简论修井机安装使用中的风险防范与控制

李小鹏，张再生

（西部钻探工程有限公司试油公司，新疆 克拉玛依 834000）

引言

修井机和通井机是井下作业施工中最常用的设备。操作不当、设备老化、设备缺陷和安全隐患不能及时消除，都会造成设备毁坏或人身伤亡［1］。正确无误的安装和操作，细致全面的检查，定期进行设备保养维护，是进行安全作业的基础和前提。XJ750修井机功能全面，结构合理、移运方便，应用普遍，下面以此为例，浅谈修井机安装、调试及作业的操作程序和规范，探讨风险的防范和控制措施。

1 修井机安装与调试

1.1 井场面积及基础要求

修井机作业时对井场面积与安装基础均有要求。XJ750修井机及绷绳地锚要求面积不小于60×60m，考虑到其他辅助设施的摆放和配合车辆出入通道，要求井场面积不小于80×80m。

井场必须压实平整，排水良好。修井机地基应略高于四周地面，并开挖排水沟，防止井场雨后积水，必要时应打水泥地坪。沙漠地区地锚的抗拔力有限，应使用绷绳基墩，每个绷绳基墩必须挖定位坑或打双定位桩。地锚或绷绳基墩附近应设置警戒带或隔离带，防止施工车辆在绷绳和井架中间通行时，拖挂绷绳导致井架被拉变形或拉翻［2］。任何吊装作业都应有人监护，防止吊臂拖挂井架绷绳。

1.2 钻台及底座安装、修井机就位

钻台、井架底座、修井机底座依次摆放在选定位置，使转盘中心与井口对中。主吊车吊起钻台，辅助吊车安装斜支柱。修井机倒车上底座，并控制好左右后液压支腿与井口中心的距离。修井机就位后将发动机熄火，动力由底盘切换至台上，然后再次启动发动机，挂合主油泵，用液压支腿升高车架并调整水平，确保轮胎和液压支腿同时受力，锁紧液压支腿，旋出井架支腿，调整锁紧。然后安装修井机及井架与底座间的拉筋，安装登车梯子及护栏，安装车架两侧走道和防护栏，及时插好各定位锁销。同时，将井架绷绳从挂钩内移出，按前后分别理顺，将助爬差速器挂钩或牵引绳固定在井架下体爬梯的最底部。

1.3 设备检查和调试

设备检查和调试关系到设备安装和运转安全，关系井场工作人员人身安危，应当由当班司钻专职负责，统一调度，逐项检查测试。

1）检查修井机燃油量；检查驾驶室换挡阀处于空挡位置。

2）检查发动机及传动系统，确保各部位工作可靠，连接紧固。

3）检查液压油箱油面；检查液压管路及接头有无渗漏，排除液压系统气体，检查液压系统压力；检查液压手柄及阀件，确保动作灵活正确。

4）检查气路有无渗漏，气压是否正常；检查气路手柄和阀件，各部动作准确无误。

5）检查主滚筒制动机构，确保调整正确，制动有效；检查辅助刹车机构。

6）检查井架本体及附件，有无裂纹或变形；清理井架异物；检查并润滑天车滑轮组；检查扶正器及弹簧；检查井架防风绷绳及负荷绷绳。

7）复核修井机液压支腿和井架支腿及锁帽，确保支撑稳固，锁紧到位。

1.4 井架起升

人员分工：技术干部全面指挥井架起升，并观察扶正器和承载块是否就位。主司钻操作液压手柄起升井架，副司钻操作低位刹把和液压绞车，修井机左右车台各安排一人，观察钢丝绳有无干涉，左右地面各安排一人，随时整理钢丝绳。

起升时，挂合液压油泵，排除油缸内气体，松开刹把，操作液压手柄和阀件缓慢平稳升起井架，在0～30°范围内，至少3次起升井架下体，井架下体应能在30°位置处静止，无自由下落现象，各管路应无渗漏。注意井架升起过程中，起升油缸压力表压力不得超过12 MPa。起升油缸伸出顺序为一级活塞、二级活塞、三级活塞，若伸出顺序有误，将引起重大事故，应立即落下井架，检查排除故障后方可继续起升操作。井架起放过程中随时观察有无挂、拉现象，有无异响。井架下体起升到位后，旋转固定螺杆，拉紧井架下体绷绳［3］。安装高位刹把转换为高位操作，安装钻台爬梯及护栏。

