滩海石油作业平台逃生设施技术研究

文章编号：1001-4500（2003）05-0038-04

滩海石油作业平台逃生设施技术研究

孙德坤（辽河油田质量安全环保处，124010辽宁盘锦）

摘要：针对辽河油田滩海区域进行钻井、油气生产的作业人员，在退潮见滩地的情况下，遇有火灾等意外事故时，提出了3种逃生设备的技术方案。

关键词：滩海区域；逃生设施；技术研究中图分类号：U667文献标识码：B

滩海是海区潮上带、潮间带和浅海的总称，辽河浅海海域主要指浅海和潮间带，是该海域滩海的主

要部分，它是渤海湾复式油气区的组成部分，蕴藏着丰富的油气资源，目前已形成了一定的生产规模，而且发展前景十分令人欢欣鼓舞。在我国大陆架潮间带上的油气钻井和生产平台，目前尚缺少与之相适应的海上人员逃生设备，所以本项研究应是该海区油气开发安全生产的急需，也将填补滩海石油建设工程安全设备的空白，具有十分重要的实用价值。目前浅海海区的钻采装置上已配备了救生艇筏等安全救生设备，在涨潮具有适航水深的情况下，可以满足逃生救生要求，但是在退潮见滩的时候，艇筏无法航行，一旦发生灾害，人员难于逃离现场，可以说，现有的救生艇筏没有完全具备“有水可航行、见滩可行驶”的两栖救生功能。本课题技术研究考虑到是在落潮见滩时的事故和海上平台的具体情况，提出了人员利用斜坡索道逃生的乘坐救生艇逃生和单人索道滑行的逃生与吊篮索道滑行逃生等三种技术方案。

1主要自然环境条件辽河浅海区域分属于营口市、盘锦市、锦州市和葫芦岛市，其陆域主体处于辽河三角洲平原上，两侧为低山丘陵。三角洲地势低平，河流纵横，沼泽众多，有相当大的部分处于潮间带，即涨潮有一定的水深，退潮则是一片滩地。本项目研究的逃生设备必须适应和满足这一特殊地带的特殊环境要求。本区气候属南温带湿润区，特征是春季风大，夏季高温多雨，暴雨日数较多。年平均气温8~10࠷。冬季平均气温-6~12࠷。温度是呈南高北底的梯度变化。水文资料是鲅鱼圈的海洋观测资料与当地短期实测资料进行相关分析得出的。潮汐类型为不正规半日潮，平均潮差4m，最大潮差达5m。海浪主要是以风成浪为主，生成与消失均很快，波周期在10秒以上的大浪很少出现。潮间带水深较浅，风成浪在这一地段多数成为破碎波。对该海区生成大浪有影响的天气过程，主要是寒潮、台风和气旋。辽河海区是我国冰情最严重的结冰海区。海冰通常是决定海上结构物可靠性的决定荷载，其冰期一般于11月中旬见初冰，平均于翌年3月20日左右终冰。固定冰宽可达5~10km，冰厚一般为30~

40cm，最大单层冰厚达60cm左右。辽河油田海域位于辽河三角洲水下延伸部分。海岸地貌类型为冲积海积平原海岸，工作区为水下浅滩。浅滩表面地势平坦，无不良地貌现象存在。上部为全新近期沉积物。全新海进，海平面回升，河口海湾相滨海浅海相的冲积、海积物广泛分布。场区钻孔揭露的地基土上部为松质粘土、粉士、粉砂、细砂等，

收稿日期：2003-04-03

作者简介：孙德坤（1966-），男，在职研究生。主要从事海洋石油作业安全监督管理。基金项目：中国石油辽河油田分公司2002年安全技术措施专项资金攻关项目。

・83・孙德坤滩海石油作业平台逃生设施技术研究2003年10月下部见可塑的粉质粘土，为晚更新世海陆过渡相的冲积物。工程地质分析为第四纪地层。2逃生设备技术研究的依据和要求2.1引用标准《海上固定平台安全规则》（国经贸安全［2000］944号，2002年12月）；

