飽和潛水高壓撤離技術及法規應用與趨勢研究*

薛利群 張國光

(上海交大海洋水下工程科學研究院有限公司 上海 200231)

飽和潛水高壓撤離是指處于深水作業或壓力艙內減壓的潛水員，在遭遇突發的緊急情況下，通過能夠保持相應壓力的耐壓容器，維持潛水員所處的壓力狀態，撤離危險環境并到達新的安全減壓設施的整個過程。實際中海上油氣設施的飽和潛水應急撤離是非常罕見的事件，但飽和潛水系統必須配置高壓撤離系統(HES)已成為潛水業界的共識。國際海事組織(IMO)[1]、國際海事承包商協會(IMCA)[2]、國際潛水承包商協會(ADCI)[3]、國際石油和天然氣生產商協會(OGP)[4]等國際組織，以及挪威、美國等知名船級社[5-6]，相繼發布有關潛水員高壓撤離的法規性指導文件，以最大限度避免或減少飽和潛水員的海上作業風險。

近年來我國飽和潛水的實驗研究和工程應用不斷取得新的成就[7-8]，為確保參與海上深水作業飽和潛水員的人身安全，飽和狀態潛水員壓力下的安全撤離問題已受到關注[9]。筆者結合高壓撤離技術裝備研究和國家標準《高壓狀態下潛水員緊急轉移要求》項目預研，探討高壓狀態下潛水員應急撤離技術、標準法規及其應用趨勢。希望能對我國海上飽和潛水高壓撤離技術裝備的研發及國家標準的制定有所裨益。

1 飽和潛水高壓撤離技術發展背景

回顧飽和潛水高壓撤離技術的出現和發展，以下幾方面的因素是需要考慮的。

1) 北海油田開發。與世界其他海域(如墨西哥灣)油氣開發不同，北海油田水域除自然環境條件惡劣外，水深大也是其一大特點。潛水條件的苛刻和危險也是當時其他海域工程潛水從未有的。

2) 飽和潛水應用。北海水域各種水下作業任務中飽和潛水占60%。潛水員需要在更大的海底深度執行繁重的水下建設任務，飽和潛水技術裝備的研發與應用恰逢其時。

3) 意外傷害事故。作為當年公認潛水條件最為惡劣和最危險的水域，北海油田除大深度水下作業的風險外，對于身處壓力環境下的飽和潛水員，無論是在飽和狀態，還是在減壓狀態，海上鉆井設施失事威脅均遠大于其他人員。

4) 安全法規建立。面對連續多年觸目驚心的潛水事故和高死亡率，英國、挪威相繼規定了壓力下的轉移設備和技術要求。所有潛水支持船、鋪管和起重駁，以及可能用于空氣及飽和潛水作業的船舶，都必須考慮壓力下潛水員的撤離問題。

2 壓力下撤離的主要方法及裝備

潛水員應急高壓撤離過程，一般分為3個階段：①潛水員轉移到高壓救生裝置，吊離或下水；②高壓救生裝置(水中或船舶)運送，回收；③高壓救生裝置對接到接收設施，實施潛水減壓。

2.1 壓力下應急撤離方法

海上油氣生產商在選擇雇傭潛水承包商時，通常考慮潛水承包商是否具備：

1) 自航式高壓救生艇(SPHL)。

2) 可牽引高壓撤離裝置((T)HEU)。

3) 高壓救生艙(HRCs)，適合輔助船/近海設施吊裝或回收(可牽引或不可牽引)。

4) 潛水鐘，轉移到另一船舶∕近海設施的潛水系統中。

5) 在水下和壓力下，潛水員從一潛水鐘轉移到另一潛水鐘。

6) 負浮力艙室單元，具有內在儲備浮力、穩定性和生命支持，能夠用于水下作業并返回水面等待獨立回收。

2.2 現代壓力下撤離裝備

潛水員壓力下應急撤離設備，大致上可分為專用型和兼用型2類。

1) 專用壓力下應急撤離設備。是指設計建造用途僅為潛水員壓力下應急撤離的高壓救生艙(HRC)和高壓救生艇(SPHL)。以高壓救生艇(SPHL)為例，吊艇架，液壓鉗和馬達，充氣和連接面板，救生艇飽和控制，逃生通道等，都是其必要組成部分。

2) 兼用壓力下應急撤離設備。是指除專用撤離設備之外，那些能在緊急情況下借助于其所具有的耐壓特征，因地制宜用于潛水員壓力下應急撤離作業的設備或裝置。如，潛水鐘、載人潛水器，或潛水系統中其他可拆卸的壓力艙室。

