韓建軍　扈書民

摘 要：石油鉆井是一項風(fēng)險性強(qiáng)、耗資巨大的系統(tǒng)工程，在施工過程當(dāng)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(shè)備檢查不周、違章操作、處理井下復(fù)雜情況的措施不當(dāng)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(dǎo)致環(huán)境問題的出現(xiàn)，違反環(huán)保的指標(biāo)。因此，必須采取必要的技術(shù)措施和配套設(shè)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(shè)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(guān)鍵詞：鉆井工程；安全環(huán)保；設(shè)備要求；生產(chǎn)過程

本文對石油鉆井安全裝置的現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并針對鉆井安全的技術(shù)難題提出安全控制對策，該裝置可以預(yù)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(dǎo)作用。鉆井安全生產(chǎn)離不開先進(jìn)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(guān)的安全裝備配合。長期以來，鉆井安全和設(shè)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(xiàn)場的安全管理中存在的問題，采取必要的技術(shù)措施，加大對石油鉆井生產(chǎn)現(xiàn)場安全管理工作的力度，提高鉆井施工現(xiàn)場的安全管理水平，強(qiáng)化安全風(fēng)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(xiàn)場的安全性，更好地完成石油鉆探施工任務(wù)。

1 鉆井設(shè)備安全現(xiàn)狀

安全鉆井裝置經(jīng)歷了一個從無到有，從簡單的參數(shù)報警到較復(fù)雜的事故預(yù)警的發(fā)展階段；但目前設(shè)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(fù)雜多變特性的自動預(yù)警系統(tǒng)和方法，不能滿足當(dāng)前鉆井技術(shù)飛速發(fā)展的需要。鉆井安全方面的裝備，國內(nèi)外代表性產(chǎn)品主要有防碰天車系統(tǒng)天車防碰儀、大鉤高度數(shù)顯防碰儀等。例如；電子式天車防碰裝置不僅可準(zhǔn)確顯示出游車的具體位置，而且在游車超出預(yù)設(shè)位置的上、下限定值時，還能自動切斷動力，達(dá)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(jī)智能控制設(shè)備。本裝置通過檢測主滾筒的運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)對天車游車運(yùn)行高度的實時監(jiān)控。當(dāng)游車超出設(shè)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(yùn)行；故障排除、解除剎車后，才能重新啟動游車運(yùn)行。本裝置能對設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)，以實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

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(shè)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(fù)雜多變特性的自動預(yù)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(yù)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(shù)字轉(zhuǎn)換電路、日歷時鐘復(fù)位電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路、通信電路、顯示接口電路、擴(kuò)展電路、存儲電路、譯碼電路、電源電路和輸入/輸出轉(zhuǎn)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(jī)控制。以上鉆井安全方面的裝備具有一定的智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)部分鉆井安全事故的預(yù)防和控制，但不能夠完整的、全面的反映工程事故復(fù)雜多變特性的自動預(yù)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(yù)警和控制。而且裝置采用單片機(jī)控制，單片機(jī)不能抗震，防油，防塵，可維護(hù)性差，性能不可靠，處理量小，而且適應(yīng)外界環(huán)境能力較弱，不適合工業(yè)用途。工控機(jī)（Industrial Personal Computer-IPC）是一種加固的增強(qiáng)型個人計算機(jī)，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(qiáng)的抗干擾能力，連續(xù)長時間工作能力等優(yōu)點(diǎn)，適合鉆井工程事故的復(fù)雜多變性和智能化要求。

2 鉆井安全發(fā)展方向研究

當(dāng)前鉆井技術(shù)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(jī)升降系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合監(jiān)控，有效預(yù)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(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)鉆井安全設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)國內(nèi)應(yīng)用實際，研制出國際先進(jìn)、國內(nèi)一流的有關(guān)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?？梢灶A(yù)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(guān)安全事故，提高鉆井效率，達(dá)到降低鉆井成本的目的。該裝置應(yīng)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(diǎn)，以工控機(jī)

為核心，結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)安全鉆井控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)井場應(yīng)用的實際情況，進(jìn)行設(shè)計：采用多界面編制顯示軟件，采用工控機(jī)和系統(tǒng)軟件代替單片機(jī)控制系統(tǒng)，對傳感器測得的頂驅(qū)、井深、懸重、扭矩等參數(shù)信號進(jìn)行實時采集，送入系統(tǒng)軟件進(jìn)行軟實時處理，對控制系統(tǒng)進(jìn)行實時執(zhí)行報警、制動動作。同時，系統(tǒng)軟件和工控機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互操作，實時顯示。鉆井設(shè)備通常工作在復(fù)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(shè)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(xiàn)象的產(chǎn)生，設(shè)計時就要從系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性上做很多研究，溫度、濕度適應(yīng)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(qiáng)日照下的顯示器正?？梢暬瘑栴}。同時還要做好防爆技術(shù)、信號抗干擾技術(shù)、斷電、過壓（流）、欠壓保護(hù)技術(shù)和抗震、防腐技術(shù)等研究設(shè)計工作。

3 加強(qiáng)鉆井現(xiàn)場安全管理

全員參與安全環(huán)保管理，應(yīng)用新工藝技術(shù)措施，解決安全環(huán)保問題。通過井控設(shè)備，加強(qiáng)安全防控。在鉆井施工過程中，井控的井口裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)封井的效果，當(dāng)井口發(fā)生溢流后，能夠及時關(guān)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(lǐng)導(dǎo)帶頭，遵守安全環(huán)保制度，實施標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計的要求，采取必要的安全保護(hù)措施，做好事前預(yù)防工作，建立事故應(yīng)急處理預(yù)案，做到防患于未然。加強(qiáng)安全環(huán)保的監(jiān)督和管理，提高管理人員的素質(zhì)，使其更好地完成石油鉆井施工現(xiàn)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(xiàn)的安全隱患問題，追蹤處理，直到安全隱患解除，才能恢復(fù)正常的鉆探施工狀態(tài)。

4 結(jié)束語

本文詳細(xì)分析了目前鉆井安全裝備的現(xiàn)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(jī)升降系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合監(jiān)控，有效預(yù)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(dá)到降低鉆井成本的目的，提高鉆井裝備的技術(shù)水平，有利于加強(qiáng)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(dǎo)作用。

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