淺析鉆井工程中安全環(huán)保對設備的耍求

韓建軍　扈書民

摘 要：石油鉆井是一項風險性強、耗資巨大的系統(tǒng)工程，在施工過程當中，工程事故和異常情況隨時都有可能發(fā)生，鉆探施工過程中，存在著很多安全環(huán)保問題。由于設備檢查不周、違章操作、處理井下復雜情況的措施不當或疏忽大意，而造成鉆具折斷、頓鉆、卡鉆及井噴失火等事故；由于鉆井液的循環(huán)，帶出井筒中的巖屑，如果不加以處理，會導致環(huán)境問題的出現，違反環(huán)保的指標。因此，必須采取必要的技術措施和配套設備，才能合理解決安全環(huán)保問題，不斷提高石油鉆探的效率。如果能在工程事故發(fā)生早期，鉆井設備裝置可以給出某種程度、某種意義上的報警，則對于控制環(huán)保事故的發(fā)展、最大限度減少損失，具有重大意義。

關鍵詞：鉆井工程；安全環(huán)保；設備要求；生產過程

本文對石油鉆井安全裝置的現狀進行了詳細的分析，并針對鉆井安全的技術難題提出安全控制對策，該裝置可以預防和控制鉆井工程中上碰、下砸、溜鉆、頓鉆、單吊環(huán)起鉆等事故的發(fā)生，對鉆井安全裝置的開發(fā)和研究具有重要的指導作用。鉆井安全生產離不開先進的裝備，僅靠人員方面的管理無法完全杜絕安全隱患，需要有相關的安全裝備配合。長期以來，鉆井安全和設備要求一直是鉆井工作的主要研究課題之一。針對石油鉆井施工現場的安全管理中存在的問題，采取必要的技術措施，加大對石油鉆井生產現場安全管理工作的力度，提高鉆井施工現場的安全管理水平，強化安全風險識別能力，防止發(fā)生各級各類的安全環(huán)保事故，提高石油鉆井施工現場的安全性，更好地完成石油鉆探施工任務。

1 鉆井設備安全現狀

安全鉆井裝置經歷了一個從無到有，從簡單的參數報警到較復雜的事故預警的發(fā)展階段；但目前設備功能普遍比較單一，只針對鉆井安全的某一方面，存在一定的缺陷。沒有一個完整的、全面的又能反映工程事故復雜多變特性的自動預警系統(tǒng)和方法，不能滿足當前鉆井技術飛速發(fā)展的需要。鉆井安全方面的裝備，國內外代表性產品主要有防碰天車系統(tǒng)天車防碰儀、大鉤高度數顯防碰儀等。例如；電子式天車防碰裝置不僅可準確顯示出游車的具體位置，而且在游車超出預設位置的上、下限定值時，還能自動切斷動力，達到天車防碰的目的。M天車防碰儀是明德科技新研制的車載修井機智能控制設備。本裝置通過檢測主滾筒的運行狀態(tài)，實現對天車游車運行高度的實時監(jiān)控。當游車超出設定高度范圍時，系統(tǒng)會發(fā)出聲光報警，并啟動剎車裝置，使系統(tǒng)停止運行；故障排除、解除剎車后，才能重新啟動游車運行。本裝置能對設備進行有效的保護，以實現安全生產。

雖然目前這些鉆井安全方面的裝備具備一定的安全控制功能，但這些設備功能普遍比較單一，智能化程度不高，只針對鉆井安全的某一方面，存在一定的缺陷，不能完整的、全面的反映工程事故復雜多變特性的自動預警系統(tǒng)和方法，不能解決溜鉆、遇阻卡鉆、憋鉆、提斷等鉆井過程中的常見事故預警和控制。特別涉及一種適用于離散井群的油田智能鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，由安全隔離電路、模擬數字轉換電路、日歷時鐘復位電路、數字/模擬轉換電路、通信電路、顯示接口電路、擴展電路、存儲電路、譯碼電路、電源電路和輸入/輸出轉換電路組成。該系統(tǒng)適用于離散井群的監(jiān)控，采用單片機控制。以上鉆井安全方面的裝備具有一定的智能化，能夠實現部分鉆井安全事故的預防和控制，但不能夠完整的、全面的反映工程事故復雜多變特性的自動預警系統(tǒng)和方法，不能解決防碰天車、溜鉆、遇阻卡鉆、憋鉆、提斷等鉆井過程中的常見事故預警和控制。而且裝置采用單片機控制，單片機不能抗震，防油，防塵，可維護性差，性能不可靠，處理量小，而且適應外界環(huán)境能力較弱，不適合工業(yè)用途。工控機（Industrial Personal Computer-IPC）是一種加固的增強型個人計算機，它可以在惡劣的環(huán)境下工作，具有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力，較強的抗干擾能力，連續(xù)長時間工作能力等優(yōu)點，適合鉆井工程事故的復雜多變性和智能化要求。

