高层逃生用柔性滑道在带压作业机的应用研究

刘 敏，郭茂磊，赖雨滋

（1.川西钻探公司装备部，四川成都 610057；2.川西钻探公司机电工程公司，四川遂宁 629000）

0 引言

235K带压作业机是“三高”油气井（指高压、高含硫、高危地区的油气井）专用设备，一般用于高危油气井作业。该设备主体安装在采油树之上，有专用升降平台调整高度，作业机整体高度最高可达17 m（图1、图2）。人员操作平台位于作业机顶层，作业高度最低10.5 m、最高可达15 m，属于高处作业[1]。带压作业机结构紧凑，操作平台的人员通道为单一垂直式笼梯，一旦出现井喷闪爆或硫化氢泄漏等事故，人员只能通过专用的逃生装备逃生，无法快速从笼梯逃出。

1 235K带压作业机逃生装置现状及风险分析

1.1 带压作业机逃生现状

235K带压作业机操作平台上人员逃生方式是采用2套SALA差速器逃生（图3），紧急逃生时存在以下不足：

图1 带压作业机

图2 带压作业机人员操作平台

（1）操作平台上作业人员最多时为5人，逃生装置只有2套，逃生方式为逐一逃生，不能保证5人同时逃生。经过演练分析，5人连续使用2套逃生装置逃生，全部成功逃生的总时间为80～98 s，后续逃生人员等待时间较长，将严重危及生命安全。

（2）5人连续使用差速滑绳逃生时，滑绳回弹过程中容易与地面设备或平台上其他装置拉挂，导致滑绳不能快速回位，存在影响后续人员逃生的风险。

（3）逃生方式单一，人员需要严格培训和演练后才能快速逃生。

1.2 单一逃生方式潜在的风险分析

有研究表明，当火灾发生时后续人员逃生的疏散延迟时间大于150 s时，人员会出现“极端行为”[2]。由于油气井作业是高危作业，人员距离火灾的半径不足3 m，因此疏散延迟时间一旦大于60 s人员就会出现“极端行为”，有从高处直接下跳的逃生风险。

图3 SALA差速滑绳逃生装置

带压作业机操作平台上设备较多，人员在受限空间内作业，一旦发生紧急情况仅使用SALA差速器，5人全部逃生所用时间较长达98 s，后续逃生人员会长时间地处于应激状态，对其成功逃生会产生不利影响，甚至有无法逃生的危险。使用单一逃生方式往往会引起逃生人员恐惧和绝望的心理，并且有向地或向隅心理[3]，有从带压作业机上直接下跳的风险，可能导致二次伤害或更严重的伤害。

2 柔性滑道在作业机应用的可行性分析

带压作业机操作人员多，空间受限，逃生方式单一，严重危机操作人员生命安全，因此，需要改变单一逃生方式，增加更安全、更可靠、更便捷的逃生装置，缩短逃生时间，为逃生者构建多条生命通道，保障高风险作业人员的生命安全。

带压作业机操作平台上，人员与明火或硫化氢气体直接距离小于3 m，要避免逃生过程对逃生人员构成伤害，需要选择具有隔离作用的封闭式逃生通道。通过调研分析，在航天发射平台和高层建筑所采用的柔性滑道逃生产品[4]，具有防火、隔热、防静电、封闭逃生、高度可调、逃生快捷、操作简便、安装方便等优点，适用于带压作业机人员高处逃生。

2.1 带压作业机对柔性滑道的逃生要求

柔性滑道虽在多个特殊行业应用，因其行业特性不一致，逃生结构和产品多样，滑道材质差异，因此需要有针对性地选用适合高危油气井作业设备的产品。通过对235K带压作业机的结构和逃生功能需求分析，逃生用柔性滑道必须满足以下要求：

（1）必须满足人机工程学要求，滑道能承载5人同时逃生的重量。

（2）具有安全可靠的内部逃生结构，既能让逃生人员迅速逃生，又能保护逃生人员免受二次伤害。柔性滑道的逃生结构，必须满足人员逃出柔性滑道出口时，可单独撤离，无其他人接应时也能逃生。