國際上法定可供潛水員從飽和潛水系統中緊急撤離的裝備，主要有高壓救生艙(HRC)或高壓救生艇(SPHL)。兩者統稱高壓撤離單元(HEU)?？紤]到海上撤離過程中可能出現某種延誤救援的情況，高壓撤離單元(HEU)應能夠維持整個潛水團隊至少72 h的生命支持時間。高壓撤離單元(HEU)啟動下水之后，其中的潛水員通常立即開始實施潛水減壓程序。

3 現行高壓撤離技術法規狀況

3.1 權威機構

目前，涉及飽和潛水高壓撤離技術法規的國際性權威機構有：

1) 國際海事組織(IMO)。成立于1959年，是聯合國負責促進全球海上航行安全，防止海洋污染及海事技術合作的專門機構。

2) 國際石油和天然氣生產商協會(OGP)。成立于1974年，是代表各國油氣公司、服務公司、國際和地區性協會的國際組織。

3) 國際海事承包商協會(IMCA)。前身為1972年成立的近海工程潛水承包商協會(AODC)，是潛水及海洋水下工程界最有影響的國際性組織。

4) 國際潛水承包商協會(ADCI)。是創建于 1968年的一個推廣商業潛水科學和技術的非營利機構。其《商業潛水和水下作業國際公認標準》在世界范圍得到廣泛認可和遵守。

5) 國際知名船級社。如全球船級社“三巨頭”，美國船級社(ABS)，挪威船級社(DNV)和英國勞氏船級社(LR)，作為世界知名全球領先的國際權威船級認證服務機構，具有顯著的影響力。

3.2 發展狀況

最早提出有關潛水撤離論述的是國際海事組織(IMO)在20世紀80年代初制訂的A.536(13)，1983 《潛水系統安全規則》，其明確指出“提供的撤離系統應該具有足夠的能力在壓力下撤離所有的潛水員?！辈⒂?985年通過第A.583(14)號決議和1995年通過第A.831(19)號決議對其進行補充。之后，頒布A.692(17)，1991和MGN 83(M)，1998，即《高壓撤離系統指南與規范》，為飽和潛水員的高壓下撤離提供技術指南和規范。按照國際海事組織(IMO)的規定：飽和潛水系統必須配備可在緊急情況下用于從海洋平臺或工作船上的深潛系統中安全撤離潛水員的高壓撤離系統(HES)。

21世紀以來，隨著飽和潛水技術在海洋開發中的廣泛應用，潛水員高壓狀態下的應急轉移已成為飽和潛水系統的重要組成部分。國際石油和天然氣生產商協會(OGP)2014年頒布了《飽和潛水緊急高壓撤離和恢復的執行》(OGP Rep 478)。該標準為幫助潛水公司管理現場的高壓撤離提供了基本框架，并指導高壓撤離預案的制訂，明確操作人員的角色和責任。

為規范潛水員在壓力下的安全撤離，減少和避免作業風險，國際海事承包商協會(IMCA)頒布的IMCA D 025，2001《潛水員從設施撤離》明確規定，從近海設施(如固定或移動平臺，浮式生產(PSOs)等)潛水時，應該考慮安排潛水員的撤離。近年來，又制定了IMCA D 052，2013 《高壓撤離系統指南》，IMCA D 051 Rev.1，2014 《高壓撤離系統接口推薦規范》，以及IMCA D 053，2014 《高壓接收設施(HRF)的潛水設備系統檢查指導性說明(DESIGN)》等法規性指導文件。

針對飽和潛水系統及高壓撤離設備的設計建造和入級，國際知名船檢機構中的挪威船級社(DNV)、美國船級社(ABS)，相繼頒布了DNV-RP-E403，2010 《高壓撤離系統的推薦做法》，ABS，2016 《水下潛器系統高壓設施入級建造規范》等船級規范。根據挪威船級社《船舶入級規則》，2001年7月以后建造的潛水系統，包括轉讓的潛水系統，應該具有高壓撤離的手段。

3.3 現行要求

目前國際上有關飽和潛水應急高壓撤離的技術規范及主要特征見表1。

表1 國際上飽和潛水應急高壓撤離技術規范及特征

4 高壓撤離裝備的應用發展趨勢

世界上第一套真正意義上的壓力下應急撤離設備，是1974年美國國際水下承包商公司(IUC)為應對北海油田潛水作業安全開發的“直升機潛水員壓力下轉移系統”[10]。幾乎在同一時期，出現了以1970年代英國西福斯海事公司(Seaforth Maritime)、1980年代德國德爾格公司(Dr?gerwerk AG)為代表的早期高壓救生艇(HLB)。最初的做法是：將能夠容納8～16名潛水員的壓力艙安裝在常規船用救生艇的鋼制或玻璃鋼(GRP)船體內，配備生命支持設施供艙內潛水員使用。包括潛水監督在內的其他船員，設有單獨的常壓艙室。救生艇通過蓄電池或柴油發動機推進，由所在工作母船上的吊艇架、絞車或吊車，以與普通船舶救生艇相同的方式下水、航行。

