安全有效撤離。

臨時(shí)避難所不單單是指一個(gè)受保護(hù)的區(qū)間，而是指一個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)平臺(tái)上人員和裝置規(guī)模不同，避難所可以分布在不同區(qū)域，其中一個(gè)作為一級(jí)避難所，其余作為二級(jí)避難所。每個(gè)海上平臺(tái)應(yīng)至少有一個(gè)指定為臨時(shí)避難所的地方，且應(yīng)具有足夠的能力保護(hù)平臺(tái)上承載的最大人員。

在ISO 13702 《石油和天然氣工業(yè).對(duì)海上生產(chǎn)設(shè)備著火和爆炸的控制和減弱要求和導(dǎo)則》[2]，ISO 15544 《石油和天然氣工業(yè).近海開采裝置應(yīng)急響應(yīng)的要求和指南》[3]，DNV-OS-A101[4]以及DEP 37.17.10.11[5]中均提出了對(duì)臨時(shí)避難所的設(shè)計(jì)原則以及相關(guān)要求。

2 臨時(shí)避難所的組成

臨時(shí)避難所主要包括維持生命系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)以及逃救生系統(tǒng)等。

維持生命系統(tǒng)是指提供一個(gè)對(duì)人員無(wú)害的環(huán)境，是之能夠保持正常的行動(dòng)能力。

結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)是指臨時(shí)避難所的結(jié)構(gòu)完整性，包括上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)以及至關(guān)重要的逃生和疏散方式。

指揮系統(tǒng)是一系列通信、監(jiān)控和控制功能。

逃救生系統(tǒng)確保人員在緊急情況下可以安全撤離。

3 臨時(shí)避難所設(shè)計(jì)原則

3.1 位置和空間要求

臨時(shí)避難所設(shè)置的位置需保證易于到達(dá)海上平臺(tái)的救生艇、救生筏或其他救生疏散設(shè)備，且遠(yuǎn)離潛在的危險(xiǎn)源以保證人員安全。

一級(jí)臨時(shí)避難所應(yīng)可容納平臺(tái)上最大人員數(shù)量。如果內(nèi)部人員聚集超過20人，基于50%的坐位和50%的站位且無(wú)行李并允許交叉流動(dòng)的前提下，每人應(yīng)提供1.25m2面積。如果聚集人員在20人及以下時(shí)，例如在多個(gè)集合站，則應(yīng)提供每人0.8平方米的面積。這是基于25%的坐位和75%的站位，且無(wú)明顯的交叉流動(dòng)。

對(duì)于封閉式臨時(shí)避難所，高溫、氧氣消耗和二氧化碳的積聚都是需要考慮的因素，則其最小體積為1.4立方米/人/小時(shí)。必要時(shí)還要考慮為擔(dān)架箱提供足夠的空間。

3.2 耐久期

臨時(shí)避難所的耐久期是指保持能夠系統(tǒng)完整性的相關(guān)條件時(shí)間。其設(shè)計(jì)基礎(chǔ)有兩個(gè)，一個(gè)是重大事故發(fā)生所持續(xù)的時(shí)間，另一個(gè)是完成人員疏散所需的時(shí)間，通常情況下二者以其中時(shí)間較短者為準(zhǔn)。但疏散本身就帶有一定的危險(xiǎn)性，臨時(shí)避難所的設(shè)計(jì)還應(yīng)明確疏散是否必要。例如，如果重大事故持續(xù)時(shí)間為45分鐘，完成疏散所需時(shí)間為30分鐘，為避免不必要疏散，為降低風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)將其耐久期調(diào)整為45分鐘。

完成疏散所需的時(shí)間包括以下幾個(gè)時(shí)段：

D1— 警報(bào)響應(yīng)時(shí)間

通知所有安裝人員發(fā)生重大事故所需的時(shí)間和必要的響應(yīng)時(shí)間。隨后人員應(yīng)按照相關(guān)應(yīng)急程序行事。

D2— 去往TR的時(shí)間

所有人員從工作地點(diǎn)或休息地前往TR所需的時(shí)間。該時(shí)間包括人員響應(yīng)指示的時(shí)間。

D3— 集合并做出決定的時(shí)間

核算裝置上所有人員所需的時(shí)間。在此期間，指揮人員必須能夠評(píng)估情況并決定最安全的行動(dòng)方案。

D4— 疏散時(shí)間

以最快的方式將人員撤離裝置所需的時(shí)間，包括穿戴設(shè)備和防護(hù)服。

上述時(shí)間之和（D1+D2+D3+D4）為撤離平臺(tái)的最短時(shí)間，并假定不存在影響撤離時(shí)間的外部因素，即所有逃生路線都是可用的，且沒有人員傷亡，隨時(shí)可以接收到事況信息。

