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修井机二层平台逃生隐患及改造

2013-10-21严方志蒋绍伟

江汉石油职工大学学报 2013年3期
关键词:井架修井护栏

严方志,蒋绍伟,周 巍

(中国石化江汉石油工程有限公司井下测试公司,湖北 武汉 430040)

江汉井下测试公司现有的50 余部XJ 350 及以上型号的修井机,均带有二层平台,供井架工高处作业。二层平台由猴台、护栏、趾梁等构成,呈封闭结构,没有为井架工设计专用逃生门(或逃生通道),在出现井喷、火灾、井架倾倒等紧急情况时,二层平台井架工一般都从其侧面逃生,存在高处坠落、耗时过长、操作不便等安全隐患,影响逃生。

针对这一安全问题,公司成立研究组,到生产厂家进行了调研,着手开展对二层平台逃生系统进行综合研究、改进,寻求操作性、安全性、经济性最优的逃生方案,并对二层平台进行改造。

1 二层台井架工通用的逃生程序及风险评估

1.1 井架工通用逃生程序

在现有的修井机中,二层平台三面有护栏,按照目前国内逃生装置厂家使用说明书的要求,逃生装置均须安装在井架一侧(见图1)。

图1 逃生器安装在二层台侧面

通常井架工在紧急情况下逃生步骤是:

1)在猴台上挂上防坠器;如果不挂,离开操作台后可能发生高处坠落事故。

2)井架工摘掉身上与猴台护栏连接的安全带。

3)从猴台中钻出或翻越猴台护栏,通过趾梁进入逃生位置。如果此时钻台上有钻具立柱,就会明显影响逃生速度。

4)挂上逃生装置挂钩,将井架工身体上的保险带和逃生装置连接。

5)摘掉防坠器。

6)通过逃生装置的逃生索道从二层平台逃生到地面(见图2)。

图2 逃生器安装在二层台侧面的逃生过程

通过现场多次实验,在钻台上有立柱的情况下,一般熟练工人从二层平台顺利逃生到地面平均需要76s(见表1),逃生时间过长,如果发生紧急情况,井架工不能迅速逃生,安全风险较大。

1.2 井架工逃生存在的风险分析

修井机二层平台逃生出口和逃生装置安装在靠井架一侧,逃生过程中存在的主要安全风险和危害。

1.2.1 人员摔落碰伤风险井架工紧急情况下逃生时,由于慌乱,挂上防坠器后,从二层台翻越护栏容易出现脚下踏空、人员摔倒,造成人身伤害。

1.2.2 高空坠落死亡风险

当发生紧急情况时,井架工为了迅速逃离危险区域,可能在慌乱逃生中来不及挂防坠器,极有可能导致高空坠落,造成伤亡。

1.2.3 逃生不及时产生的伤害或死亡风险

如果发生井喷、硫化氢泄露、火灾、井架倾倒等事故,井架工按照现有程序或方法逃生,有可能因逃生时间过长而导致井架工受到严重伤害或死亡。

表1 改造前井架工逃生过程耗时明细表

2 二层台改造

2.1 逃生原则

解决井架工从二层平台逃生的安全隐患,要遵循的基本原则是:快速、安全,减少逃生的中间环节或逃生步骤,便于安装、拆卸操作,不增加新的安全风险。

2.2 逃生门设计注意事项

在二层平台的正后方护栏上开设一个逃生门,要考虑几个注意事项:一是不能增加立放井架时的工序和难度,即逃生门开设在护栏上,逃生门能随护栏一起折叠打开,立放井架时无需增加其他工序。二是逃生装置的安装不得影响起下钻作业。三是开设的逃生门要达到一定强度,由于人体下落会对逃生门带来一定的冲击力,如果逃生门强度不够,就会带来较大的安全风险。

如果在猴台正后方安装一个逃生门,把逃生装置安装在逃生门上,当发生紧急情况时,井架工可以在猴台内较快地挂好逃生装置,从逃生门直接逃生,省略挂防坠器、翻越护栏、摘防坠器等中间环节,大大地缩短逃生时间。

2.3 逃生门设计方案

将逃生门开设在二层平台护栏正后方,就是将护栏和逃生门合二为一,整合为一个整体,即在护栏正中间开设一个宽度为70cm,高度为160cm 的长方形逃生门。在逃生门上方,是逃生装置的最佳安置点,此位置便于井架工迅速取用。操作人员可轻松通过逃生门迅速下滑逃生。为防止操作人员在意外情况下从逃生门高空坠落,在逃生门上安装一个可开启关闭的小护栏,这样就避免了高处坠落风险。由于井架二层平台正后方为高1.2m 的整体护栏,而护栏由于施工需要是活动式的,可与二层平台一起折叠在井架上,因此并不影响井架的正常立放(见图3)。

图3 改造后的二层平台逃生门

2.4 逃生门强度校核

要将逃生装置安装在逃生门上方,逃生门各部位所能承受的冲击力就要达到一定要求,特别是人体从操作台中下滑所产生的瞬间冲击力。

以员工体重约90kg计算,从二层台跳出到逃生器开始制动之间,自由下落距离最大为0.5m(一般情况下不会自由下落,对逃生门的冲击更小)。

冲击作用力f=mv/t。其中,m为人体质量(kg);v为冲击时速度(m/s);t为冲击作用时间(s,从撞击开始到速度为0)。

已知:m=90kg

末速度:

冲击作用时间t=0.1 s(按时间最短为0.1s计算,实际上时间远大于0.1s)

从上面计算可以看出,逃生门边框的承受能力至少要大于2 817N,经过现场试验,逃生门所能承受的拉力约为3 500N,大于最大冲击力(2 187N),安全系数为1.6,因此,将逃生装置安装在逃生门上方是可行的。

2.5 现场应用

按照上述改造方案,共改造了3 部XJ 550 修井机。在改造后的二层平台上做了逃生实验,平均逃生时间为33s,比改造前缩短了43s(见表2)。改造每部井架二层平台逃生系统实际费用为14 853 元,耗时2d。现场井架工使用改造后的二层平台进行紧急逃生演练时,做到了操作简单、安全快速(见图4)。

图4 改进后的二层台逃生过程示意图

表2 改造后逃生过程耗时明细表

2.6 改造前后逃生时间风险度对比

与改造前相比,逃生时间缩短了43s,大大增加了井架工在紧急情况下的逃生机会,且不影响井架的立放作业,取得了较好效果。

1)改造前,逃生时间为76s,逃生风险高。

2)改造后,逃生时间为33s,逃生风险较改造前大为降低。

3)改造前、后,井架的安装不受影响。

3 结论与建议

改造后,修井机二层平台逃生装置经试验及现场应用验证,井架工从二层平台紧急逃生的时间由改造前的76s减少到了33s,缩短了43s,安全可靠,操作简单,改造成本低,可全面推广应用。

[1]全国注册安全工程师执业资格考试教材编审委.安全生产技术[M].北京:煤炭工业出版社,2005.

[2]王登文,周长江.油田生产安全技术[M].北京:中国石化出版社,2003.

[3]中原油田HSE 委员会.井下作业危害识别与防范[M].濮阳:中原石油勘探局,2009.

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