劉瑜

摘 要：結(jié)合實(shí)際海洋油氣井噴炸著火事故，分析了事故原因和采用的應(yīng)急措施，進(jìn)一步提出適合應(yīng)用于海上井控應(yīng)急處置的方案。

關(guān)鍵詞：海洋油氣井；應(yīng)急；消防模塊；處置

一、事故案例

（一）事故概況：2010年4月美國(guó)時(shí)間20號(hào)22：00左右，深水地平線號(hào)尊敬平臺(tái)在美國(guó)墨西哥灣發(fā)生井噴爆炸事故，共計(jì)造成11人死亡，多人受傷，第五代深水半潛式鉆井平臺(tái)在經(jīng)36小時(shí)燃燒后沉入海底，上百萬(wàn)桶石油流入大海，造成嚴(yán)重的海水污染，引發(fā)當(dāng)?shù)丨h(huán)境危機(jī)。為解決此問(wèn)題，BP共計(jì)投入了616億美元左右。

（二）英國(guó)石油的應(yīng)對(duì)措施

發(fā)生該事故之后，英國(guó)石油作為該石油公司及時(shí)采取了應(yīng)對(duì)措施。積極成立指揮中心，給予當(dāng)?shù)卣懊绹?guó)政府積極配合，和專家共同商議油污清理措施，堵漏控油，包括吸油管和吸油罩吸油、啟動(dòng)TLBOP（水下防噴器）、對(duì)重裝原井口進(jìn)行清理、打救援井等，綜合上述方式對(duì)事故起到一定控制作用。

（三）事故原因

對(duì)此事故的原因進(jìn)行分析，主要包括兩方面原因，即技術(shù)問(wèn)題和管理決策問(wèn)題。在固井以前，未依照API規(guī)定控制循環(huán)鉆井液數(shù)量，因此固井未取得成功。雖然該平臺(tái)具備緊急關(guān)斷系統(tǒng)在防噴器上，但是卻并未關(guān)住，因此井控裝備失去了其應(yīng)有的作用。這次事故也提醒作業(yè)人員在開(kāi)展海上鉆井作業(yè)時(shí)，不但需熟悉鉆井技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)制定緊急預(yù)案，提升井控質(zhì)量，，注重設(shè)備的保養(yǎng)、維修與替換，做好井控事故處理的準(zhǔn)備，配置全套系統(tǒng)裝備。

二、現(xiàn)階段的幾種滅火技術(shù)

（一）液氮滅火技術(shù)

液氮滅火技術(shù)主要通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是由于液氮會(huì)發(fā)生汽化，體積發(fā)生膨脹，使燃燒空間產(chǎn)生正壓，新鮮空氣無(wú)法與可燃物接觸，從而控制燃燒；另一種是由于液氮汽化會(huì)使熱量被大量吸收，燃燒物的大量熱量傳達(dá)至液態(tài)氮?dú)庑纬烧麄€(gè)汽化過(guò)程，進(jìn)而降低燃燒物的溫度，若供應(yīng)足量的液態(tài)氮?dú)猓档腿紵锏臏囟鹊陀谌键c(diǎn)，從而終止燃燒。

（二）渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)滅火技術(shù)

蘇聯(lián)發(fā)明了渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，在科威特油井的火災(zāi)中被應(yīng)用，該車地盤(pán)應(yīng)用的是坦克T-34或T-62底盤(pán)，發(fā)動(dòng)機(jī)為米格-21型戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)共2臺(tái)，向火災(zāi)點(diǎn)噴射水量可達(dá)8000加侖/秒，且噴射速度達(dá)到770km/h，因此滅火性能較強(qiáng)。由于米格-21戰(zhàn)斗機(jī)具有極強(qiáng)的后作用力，坦克達(dá)到了46t的地盤(pán)重量，并做高溫預(yù)防處理。在陸地大型火災(zāi)中已經(jīng)被廣泛使用，比如機(jī)場(chǎng)起火和油礦起火等，受該裝備的重量、體積、運(yùn)輸不便等原因影響，尚未在海上油氣井噴火災(zāi)中被應(yīng)用。