表1給出了疏散時(shí)間的計(jì)算方法。

表1 疏散時(shí)間計(jì)算

注意：元素的時(shí)間不一定是累積的。

3.3 保證臨時(shí)避難所完整性要求的條件

a 生命支持

臨時(shí)避難所內(nèi)影響生命安全的主要威脅包括煙霧、有毒有害氣體、毒煙、缺氧和二氧化碳積聚（針對(duì)封閉式臨時(shí)避難所）、高溫影響和呼吸防護(hù)設(shè)備的使用等。

碳?xì)浠臀锘馂?zāi)根據(jù)燃燒材料和周圍環(huán)境條件的不同，釋放出的燃燒產(chǎn)物比例也不同。通常包含：

一氧化碳（CO）有毒氣體

二氧化碳（CO2）引起窒息

煙損害視力并刺激呼吸道

過熱溫度導(dǎo)致高溫

其他（如HCN、SO2等）其他有毒產(chǎn)品

b 支撐結(jié)構(gòu)

在耐久期內(nèi)，臨時(shí)避難所應(yīng)作為一個(gè)穩(wěn)定的，可以到達(dá)并且可使用的一個(gè)整體。作為逃生疏散系統(tǒng)的一部分，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)還要包括直接和間接支持逃生疏散路線以及救生艇登船區(qū)域。

c 指揮功能

一系列通信、監(jiān)控和控制功能用來(lái)應(yīng)對(duì)潛在事故，包括啟動(dòng)報(bào)警，在集合區(qū)和登船區(qū)與所有人員通訊，請(qǐng)求外部支援，監(jiān)測(cè)火災(zāi)、煙霧和有毒及易燃?xì)怏w、應(yīng)急照明和應(yīng)急電源等。應(yīng)確保緊急情況下所需的關(guān)鍵設(shè)備在不利工況下（例如高溫）可達(dá)到預(yù)期目的。

d 逃生和疏散

平臺(tái)上要具備至少兩條獨(dú)立的通往臨時(shí)避難所的逃生路線，如果某些區(qū)域由于條件限制僅有一條路線通往時(shí)，應(yīng)考慮在這些區(qū)域設(shè)置逃生設(shè)備、呼吸防護(hù)設(shè)備等。

從臨時(shí)避難所到指定的登船地點(diǎn)，至少要提供兩條獨(dú)立的疏散路線，以防受到同時(shí)危險(xiǎn)事故影響。逃救生設(shè)備的分布應(yīng)確保在任何事故期間，能夠方便安全的從臨時(shí)避難所到達(dá)。

逃生和疏散路線應(yīng)盡可能筆直且暢通無(wú)阻?？紤]到最大占用率、所需轉(zhuǎn)移時(shí)間和傷亡處理，逃生路線的尺寸應(yīng)足以容納可能需要使用逃生路線的人數(shù)。一般來(lái)說，逃生路線的寬度應(yīng)大于1米。對(duì)于不太可能經(jīng)常使用的路線（只有少數(shù)人使用），寬度可以減少。

如果逃生和疏散路線暴露在較強(qiáng)的熱輻射強(qiáng)度下，需確定這些路線以及救生設(shè)備（例如救生艇/筏等）是否可以使用，挪威標(biāo)準(zhǔn)NORSOK Z-013[6]詳細(xì)說明了高溫的生理影響，并指出：

— 在150℃以上的空氣溫度下，5分鐘內(nèi)產(chǎn)生的影響主要是由皮膚燒傷引起的疼痛；

— 在70℃到150℃的空氣溫度之間，影響主要是呼吸困難；

— 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為在70℃以下，隔間內(nèi)的情況不會(huì)致命，但可能會(huì)導(dǎo)致人員不舒服。

在上述高溫下，一些重要的指揮設(shè)備可能無(wú)法正常工作，其最大環(huán)境工作溫度取決于設(shè)備類型，一般在在40℃到60℃之間。

降低或緩解熱輻射影響可以通過放置固體屏障、金屬絲網(wǎng)、噴水或提供個(gè)人防護(hù)安全設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

海上平臺(tái)的空間局限性導(dǎo)致平臺(tái)一旦發(fā)生事故，其蔓延的速度，帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)以及一系列連鎖反應(yīng)產(chǎn)生的后果都更嚴(yán)重于陸上油田，且海上平臺(tái)離岸有一定距離，也給外部施救和自救行動(dòng)增加難度，將人員匯集在有安全保障的臨時(shí)避難所等待救援，可以節(jié)約救生艇、救生筏等救生資源，大幅減少疏散時(shí)間，提高人員緊急情況下的疏散效率。隨著我們海洋石油事業(yè)的不斷發(fā)展，應(yīng)考慮視情況在平臺(tái)上設(shè)置臨時(shí)避難所。