2 鉆井安全發(fā)展方向研究

當前鉆井技術的飛速發(fā)展，迫切需要針對鉆井過程中常見的安全事故，開發(fā)出多功能的、綜合性的、智能化鉆井安全裝置，對鉆機升降系統(tǒng)的運行狀況進行綜合監(jiān)控，有效預防防碰、防砸、防溜鉆、防遇阻卡鉆、防憋鉆、防提斷等鉆井多種事故的發(fā)生。所以，目前要結合國內外先進鉆井安全設備的優(yōu)點，根據國內應用實際，研制出國際先進、國內一流的有關鉆井安全的智能化控制裝置。該智能化控制裝置需要研究針對鉆井過程中

常見的安全事故，致力于開發(fā)出多功能的、綜合性的、智能化鉆井安全平臺。可以預防鉆井工程中上碰、下砸、溜鉆、頓鉆等安全事故的發(fā)生，有效減少相關安全事故，提高鉆井效率，達到降低鉆井成本的目的。該裝置應該以實時采集、實時處理、實時傳輸、實時顯示、實時存儲、實時操作、快速反饋為基本出發(fā)點，以工控機

為核心，結合國內外先進安全鉆井控制系統(tǒng)的優(yōu)點，根據井場應用的實際情況，進行設計：采用多界面編制顯示軟件，采用工控機和系統(tǒng)軟件代替單片機控制系統(tǒng)，對傳感器測得的頂驅、井深、懸重、扭矩等參數信號進行實時采集，送入系統(tǒng)軟件進行軟實時處理，對控制系統(tǒng)進行實時執(zhí)行報警、制動動作。同時，系統(tǒng)軟件和工控機進行人機交互操作，實時顯示。鉆井設備通常工作在復雜多變、條件惡劣的環(huán)境中，自然條件的溫度、濕度、雨水等，鉆井設備造成的震動、腐蝕、電磁干擾、爆炸、電壓不穩(wěn)等，人為因素造成的碰撞、擠壓、誤操作等都可能對系統(tǒng)造成一定得損壞，甚至破壞而不能夠正常工作。為了杜絕這些現象的產生，設計時就要從系統(tǒng)的環(huán)境適應性上做很多研究，溫度、濕度適應性主要涉及到高溫、高濕度下正常工作以及低溫正常啟動的問題，還有強日照下的顯示器正常可視化問題。同時還要做好防爆技術、信號抗干擾技術、斷電、過壓（流）、欠壓保護技術和抗震、防腐技術等研究設計工作。

3 加強鉆井現場安全管理

全員參與安全環(huán)保管理，應用新工藝技術措施，解決安全環(huán)保問題。通過井控設備，加強安全防控。在鉆井施工過程中，井控的井口裝置，能夠實現封井的效果，當井口發(fā)生溢流后，能夠及時關閉井口，有效地防止了井噴事故的發(fā)生。從安全環(huán)保管理入手，石油鉆井施工單位的各級領導帶頭，遵守安全環(huán)保制度，實施標準化、規(guī)范化的管理，按照安全環(huán)保管理體系的要求，做好安全環(huán)保工作。按照石油鉆井施工設計的要求，采取必要的安全保護措施，做好事前預防工作，建立事故應急處理預案，做到防患于未然。加強安全環(huán)保的監(jiān)督和管理，提高管理人員的素質，使其更好地完成石油鉆井施工現場的安全環(huán)保監(jiān)督管理工作。及時制止崗位員工的違規(guī)操作行為，對發(fā)現的安全隱患問題，追蹤處理，直到安全隱患解除，才能恢復正常的鉆探施工狀態(tài)。

4 結束語

本文詳細分析了目前鉆井安全裝備的現狀，并提出了一種多功能的、綜合性的鉆井安全的智能化控制裝置，對鉆機升降系統(tǒng)的運行狀況進行綜合監(jiān)控，有效預防防碰、防砸、防溜鉆、防遇阻卡鉆、防憋鉆、防提斷等多種事故的發(fā)生，有效地減少各類事故，可提高鉆井效率，達到降低鉆井成本的目的，提高鉆井裝備的技術水平，有利于加強勘探鉆井隊伍的競爭力。同時對鉆井安全的裝置開發(fā)和研究具有重要的指導作用。

參考文獻：

[1] 苗超.鉆井安全管理如何提高實效性[J].中國石油和化工標準與質量. 2017（14）

[2] 艾青華.探究鉆井安全管理中HSE管理理念的應用方式[J].中國石油和化工. 2017（06）

[3] 張林.鉆井安全管理中安全評價法的應用[J].化工管理. 2017（10）

[3] 孫威.鉆井工程事故例析與鉆井安全對策[J].中國石油和化工標準與質量. 2014（11）