SY5747-1995滩海石油建设工程安全规则；GB11573-89全封闭救生艇技术条件；GB／T11574-89全封闭救生艇型式和基本参数；GB11626-89救生艇绞车；GB／T11867-89救生艇轴系技术条件；GB11868-89救生艇用柴油机；SY604444浅海作业人员应急撤离条件；SY／T4084-95滩海环境条件与荷载技术规范；GBJ7-89建筑地基基础设计规范；0GBJ17-88钢结构设计规范；JTJ21548港口工程荷载规范。2.2辽河海区海上人员逃生设备的主要技术要求（1）斜坡式逃生索道的救生距离大于100m，即灾害危险半径为100m。（2）逃生设备的耐火隔壁按FFA-60级设计。（3）逃生设备的速度应满足15分钟内逃离灾害现场进入安全区。

（4）逃生设备和避难所具备24小时以上的生命保障系统，配备应有的救生属具。

（5）逃生救生设备的型式参数和技术条件，均应达到有关或相关的技术标准。

3三种方案技术研究为了确保海上钻采装置，一旦发生灾害后，装置上的工作人员有水可以逃生，无水成滩时也可以逃生。本文研究提供一种在有水和成滩状态下均可以逃生的索道滑道方案。在相同的设计原则下，形成三个具体的方案，即：单人索道滑道方案、吊篮索道滑道方案、救生艇索道滑道方案。3.1单人索道滑道方案单人索道滑道方案是在平台上树立一个塔架，塔架顶至滩地高为H2，并在距离平台一定距离L

o

处，建立一个滩上塔架，滩上塔架顶至滩地高度H1。确定滩上塔架位置的条件是：必须大于火灾在短时

间内可能波及的最大范围和有再逃生的条件。在两个塔架间架起一道钢索，形成钢索滑道，在钢索滑道上骑着下滑载人小车。两个塔架的高差AHEH2-H1，与距离Lo的比值必须满足载人小车能自动下滑的条件。载人小车的结构由一个带槽的滑车骑在钢索上，沿钢索向下滑动。滑车的右侧有一个盘式制动器，上闸装置是靠手柄操纵制动块夹紧制动盘，当小车向下滚动速度过快时，可以用上闸手柄减速，小车行驶到终点需要停止时，可以制动停车。小车左侧是一个链轮，当小车自行下滚走到某一处而不能自行滚动时，可以用手拉链轮，使小车前进（链轮与轮轴间有棘爪机构），当小车高速下滚时，链轮不旋转。每人备有防火衣一件，并设有吊带、保护钩挂在小车上，人随小车下滑逃生。载人小车自动下滚的条件是由于钢索本身的自重，以及数台载人小车的自重，钢索将呈折线状挂在两个塔架之间，严格讲小车能否自行下滚的条件应从钢索挠度变形后各点的升角来判断，能自动下滚的最小升角Y

x

应满足：

（Q+G）sinyx≥（Q+G）cosyx*（2μ+df）／D*sin

y

x

式中：Q为人的自重；μ为车辆轴承阻力系数；f为车辆滚动摩擦系数；G为小车自重；D为车辆直径；d

・93・第18卷第5期中国海洋平台为轴直径；yx为钢索在x处的升角。由上式可以计算出在没有牵引力时，其自动下滑的升角yx>2.6≠。经计算并考虑到可能出现的钢索张力的误差等，认为：AH／L

O≥0.1

，是合适的。张力与最大挠度及跨度比值的关系是索道滑道设计

中重要的参数之一，也是允许的最大挠度与跨度比，即钢索中央挠度系数［s］取值过小，则钢索的张力必须很大，如果［s］取值较大，则钢索垂度较大，小车不能自行滚动的停止位置距滩上塔架（也就是距钢索终点）较远，这样索道的有效行程变短。因此综合上述有关因素，并参考有关设计，取［s］E3%~5%。