起升井架上体前，排除伸缩液缸内空气，然后由主司钻操作手柄起升井架上体，副司钻操作主滚筒刹把，使游车大钩靠近钻台面。此过程中，伸缩缸应无窜动爬行现象，否则应重复排气。同时应密切观察扶正器，如扶正器不能扶正伸缩液缸，可能引起伸缩液缸弯曲变形。待井架上体起升到位后，仔细观察直至承载块伸出，座稳井架上体。下放游车，检查游车、转盘、井口是否三点一线，若偏差值大于40mm，则需要重新放松下体绷绳，利用液压支腿和调节丝杠调整井架倾角。最后安装调整防风绷绳和负荷绷绳，井架工爬上井架穿好安全销并接通井架照明电路。若长期作业，应在液压油缸和支腿表面涂抹防护油脂，并安装防尘罩。

1.5 井架放倒和修井机回收

操作顺序与起升相反，安全平稳地放落井架是钻机操作的重要环节之一，操作具有一定的风险性，应特别引起司钻注意，放落井架必须严格遵循规程和注意事项。

设备收机拆卸程序：放倒井架，锁紧井架上下体锁紧挂钩，收主副绷绳并逐根理顺挂在两侧的挂钩内，拆除钻台与载车连接爬梯，收载车踏板及护栏，收回支腿油缸和井架底座支腿，切换液压动力，修井机由作业状态转换至行驶状态，检查修井机底盘制动系统，转向系统和电路系统，修井机驶离底座，回收钻台及底座。

1.6 重要风险防控

1）井架落物，应认真检查排除。

2）起升井架时钢丝绳与附件干涉，可能造成钢丝绳变形或附件损坏，必须密切观察。

3）起升液缸缸筒有台阶或活塞变形，表现为起升液缸活塞伸出顺序有误，应立即终止起升井架，检查液缸。

4）液压系统有空气，表现为井架下体自由下落或井架上体窜动，应重新排除液缸内的空气。

5）井架起升时滚筒刹把刹紧或放松配合不当，可能引起游车砸井口，应注意配合。

6）在井架竖起状态下，调整液压支腿对正天车滑轮组、转盘和井口时，可能造成井架、井架支腿、车架、载车液压支腿变形。只有钻台和底座正确就位、修井机准确摆放，才可最大限度地减小偏差。最安全的做法是放倒井架，然后调整丝杠和井架支腿。

2 作业操作程序及规范

2.1 司钻控制仪表和阀件及开关

司钻在钻台面，通过控制司控箱和液压多联阀，通过气动或液压方式，实现对修井机各部位的控制，也可通过技术措施，实现对防喷器远程控制台、泥浆泵、分离器等的控制。压缩空气是最重要的控制介质。发动机驱动空压机，供应压缩空气。压缩空气经除尘、干燥、防冻、添加润滑剂等多重处理，进入贮气筒，供底盘行车及车上作业使用。冬季或低温条件下作业时，干燥器工作不良或失效、防冻剂添加量不足，容易造成管线及阀件冻堵，影响作业安全。各阀件密封失效、卡滞，会造成控制目标的偏差和不能实现，甚至引发事故。

2.2 提升系统操作

提升系统由绞车、天车滑轮组、游车大钩、提升钢丝绳等组成，主要功能是完成起下钻具、钻进送钻等工作。指重表实时显示钻具吨位，是司钻的眼睛。机械防碰天车装置或电子防碰天车装置可以有效防止因司钻失误和走神酿成碰天车事故。

2.2.1 作业前的重点检查事项

1）检查天车和游车滑轮组。滑轮必须转动灵活，当转动任一滑轮时，相邻滑轮不得随之转动。滑轮应无径向跳动或轴向摆动，轮槽无严重磨损或偏磨。滑轮组各固定螺栓齐全无松动。天车滑轮组防跳槽档杆应齐全完好。