（3）滑道布管应具有多层结构[5]，滑道外层具备防火、抗高温特性，防火材料需采用V-0级以上、耐高温（大于700 ℃）、对人体无刺激材料。由于带压作业机操作平台为防爆区域，柔性滑道内层材质需具备防静电特性。

（4）具备反复使用、抗风化、抗老化材料特性。

（5）设置有专用的存储箱，存储箱能快速下放柔性滑道，存储箱体材料还要具备抗锈蚀、耐油、耐酸碱等特性。

2.2 柔性滑道逃生结构的选择

（1）建筑和航空航天用柔性滑道，按内部逃生结构分有垂直螺旋结构、减速带式松紧布结构、偏轴漏斗式结构。经过调研，垂直螺旋结构有逃生时间过长的缺点，减速带式松紧布结构有单独逃生存在风险的缺点，而偏轴漏斗式结构有可以单独逃生、逃生下滑速度均匀的优点，因此选用偏轴漏斗式结构。

（2）根据高危油气井作业设备需求，选用2层布管结构，内层布管为逃生通道，采用偏轴漏斗结构且具备防静电功能，外层布管为防火抗高温材料，隔绝火焰和硫化氢气体。

（3）柔性滑道内部结构可满足3人以上人员同时逃生，偏轴漏斗式结构平均下滑速度约1.5 m/s，多人同时逃生推荐间距为2～3 m，逃生滑道布管能同时承受3～5人同时逃生重量。

（4）根据带压作业机随井口高度变化情况，按照10.5～15 m高度，选取多条布管串联使用，布管由分别9 m、0.5 m、1 m、2 m、3 m任意组合，根据作业机高度调整逃生布管长度。

（5）逃生布管内置钢环结构，快速下放时，具备防风抗摆和结构定型的特点（图4）。

图4 柔性滑道逃生布管结构

（6）考虑到柔性滑道布管需反复使用的特点，需要抗风化、抗老化，将柔性滑道布管存放于专用的存储箱中。存储箱有快速下放柔性滑道的功能，箱体材料还需要具备抗锈蚀、耐油、耐酸碱等特性。

2.3 带压作业机柔性滑道安装部位

带压作业机操作平台由于空间狭小，在操作平台内部加装逃生装置会严重影响平时正常作业且不利于逃生，因此，需要在操作平台边缘上加装飘台，飘台能承3 t以上重量，且安装位置能垂直下放布管，不能与作业机其他部件干涉。

柔性滑道存储箱安装在飘台上，存储箱有栏杆、锁紧装置、快速下放脚踏开关，保障人员在逃生时柔性滑道布管能快速下放（图5）。

3 柔性逃生滑道逃生应用及效果分析

图5 带压作业柔性滑道存储箱安装效果

图6 安装柔性逃生滑道后带压作业机

柔性滑道布管从存储箱内快速垂直下放后，带压作业机逃生通道就建立起来了（图6）。人员可以直接跳进布管内逃生，下放后的布管与带压作业机不干涉，因其内部具有防风抗摆钢环结构，内部通道不变形，人员连续逃生通道畅通。由于出口在平台底部，离地面80～100 cm，人员逃出出口后可迅速撤离。

加装柔性滑道后3～5人可同时逃生，若5人同时使用，所有人员逃出时间缩短至30 s内。5人作业中，若2人使用差速滑绳器、3人使用柔性滑道逃生，则人员逃生总时间缩短至20 s内（表1）。

表1 加装柔性滑道逃生装置后5人成功逃生总时间对照

从表1中可以看出，采用逃生方式3，全部5名作业人员可以在26 s内成功逃生。

4 结论

（1）通过借鉴高层建筑和航空航天用柔性滑道加装在235K带压作业机上，改变了单一逃生方式，将5名作业人员的总逃生时间由98 s缩减至26 s，为逃生者构建了多条生命通道，保障高风险作业机上所有人员的生命安全。

（2）选用的逃生产品，内部逃生结构更安全、更可靠，逃生更迅速：①逃生通道密闭、防火、耐高温，打开后人员可单独逃生；②下端逃生出口畅通，无需其他人员接应也可单独逃生；③逃生布管安装拆卸方便，布管重装回储存箱的时间为2～3 min；④增加了带压作业机的逃生方式，作业人员可根据实际情况选择合适的逃生方式。