3.2吊篮索道方案该设计方案是吊篮承载小车骑在在索道上，吊篮悬挂在钢索上的承载小车下。承载小车有两个带凹槽的走轮，其中一个走轮轴上的一侧装有手操纵盘式制动器，另一侧装有手动链轮。制动器可以控制下滑速度及停止位置，手动链轮可以在滚不动时手拉链条，驱动承载小车。吊篮是由角钢焊成，底部为钢板，顶盖上有耐火隔热板，四周同样用耐火隔热板围起，一侧设有门。吊篮长2.5m、宽1.5m、总高1.8m，可容给15人。顶盖下设制动器操纵手柄，吊篮门处有一条软梯，到

达终点后，放下软梯人顺其下到救生安全岛上。3.3救生艇索道方案该方案设计思路与上述两方案基本相同，主要区别在于在从平台的塔架至滩上的塔架间架设两根的间距约6m的密封式钢索，承载小车骑在钢索上。在承载小车上有两套滑轮组，其倍率在本方案设计

中为6，救生艇悬挂在滑轮组上，穿过滑轮组的起升绳索通向安装在平台上的恒张力绞车上。在承载小车的车架上有一个夹紧装置，它可以将穿过滑轮的起升绳索夹住，这时救生艇不能升降，被悬挂在承载小车上：打开夹紧装置时，救生艇由恒张力绞车控制，以最大速度抛向正下方海水中。在滑动小车上有一个长臂钩子，它可以钩在平台塔架上的钩孔内，使承载小车不能下滑。长臂钩子也可以打开，此时承载小车能在钢索上向下滚动。在长臂钩子的尾部是一个压紧凸轮，凸轮的作用是：当长臂钩子处于钩住塔架的位置时，凸轮不压紧夹紧装置，起升绳索不被夹住，救生艇就像通常的救生艇一样，通过操纵恒张力绞车将救生艇抛向正下方海水中。当长臂钩转到不钩住塔架的位置时，凸轮将压住压紧装置，起升绳索被夹住，这时救生艇悬挂在承载小车上，并随小车一起向下运动，这时恒张力绞车起着恒张力牵引的作用，控制救生艇沿索道运动的速度，以保证救生艇下滑的安全性。救生艇有两个手柄，一个手柄是控制凸轮的位置，当承载小车滑到终点位置时，操作凸轮，打开夹紧装置，将艇放在滩上；另一个手柄是操作承载小车上的制动器，可以手动控制承载小车的运动速度或停止位置。这样，等到涨潮有水时，可以直接将救生艇抛在水中逃生，落潮无水时，则靠索道滑道至100m以外逃生。

该设计选用能乘坐30人的救生艇，承载小车每侧设四个走轮，两侧共八个走轮。救生艇及人的总

重量作用在八个走轮上，原则上在确定节点时，应使荷载均匀分配在两侧的走轮上，但误差难免，故将平均值增大到1.2倍，以此来计算强度。3.4滩海塔架结构及设计平台上的支承塔架，可根据平台的具体结构而设计，在平台建造时一并考虑解决。海滩上的支承塔架用直径500mm的两根钢管作主弦杆，加以K型腹杆系，形成平面框架。在滩海

上建造混凝土墩台结构的逃生岛，作为基础，基础高5m。塔架固定在混凝土基础上，塔架顶至滩海地平面8m，故塔架高3m。在塔架前侧有两个长度可调的、可以上下摆动的钢索固定装置，以调整钢索的张

力。塔架的后侧有两根直径46mm的绷缆。整个塔架要用结构程序进行计算，使其满足结构强度和整体稳定性要求。滩上的索道塔架基础应是抗冰的混凝土墩台，在其上有塔柱和板房，构成救生安全岛。塔架用于张拉缆索，板房可供逃生人员暂避风雨、寒冷和酷热，板房内备有抛投式B型气胀救生筏，供逃生时使用。

墩台由圆台型钢筋混凝土圆沉箱和实体圆台型混凝土上部组成。沉箱底面直径为15m，顶面直径为9m，高度3m，沉箱底板厚0.2m，侧壁厚0.2m，沉箱内设井字形隔墙，隔墙厚0.lm。上部实体圆台的

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孙德坤滩海石油作业平台逃生设施技术研究2003年10月