數十年來，飽和潛水員壓力下應急撤離經歷了從潛水承包商自發研制單人潛水艙，臨時性甲板減壓艙或潛水鐘，到應急高壓救生艙(HRC)，自行式高壓救生艇(SPHL)的發展和實踐過程。國際海事組織(IMO)1983年修訂《海上人命安全國際公約》，將第三章“救生設備和安排”內容作為強制性要求；同年修訂AS.536(13)，1983《潛水系統安全規則》增加了第三章“撤離系統”的要求。

對于國際性技術規范中推薦的高壓救生艙(HRC)或高壓救生艇(SPHL)，近年來基于兩方面因素，出現了自航式高壓救生艇(SPHL)逐漸取代高壓救生艙(HRC)，作為“船載-海上作業-飽和潛水系統”高壓撤離設備(HES)應用的趨勢。首先，國際海事組織、國際油氣生產商、大型船級社已要求將高壓救生艙(HRC)或自航式高壓救生艇(SPHL)，列為海上飽和潛水作業系統法定配置的高壓撤離設備；同時，鑒于海上油氣開發存在大量碳氫化合物泄漏、發生火災或爆炸事故可能的安全考慮，一些國際大油氣運營商不再歡迎無動力推進的高壓救生艙(HRC)作為海上油氣作業潛水系統的高壓撤離設備。

目前，體現高壓救生艇技術水平的標志性指標有：

1) 承載人數。潛水員12，16，18，24人等；操艇人員3或4人。

2) 續航天數(持久力)。生命支持時間72 h(海上5 d)。

3) 最大作業深度。300，350，400，450 m。

4) 飽和艙壓力。設計壓力31.4，42 bar；試驗壓力47.1，63 bar。

5) 對接方式。底部、側面、上部。

6) 航速。不小于6 kn。

7) 總體重量。滿載16～24 t；加壓艙重量3 200～6 200 kg。

5 結語

在高氣壓狀態下潛水員的應急撤離是飽和潛水系統和實施海上飽和潛水作業安全管理的重要組成部分。隨著海洋油氣開發、海上救撈及水下工程的深水化發展，我國飽和潛水技術的實驗研究和工程應用不斷取得新的成就。國家相繼頒布和實施了一系列有關飽和潛水作業安全的技術標準，如GB/T 24555-2009 《200 m氦氧飽和潛水作業要求》，GB/T 24556-2009 《200 m氦氧飽和潛水作業應急措施》等。研究、制定一部能夠配合相關標準，并規范飽和潛水設備系統應用及作業安全的“高壓狀態下潛水員緊急轉移要求”國家標準與上述現行國標配套實施，對于確保推動和促進我國海上救撈及水下工程作業的技術發展，以及飽和潛水員作業安全，其重要意義不言而喻。

[1] Guidelines and specifications for hyperbaric evacuation systems：IMO MGN A. 83 (M)[S].IMO，1998.

[2] Guidance on Hyperbaric Evacuation Systems：IMCA D 052[S].IMCA，2013.

[3] 商業潛水與水下作業國際公認標準[S].6版.國際潛水承包商協會(ADCI)，2011.

[4] Performance of saturation diving emergency hyperbaric evacuation and recovery：OGP Report 478[S].OGP，2014.

[5] Recommended practice hyperbaric evacuation system：DNV-RP-E403[S].Det Norske Veritas，2010.

[6] Rules for Building and Classing Underwater Vehicles, Systems and Hyperbaric Facilities：ABS[S].American Bureau of Shipping (ABS)，2016.

[7] 方以群，趙浩泉，劉景昌，等.我國飽和潛水研究現狀及其發展方向[C].浙江省醫學會航海醫學分會成立大會暨首屆浙江省航海醫學學術年會論文集，寧波，2012.

[8] 姜大正.番禺油田配重塊修復及導管架檢測工程[J].航海，2012(1):53-55.

[9] 陳智，蔣如宏.海洋工程飽和潛水員高壓逃生撤離系統淺析[J].船舶，2015(1):31-34.

[10] GALERNE A. Rescue of diver under pressure[C]. Offshore Technology Conference, Houston:1978.