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        科威特鉆井井場防雷擊措施及實(shí)踐

        2016-07-05 16:22:06李春光中石化勝利石油工程有限公司黃河鉆井總公司鉆井四公司山東東營257000
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年14期
        關(guān)鍵詞:防雷器浪涌井架

        李春光(中石化勝利石油工程有限公司黃河鉆井總公司鉆井四公司,山東 東營 257000)

        科威特鉆井井場防雷擊措施及實(shí)踐

        李春光
        (中石化勝利石油工程有限公司黃河鉆井總公司鉆井四公司,山東 東營 257000)

        近年來,隨著大功率變頻器、VDX鉆井參數(shù)儀表、攝像監(jiān)控系統(tǒng)、各類氣體報(bào)警裝置井設(shè)備上的大量應(yīng)用,相應(yīng)的防雷措施應(yīng)用滯后,使得鉆機(jī)的儀表設(shè)備,在雷擊后都出現(xiàn)了不同程度的損壞,其中,在科威特施工的兩部勝利鉆機(jī)因雷擊后造成嚴(yán)重?fù)p失?;诖?,我們通過不斷的摸索完善,將電氣保護(hù)、防靜電和防雷擊有機(jī)結(jié)合起來,形成了一套切實(shí)有效的防雷措施。本文以勝利科威特鉆井作業(yè)區(qū)為例,對(duì)井區(qū)防雷措施的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

        鉆井井場;防雷擊;接地

        雷電是雷云之間或雷云對(duì)地放電的一種自然現(xiàn)象,因靜電感應(yīng),云層呈現(xiàn)出帶有正電,通過與大地表面感應(yīng),與云塊感應(yīng)會(huì)產(chǎn)生出負(fù)電荷,當(dāng)場強(qiáng)積累到一定量值的時(shí)候,雷云和大地間就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象,此時(shí)會(huì)伴有強(qiáng)烈的電光和聲音,于是就形成了雷電。

        1 雷擊現(xiàn)象對(duì)鉆井井場產(chǎn)生的危險(xiǎn)

        因雷電產(chǎn)生的破壞有多種效應(yīng),如熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、電磁效應(yīng)、雷電反擊等不同表現(xiàn)形式,當(dāng)出現(xiàn)雷電現(xiàn)象時(shí),其所產(chǎn)生的巨大電流、高溫、沖擊波、電磁場以及輻射等,都會(huì)對(duì)鉆井現(xiàn)場的生產(chǎn)設(shè)施及作業(yè)人員造成一定的威脅。如當(dāng)雷電發(fā)生后,其所產(chǎn)生的熱效應(yīng)首先會(huì)擊中物體,此時(shí)雷電電流非常高,在雷擊點(diǎn)附近的熱效應(yīng)可產(chǎn)生6千到1萬度的高溫,由于雷電電流的作用時(shí)間短暫,局部產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫對(duì)較大的金屬物體而言,使其熔化的能力非常有限。就科威特目前的鉆井現(xiàn)場來說,當(dāng)井架遭受到雷擊后,其所產(chǎn)生的熱效應(yīng)并不會(huì)對(duì)井架造成多么大的危害,但是,當(dāng)發(fā)生了雷擊,會(huì)造成井架等設(shè)備直接放電,然后出現(xiàn)了電磁脈沖及浪涌電壓,這樣一來,因?yàn)楫a(chǎn)生的浪涌電壓,要么設(shè)備會(huì)出現(xiàn)故障,造成數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤,要么直接造成設(shè)備芯片的損毀,嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)生產(chǎn)事故,造成重大經(jīng)濟(jì)損失,故全面系統(tǒng)地完善鉆井井場防雷措施,保證鉆井生產(chǎn)安全,顯得尤為必要。

        2 井場的防雷擊措施

        防雷擊的基本措施主要包括消雷、屏蔽、均壓和分流,消雷是通過避雷針和接地體將雷擊電流引入大地,通過散流電阻向大地散入電流;屏蔽是利用法拉第籠原理保護(hù)設(shè)備;均壓是將金屬導(dǎo)體與等電位母線聯(lián)結(jié)后接入大地,雷擊電流通過等電位母線直接散入大地;分流是通過防雷器保護(hù)設(shè)備,當(dāng)雷擊電位升高到保護(hù)電壓時(shí),防雷器電阻下降,雷擊浪涌電流通過防雷器散入大地。通常井場采取消雷、屏蔽和均壓措施即可起到很好的防雷作用,僅對(duì)弱電設(shè)備和重要儀器房的入戶電源采取分流措施。

        3 常見問題及整改措施

        鉆井井場有多種設(shè)備需要防雷擊,根據(jù)已有記錄和總結(jié)的因受雷擊造成設(shè)備損毀情形,需要注意以下幾個(gè)方面:

        3.1井場視頻監(jiān)視系統(tǒng)的正確安裝及其問題整改

        井場的視頻系統(tǒng)也就是指的井場視頻監(jiān)視系統(tǒng),如果在設(shè)備安裝時(shí),把二層臺(tái)攝像頭尾部裝在井架的外邊,這樣非常容易讓雷擊電流沿著電纜進(jìn)入攝像頭的里面,造成電路板燒壞。所以,必須根據(jù)井場防雷系統(tǒng)的工作要求,把二層臺(tái)攝像頭放置在井架內(nèi)側(cè),視頻所需的電纜也應(yīng)安裝在井架籠梯里面,而且井場上的視頻電纜線都要安裝到屏蔽于金屬結(jié)構(gòu)里面。此外如果直流電源0V與金屬外殼相連接,造成接地錯(cuò)誤,那么雷擊時(shí)所產(chǎn)生的浪涌電流,就會(huì)把所有的攝像頭直流電源電路燒毀,因此,必須把直流電源0V與金屬外殼隔離開來,否則后果嚴(yán)重。

        3.2VDX鉆井參數(shù)儀表雷擊損失及其整改措施

        VDX鉆井參數(shù)儀表,如果沒有采取保護(hù)措施或者是接地錯(cuò)誤,都會(huì)出現(xiàn)雷擊損失的情形,如VDX鉆井參數(shù)儀未安裝終端防雷器、衛(wèi)星遠(yuǎn)傳系統(tǒng)沒有安裝天饋防雷器等。據(jù)此,錄井終端需要有防雷器,并接地正確,衛(wèi)星遠(yuǎn)傳系統(tǒng)攝像頭需要安裝在屏蔽金屬盒內(nèi),接地正確,主機(jī)的視頻輸入接頭處也要有天饋防雷器。

        VDX鉆井參數(shù)儀表接地錯(cuò)誤,主要有:傳感器及儀表房輸出端未接地,造成屏蔽層失效;傳感器24V直流電源的0V與房體外殼相接通,因雷擊時(shí)產(chǎn)生的地電位升高,會(huì)導(dǎo)致大部分傳感器損毀;裸露在井架外側(cè)的傳感器,在井架釋放雷擊電流時(shí),因放電也會(huì)燒壞傳感器;傳感器內(nèi)因耦合作用產(chǎn)生的浪涌電壓,會(huì)燒毀傳感器;傳感器沒有使用雙屏蔽電纜,會(huì)導(dǎo)致傳感器損壞;缺少屏蔽措施,采取架空方式的部分信號(hào)電纜,易遭受感應(yīng)雷從而造成設(shè)備損壞;總電位聯(lián)結(jié)母線之間未接輔助等電位母線,雷擊時(shí)會(huì)造成VDX主機(jī)與鉆機(jī)之間的電位差,因浪涌電流損壞VDX主機(jī)。故需對(duì)VDX全面采取消雷、屏蔽、分流等防雷措施;安裝終端防雷器,同時(shí)采取雙屏蔽電纜,并在輸出端處正確接地;采用雙屏蔽傳感器電纜,并在輸出端處正確接地;采取獨(dú)立的傳感器直流供電系統(tǒng),嚴(yán)禁將直流電源0V與房體外殼相連;裸露的傳感器和攝像頭應(yīng)安裝屏蔽外殼并正確接地,防遭受直擊雷。

        3.3電控房、頂驅(qū)房的安裝要求

        電控房、頂驅(qū)房應(yīng)有統(tǒng)一的保護(hù)接地措施,保護(hù)接地電阻阻值應(yīng)不大于4Ω;房內(nèi)所有電器設(shè)備保護(hù)接地及金屬構(gòu)件應(yīng)統(tǒng)一接到接地母排上;發(fā)電房動(dòng)力電纜應(yīng)通過屏蔽敷設(shè)進(jìn)入電控房、MCC房、頂驅(qū)房,必要時(shí)應(yīng)采取浪涌抑制措施;電控系統(tǒng)主要通過完善屏蔽、區(qū)域和局部等連接實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù),必要時(shí)可裝設(shè)浪涌抑制器;房內(nèi)設(shè)備所外接的電機(jī)編碼器電纜應(yīng)可靠接地,必要時(shí)可加裝金屬編織軟管進(jìn)行屏蔽并接地。

        4 結(jié)束語

        鉆井井場防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,通過消雷、屏蔽、均壓、分流、接地等措施可有效降低井場直擊雷損失,在預(yù)防感應(yīng)雷方面也收到很好的效果。

        (1)正確地安裝和維護(hù)井場中等電位聯(lián)結(jié)母線及輔助等電位母線。

        (2)為降低直擊雷造成的損失,缺少屏蔽的攝像機(jī)以及傳感器等設(shè)備,要有屏蔽的措施以及采取均壓的方式。

        (3)當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)與弱電設(shè)備的直流電源0V等連接時(shí),由于雷擊電壓升高,會(huì)把連接在直流電源上的傳感器和主機(jī)損壞,因此需要采取一定的措施。

        (4)井場上的會(huì)議室、錄井房等都有防雷擊系統(tǒng),都安裝有交流電源防雷箱,類似打印機(jī)、傳真機(jī)等辦公設(shè)備應(yīng)接在防雷插座上,確保接地正確。

        (5)工作人員要定期、及時(shí)地檢查和維護(hù)好防雷器,以免因疏忽造成損失。

        [1]王豫.石油井場防雷接地研究[J].中國防雷,2007(05).

        [2]王豫,譚剛強(qiáng),孟軍等.石油鉆井井場防雷擊系統(tǒng)研究報(bào)告[R].成都:川慶鉆探工程有限公司,2008.

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.094

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