（三）消防水泵滅火系統(tǒng)

從全球井控應(yīng)急機(jī)構(gòu)分析，已經(jīng)普遍應(yīng)用消防泵組滅火器這一模塊，主要通過(guò)水達(dá)到滅火效果。消防炮、柴油驅(qū)動(dòng)機(jī)消防泵、管線和掩體等時(shí)候稱消防泵的主要構(gòu)件，撬裝為系統(tǒng)組塊的結(jié)構(gòu)，同時(shí)兼具陸運(yùn)、海運(yùn)及空運(yùn)的要求，緊急狀態(tài)下，可及時(shí)迅速投遞。

中國(guó)石油井控應(yīng)急響應(yīng)中心和部分國(guó)外井控應(yīng)急機(jī)構(gòu)都配有消防水泵滅火系統(tǒng)。其中中國(guó)石油井控應(yīng)急救援中心是重要的陸地井控應(yīng)急機(jī)構(gòu)，其還配備了履帶式雪炮，具備無(wú)人駕駛技術(shù)，滅火工作可在火場(chǎng)當(dāng)中進(jìn)行，滅火能力極強(qiáng)，翻越障礙的能力類似于坦克。即能利用其滅火，也可進(jìn)行排煙，遙控距離可達(dá)300m之外，工作溫度可達(dá)到1100℃。

三、海洋井噴消防模塊的需求分析

（一）設(shè)置研發(fā)多功能救援船

針對(duì)深水地平線號(hào)事故，英國(guó)石油聘請(qǐng)了權(quán)威專家共同商議該事件的處理方案，但是由于井噴著火不斷變化，每一秒時(shí)間都至關(guān)重要。自4月26日開(kāi)始，利用水下機(jī)器人將水下防噴器關(guān)閉，直到6月份完成井口重建這段時(shí)間內(nèi)，對(duì)海洋生物來(lái)說(shuō)都是毀滅性破壞。

根據(jù)大數(shù)據(jù)理論，提出制定多功能井控救援船的構(gòu)想，詳見(jiàn)圖1?？偨Y(jié)以往的井區(qū)航發(fā)事故，提前準(zhǔn)備相應(yīng)的救援設(shè)備模塊，由一組或者一艘可互換功能、功能較多的井控救援船（隊(duì)），有選擇性的對(duì)外消防、配有供應(yīng)，為甲板配置相應(yīng)的基座，為鉆井液和壓井液配置添加劑和干貨散料，安裝可移動(dòng)的節(jié)流壓井管匯以及采油樹(shù)達(dá)到壓井井控的目的。新型船舶的穩(wěn)定性和動(dòng)力定位系統(tǒng)都有先進(jìn)性，但也有可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，在移動(dòng)荷載的情況下導(dǎo)致穩(wěn)性改變，對(duì)此可利用散料、灰罐等布設(shè)達(dá)到平衡。

（二）海上平臺(tái)作業(yè)環(huán)境

石油行業(yè)屬于風(fēng)險(xiǎn)高、科技含量高的行業(yè)，尤其對(duì)海上油氣開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，更增加了一定風(fēng)險(xiǎn)。從石油開(kāi)采行業(yè)發(fā)展至今，井噴事故屢見(jiàn)不鮮。具相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)從1980年-2014年，在英國(guó)北海海域、挪威以及美國(guó)墨西哥灣外大陸井噴事故共發(fā)生了295起[1]?？偨Y(jié)既往的井噴事故，發(fā)生著火事故的概率為50%左右，因海洋油氣勘探的環(huán)境相對(duì)惡劣，作業(yè)平臺(tái)類似于“海洋孤島”，長(zhǎng)時(shí)間處于腐蝕性強(qiáng)、濕度高、海洋流波、烈風(fēng)等惡劣環(huán)境下，因此井控消防設(shè)備與技術(shù)與陸地有所不同，無(wú)法應(yīng)用設(shè)備仿制和及時(shí)復(fù)制技術(shù)，還需對(duì)適合在海洋油氣井控中應(yīng)用的設(shè)備和技術(shù)做進(jìn)一步研究。

