创新救援技术 推动油田应急现代化

文/杨东辉 路永和 涂新华

近年来，西北油田治安消防中心积极创新救援技术，推进智能化、信息化、自动化，以新理念、新思维、新技术推进应急救援事业转型升级、创新发展。

井喷失控、火灾爆炸、硫化氢逸散、井架坍塌、抢险清障、罐区爆炸形成流淌火……面对这些突发事件，近年来，西北油田治安消防中心（以下简称“中心”）积极创新救援技术，推进智能化、信息化、自动化，深化装备建设，以新理念、新思维、新技术推进应急救援事业转型升级、创新发展。

“面对突发事件，如何做到科学救援，安全施救？完备、高效的应急装备至关重要，其性能水平的高低会直接影响重大突发事件应急指挥、处置、救援的模式和效率。”中心主任刘文斌如是说。

这正是中心在“十三五”期间重点攻坚的难题。从2015 年开始，中心按照“科研课题从应急需求中寻找、创新平台在训练场上搭建、研究成果到战场上检验”的要求，针对在危险化学品处置、现场人员防护等方面存在薄弱环节以及应急救援设备装备落后老化、信息化和智能化应急技术应用不广泛等问题，积极创新信息应急思维，组建应急信息支援团队，主动探索和学习运用前沿科技和智能信息化在中心发展中的科学精准运用，与专业厂家、院校建立交流、研发、技改创新机制，大力实施应急技术、装备技改，推进专业队伍应急处置能力不断提升。

2019 年7 月17 日中午，应急管理部副部长孙华山在中心调研西北油田应急救援体系建设，参观水力喷砂切割井口、观摩了履带式智能消防机器人灭火应急处置等科目汇报演练后，称赞西北油田建立了一支可以信赖，关键时刻拉得出、冲得上、打得赢的好队伍。

水力喷砂切割演练 杨东辉/摄

多头水力喷砂切割枪头装置获专利

西北油田位于新疆塔里木盆地，勘探开发区域13.09 万km2，为中国石化油气产量第二大油田。

轴流风机模块化机器人掩护消防员灭火 杨东辉/摄

针对高温、高压、高含硫化氢的油气生产状况，作为中国石化在西部地区建立的唯一一支集治安保卫、消防、抢险、气体防护、医疗救护、水难救援等应急功能为一体的综合性、专业性应急抢险救援队伍，中心围绕油田井喷失控事故中的重点、难点问题，秉承发挥应急救援设备最大功能，缩短应急处置时间，降低油田事故损失为宗旨，搭建职工创新、企业创效的平台。截止目前，中心的小钟创新工作室累计取得多头水力喷砂切割枪头装置、水力远程切割装置自动对中架等国家实用新型专利11 项，发明专利1 项，分公司技术革新与改造奖2 项，分公司青工创新创效奖1 项，荣获自治区“劳模和工匠人才创新工作室”称号。

油田应急抢险主要面对井喷失控、火灾爆炸、危化品泄漏、输油管线泄漏造成的硫化氢泄漏和水体污染、化工装置爆炸着火等。井喷失控处置程序包含侦察检测、搜救治疗、隔离疏散、保护井口、清障程序、井口切割作业、井口换装作业、洗消清理、环境保护等。

其中井喷抢险切割通常是针对油管头本体损坏，无阀门可控，在井喷情形下，对油管头进行切割处置作业；如果是井喷造成底部套管法兰损坏，无法通过更换井口装置实现，需要井口生根作业，即再建底部套管头。

水力喷砂切割主要是高压携砂水流通过细孔喷嘴形成高速高能射流，利用高压射流和沙粒的研磨作用，用来对物体进行切割的一种工艺。井喷失控后，热辐射温度高，硫化氢含量高，抢险队员无法近距离作业。通过水力喷砂切割能消除井口燃爆，最大限度地减少人员伤害风险；防止硫化氢有毒气体扩散，危及周边人民群众生命安全；可降低油气对环境的污染程度，更好地实现环境保护。

水力喷砂切割井口作为油田应急抢险的一项重要技术，切割装备由中心自主研发，利用高压力的混砂液，可以将70 MPa 采油树成功切除，其中多头水力喷砂切割枪头装置获得国家实用新型专利。