2）调整机械防碰天车和电子防碰天车装置，空游车试提触发防碰装置，检验防碰装置的有效性。

3）检查调整指重表，确保指重表与游动系统绳系匹配，调整正确。

4）检查提升钢丝绳。

2.2.2 操作规范

1）变速箱挡位选择：起下钻时，应根据大钩负荷合理选择变速箱挡位和起升速度，换挡时，大钩应无负荷，发动机怠速运转。当大钩的负荷偏小时，对应提升速度偏大。正常作业中1挡用于处理井下事故，5挡用于提升空钩，2、3、4 挡为提升工作挡。

2）发动机油门控制：油门的开度大小控制修井机发动机转速的快慢，最终控制大钩提升速度的快慢。用主滚筒组合阀控制发动机油门时，应平稳加速，不得粗暴猛轰油门，防止损坏发动机和离合器。

3）刹把规范操作：同时协调发动机油门和主滚筒组合阀，使起钻动作平稳。起钻时，左手向上推动主滚筒组合阀，结合主滚筒离合器，右脚平稳踩下油门踏板，逐步提高发动机转速，同时右手适时放松刹把，油车大钩缓慢上升，当大钩缓冲弹簧被压缩后，加大油门，控制发动机转速1 200～1 800r／min，大钩上升到止点前，应降低上升速度，作好刹车准备。刹车时，左手控制滚筒组合阀手柄回中位，右脚平稳抬起油门踏板，钻柱接头过转盘时要点刹，单根余3～4m 时，减慢下放速度，右手适时逐步压紧刹把，使吊卡平稳坐落在转盘上，大钩缓慢停止。

2.2.3 安全注意事项

1）作业时应集中精力，操作平稳，严谨猛提、猛放、猛刹、猛顿。

2）当大钩旋重达300kN 以上时，应使用辅助刹车降低大钩下行速度，减少主滚筒刹带块磨损速率。

3）主滚筒和辅助刹车循环冷却系统应正常工作，水压和水温均要符合技术要求。防止滚筒刹车毂过热龟裂和变形，避免损坏辅助刹车。

3 旋转系统规范操作

旋转系统主要包括水龙头和转盘两大部分，作用是在钻具不断进给和注入钻井液的条件下，保证钻具的正常旋转。水龙头在钻进时，悬挂并承受钻柱的全部重量，将旋转的钻柱与不旋转的油车大钩、水龙带连接起来，构成钻井液循环通道。转盘在旋转钻井中传递扭矩，带动钻具旋转钻进。在起下钻过程中，悬持钻具，在井下动力钻井中，承受螺杆钻具的反向扭矩，在处理井下事故中，用于倒扣、套铣等作业。日常使用注意事项如下：

1）转盘传动箱挂合：应脱开转盘定位销，传动箱输入传动轴必须完全停止转动，防止损坏分动齿轮。

2）切换转盘正反转：切换时，正反转齿轮箱输入传动轴必须完全停止转动，防止损坏正反转齿轮。不得使用变速箱的倒挡实现转盘的反转。

3）变速箱挡位选择：应根据大钩负荷合理选择变速箱和转盘速度，在提高作业效率的同时，确保设备安全运转。换挡时，转盘应无负荷，发动机怠速运转。

4）转盘转速控制：使用手油门手轮调压阀，精确调整发动机转速，实现准确控制转盘转速。

5）转盘组合阀操作用于控制转盘离合器及转盘刹车。中位为空挡，离合器和刹车均脱离，转盘成自由状态。手柄向上旋转10°时离合器接合，继续向上旋转增加手柄开度，逐渐加大控制气体压力，增加离合器接合扭矩，使转盘旋转并柔和起动。手柄向下方旋转，控制刹车工作。旋转10°刹车离合器结合，继续向下旋转增加手柄开度，使刹车制动力逐渐加大，将转盘刹紧，防止反转。

井下作业是高风险行业，施工中必须严格持证上岗制度，严格按照操作规程操作，不断提高操作者的职业技能。同时，必须定期对设备进行安全检查和养护，才能有效预防事故发生。

［1］尹永晶，杨汉立.石油修井机［M］.北京：石油工业出版社，2003.

［2］张登科，叶义成.石化设备检修作业中的不安全因素及应对措施［J］.石油和化工设备，2010（4）：135－137.

［3］姜延峰.浅谈石油钻井提升系统设备的安全技术要求［J］.中国科技纵横，2012（15）：161.