（三）井控應(yīng)急消防滅火模塊

在海洋鉆井平臺(tái)井噴進(jìn)行救援搶險(xiǎn)工作時(shí)更適合應(yīng)用井噴應(yīng)急消防滅火模塊，將消防水定點(diǎn)噴射防護(hù)以及降溫提供給進(jìn)行切割、井口清障和重建作業(yè)的人員與設(shè)備，使此套設(shè)備科配套于工作船。

井噴應(yīng)急消防滅火模塊，是將水作為載體，與海洋不良工作環(huán)境相結(jié)合，配備揚(yáng)程高、流量大的柴油驅(qū)動(dòng)消防泵，對(duì)消防炮進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控，凡是接觸到海水的軟件全部使用強(qiáng)腐蝕、耐沖刷的材料，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)、模塊化運(yùn)輸，將快插接口應(yīng)用至現(xiàn)場(chǎng)，使應(yīng)急動(dòng)員充分展現(xiàn)便捷性和機(jī)動(dòng)性，需經(jīng)第三方船級(jí)社認(rèn)證吊點(diǎn)等系統(tǒng)和被系物，達(dá)到國(guó)際海運(yùn)的要求[2]。柴油機(jī)消防泵整體成撬，在20ft的海運(yùn)集裝箱中安置好，在附件集裝箱中放置好管線、消防炮以及防護(hù)掩體，采用兩個(gè)集裝箱構(gòu)成整套設(shè)備。

（1）柴油機(jī)消防泵撬塊。共計(jì)2套，揚(yáng)程≥130m，排量為1200m3/h；采用耐泥沙和海水沖刷的硬質(zhì)合金作為軸承材質(zhì)；采用雙相不銹鋼作為泵體材質(zhì)；采用鋁青銅或高于此級(jí)別的材質(zhì)作為葉輪；為柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)置泵頭自吸設(shè)備，自吸高度可達(dá)到5m，上水軟管線配套；機(jī)械密封為密封式機(jī)械形式。

（2）移動(dòng)式消防炮。海水作為過(guò)流介質(zhì)，與海水接觸部位的材質(zhì)需具有較強(qiáng)的抗沖刷、抗腐蝕性；共8套，流量需控制在80L/S之上，炮頭俯仰控制在30-70°以上，無(wú)線遙控最短距離為200m，水平射程控制在120m之上，水平旋轉(zhuǎn)咋=在0-360°之間，配置霧狀和柱狀的手動(dòng)或自動(dòng)切換功能，將直流防爆電機(jī)和蓄電池配備于消防炮[3]，于防爆水密控制盒上安裝蓄電池，防護(hù)等級(jí)為IP56，防爆等級(jí)為Exd II BT4.

（3）抗高溫自冷卻防護(hù)掩體?？垢邷剌椛錅囟葢?yīng)至少為700℃，在其內(nèi)部配置水源接口和消防炮安裝接口，消防炮應(yīng)具有拆卸性，成為人員對(duì)消防炮操作的掩體；撬塊的結(jié)構(gòu)為立體方形框架，框架左右側(cè)面、頂面以及前面布設(shè)鋼制防火板[4]，將前面防火板的開(kāi)口設(shè)置為方形，以便消防炮的炮口水流出，將水幕覆蓋噴淋裝置布置在防火板的外沿框架，以便防護(hù)板表面溫度降低。

結(jié)束語(yǔ)：

石油勘探具有較強(qiáng)的危險(xiǎn)性，井噴事故給人們財(cái)產(chǎn)和生命安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅，在對(duì)井噴處置中消防工作意義重大。為有效避免和解決此類問(wèn)題，還應(yīng)加大對(duì)消防滅火模塊的研究力度，提升消防的相應(yīng)速度和能力。