为了能达到应急救援及时、快速、有效的要求，该多头水力喷砂切割枪头装置集水平位移微动切割和双侧同步切割有机结合为一体，根据被切割物体的厚度调整切割速度,可实现超精慢和快速进刀作业，达到最好的切割效果，当要转换切割方式时，只需要在远程控制柜上改变操作方式就能达到预期效果。经过多年的研究、实验，中心从最初的前后位式切割和水平横扫切割，拓展为左右水平和前后切割走刀模式，极大拓展了切割功能。

水力喷砂井口切割装置有一大一小两个切割支架，小支架最初是前后行走切割，直接液压缸驱动行走，速度难以控制，经过技改后采用丝杠驱动，速度精准稳定；大切割支架原来只有左右行走功能，且枪头部分为直管，枪头直径大，左右枪头对切交汇时，势必产生盲区、甚至产生左右切割高度差，从而造成重复切割，同时，枪头直径大，无法通过油管头侧翼与法兰面的狭小空间。经过改进后，缩小了枪头直径、直管变弯管枪头、增加了前后行走功能，实现了前后、左右均能切割。当井喷喷势比较大时，井内流体对切割射流造成干扰，尤其是对左右行走切割影响最大，此时应采用前后切割方式。

切割方式改进后，提高了不同作业环境的多种处置能力，减少抢险指挥作业人员在井口指挥的时间，提高了切割失控井口的准确度，缩短了切割作业的时间，从根本上为抢险救援工作奠定了坚实的基础。同时采用石榴石砂替代石英砂作为切割磨料，在同样井口装置、同样混砂比和压力下，缩短了30%的时间，用砂量也较减少5 t。

在2015 年8 月2 日国家级重大井喷失控和原油储罐火灾爆炸事故综合应急演练中，中心在塔深一井成功实施水力喷砂切割井口、换装防喷器、压井，赢得了原国家安全监管总局和原新疆维吾尔自治区安监局、中国石化领导的一致好评。

随着水力喷砂切割技术的不断提升，中心加工制作井口对中液压升降装置，实现快速精确地对中切割部位，加工制作法兰取出装置，还创新了高能气体切割清障应急处置技术，填补了西北油田分公司技术中的空白。组合式加长割炬取代普通割枪，实现带火作业、远程作业、受限空间内的切割作业，为作业人员提供了极大的安全保障。发明了副杆长度可调的法兰劈开器，在进行管道法兰连接设备拆除作业时，实现法兰快速分离，促进了应急处置能力大大提升。

创新研发智能消防机器人

油井着火应急演练，无人机在天空盘旋，地面上在队员的操作下，履带式智能消防机器人前进、后退、喷射出开花射流、水柱，一连串的灭火动作连贯、顺畅。这台消防机器人身高1 米左右，外形酷似迷你版的装甲坦克车。这是2018 年4 月20 日，人民日报、新华社等10 多家媒体记者来到中心参观看到的一幕，“震撼”“高水平”成为评价智能消防机器人的关键词。

中心强化应急管理装备技术支撑，推进装备设备自主创新，将轴流风机改造为履带式智能灭火装置，通过模块化组合方式，实现大功率轴流风机、双水炮灭火模块在机器人平台上互换安装，并根据大漠戈壁地形，调节位姿，在平地移动的同时可攀爬40°的斜坡，提高了救援的安全性。

轴流风机2011 年投入使用，重达1.7 t，原本为撬装式设备，移动时需要吊车吊装，而在应急处置现场环境复杂，需工作人员进入现场调整风口角度和调整轴流风机位置，增加了工作人员在有毒有害气体工作环境下的安全风险。通过中心改进后，采用遥控式履带式底盘，实现远程遥控行走，提高了现场的安全性、时效性。

履带式消防机器人是中心自主研发的灭火装备，是集排烟、送风、喷淋、稀释等功能为一体的智能化多功能设备，可通过智能终端将失火现场与应急指挥大厅平台实时连接，实施火灾现场数据采集、图传、气体检测，远程控制消防炮，采取回转、俯仰、大流量、高射程的方式实现水幕、水柱自由切换灭火，喷淋降温和稀释驱散有害气体。精准的调度有效提升了救援作业的效率，尤其是在应对“人不能近、人不能及、人不能为”的有毒、易燃、易爆复杂情况下，实现“以机代人”，代替救援人员进入现场实施无人灭火，有效提升了队伍整体灭火抢险救援指挥和应急处置作战能力。

近年来，队伍成功处置油田和地方化工火灾、硫化氢中毒等突发事件百余起，有效保障了油区安全生产、社会稳定和地方人民生命财产安全。