浅析钻井工程中安全环保对设备的耍求

韩建军　扈书民

摘 要：石油钻井是一项风险性强、耗资巨大的系统工程，在施工过程当中，工程事故和异常情况随时都有可能发生，钻探施工过程中，存在着很多安全环保问题。由于设备检查不周、违章操作、处理井下复杂情况的措施不当或疏忽大意，而造成钻具折断、顿钻、卡钻及井喷失火等事故；由于钻井液的循环，带出井筒中的岩屑，如果不加以处理，会导致环境问题的出现，违反环保的指标。因此，必须采取必要的技术措施和配套设备，才能合理解决安全环保问题，不断提高石油钻探的效率。如果能在工程事故发生早期，钻井设备装置可以给出某种程度、某种意义上的报警，则对于控制环保事故的发展、最大限度减少损失，具有重大意义。

关键词：钻井工程；安全环保；设备要求；生产过程

本文对石油钻井安全装置的现状进行了详细的分析，并针对钻井安全的技术难题提出安全控制对策，该装置可以预防和控制钻井工程中上碰、下砸、溜钻、顿钻、单吊环起钻等事故的发生，对钻井安全装置的开发和研究具有重要的指导作用。钻井安全生产离不开先进的装备，仅靠人员方面的管理无法完全杜绝安全隐患，需要有相关的安全装备配合。长期以来，钻井安全和设备要求一直是钻井工作的主要研究课题之一。针对石油钻井施工现场的安全管理中存在的问题，采取必要的技术措施，加大对石油钻井生产现场安全管理工作的力度，提高钻井施工现场的安全管理水平，强化安全风险识别能力，防止发生各级各类的安全环保事故，提高石油钻井施工现场的安全性，更好地完成石油钻探施工任务。

1 钻井设备安全现状

安全钻井装置经历了一个从无到有，从简单的参数报警到较复杂的事故预警的发展阶段；但目前设备功能普遍比较单一，只针对钻井安全的某一方面，存在一定的缺陷。没有一个完整的、全面的又能反映工程事故复杂多变特性的自动预警系统和方法，不能满足当前钻井技术飞速发展的需要。钻井安全方面的装备，国内外代表性产品主要有防碰天车系统天车防碰仪、大钩高度数显防碰仪等。例如；电子式天车防碰装置不仅可准确显示出游车的具体位置，而且在游车超出预设位置的上、下限定值时，还能自动切断动力，达到天车防碰的目的。M天车防碰仪是明德科技新研制的车载修井机智能控制设备。本装置通过检测主滚筒的运行状态，实现对天车游车运行高度的实时监控。当游车超出设定高度范围时，系统会发出声光报警，并启动刹车装置，使系统停止运行；故障排除、解除刹车后，才能重新启动游车运行。本装置能对设备进行有效的保护，以实现安全生产。

虽然目前这些钻井安全方面的装备具备一定的安全控制功能，但这些设备功能普遍比较单一，智能化程度不高，只针对钻井安全的某一方面，存在一定的缺陷，不能完整的、全面的反映工程事故复杂多变特性的自动预警系统和方法，不能解决溜钻、遇阻卡钻、憋钻、提断等钻井过程中的常见事故预警和控制。特别涉及一种适用于离散井群的油田智能钻井监控系统，由安全隔离电路、模拟数字转换电路、日历时钟复位电路、数字/模拟转换电路、通信电路、显示接口电路、扩展电路、存储电路、译码电路、电源电路和输入/输出转换电路组成。该系统适用于离散井群的监控，采用单片机控制。以上钻井安全方面的装备具有一定的智能化，能够实现部分钻井安全事故的预防和控制，但不能够完整的、全面的反映工程事故复杂多变特性的自动预警系统和方法，不能解决防碰天车、溜钻、遇阻卡钻、憋钻、提断等钻井过程中的常见事故预警和控制。而且装置采用单片机控制，单片机不能抗震，防油，防尘，可维护性差，性能不可靠，处理量小，而且适应外界环境能力较弱，不适合工业用途。工控机（Industrial Personal Computer-IPC）是一种加固的增强型个人计算机，它可以在恶劣的环境下工作，具有较高的防磁、防尘、防冲击的能力，较强的抗干扰能力，连续长时间工作能力等优点，适合钻井工程事故的复杂多变性和智能化要求。

2 钻井安全发展方向研究

当前钻井技术的飞速发展，迫切需要针对钻井过程中常见的安全事故，开发出多功能的、综合性的、智能化钻井安全装置，对钻机升降系统的运行状况进行综合监控，有效预防防碰、防砸、防溜钻、防遇阻卡钻、防憋钻、防提断等钻井多种事故的发生。所以，目前要结合国内外先进钻井安全设备的优点，根据国内应用实际，研制出国际先进、国内一流的有关钻井安全的智能化控制装置。该智能化控制装置需要研究针对钻井过程中

常见的安全事故，致力于开发出多功能的、综合性的、智能化钻井安全平台。可以预防钻井工程中上碰、下砸、溜钻、顿钻等安全事故的发生，有效减少相关安全事故，提高钻井效率，达到降低钻井成本的目的。该装置应该以实时采集、实时处理、实时传输、实时显示、实时存储、实时操作、快速反馈为基本出发点，以工控机

为核心，结合国内外先进安全钻井控制系统的优点，根据井场应用的实际情况，进行设计：采用多界面编制显示软件，采用工控机和系统软件代替单片机控制系统，对传感器测得的顶驱、井深、悬重、扭矩等参数信号进行实时采集，送入系统软件进行软实时处理，对控制系统进行实时执行报警、制动动作。同时，系统软件和工控机进行人机交互操作，实时显示。钻井设备通常工作在复杂多变、条件恶劣的环境中，自然条件的温度、湿度、雨水等，钻井设备造成的震动、腐蚀、电磁干扰、爆炸、电压不稳等，人为因素造成的碰撞、挤压、误操作等都可能对系统造成一定得损坏，甚至破坏而不能够正常工作。为了杜绝这些现象的产生，设计时就要从系统的环境适应性上做很多研究，温度、湿度适应性主要涉及到高温、高湿度下正常工作以及低温正常启动的问题，还有强日照下的显示器正常可视化问题。同时还要做好防爆技术、信号抗干扰技术、断电、过压（流）、欠压保护技术和抗震、防腐技术等研究设计工作。

3 加强钻井现场安全管理

全员参与安全环保管理，应用新工艺技术措施，解决安全环保问题。通过井控设备，加强安全防控。在钻井施工过程中，井控的井口装置，能够实现封井的效果，当井口发生溢流后，能够及时关闭井口，有效地防止了井喷事故的发生。从安全环保管理入手，石油钻井施工单位的各级领导带头，遵守安全环保制度，实施标准化、规范化的管理，按照安全环保管理体系的要求，做好安全环保工作。按照石油钻井施工设计的要求，采取必要的安全保护措施，做好事前预防工作，建立事故应急处理预案，做到防患于未然。加强安全环保的监督和管理，提高管理人员的素质，使其更好地完成石油钻井施工现场的安全环保监督管理工作。及时制止岗位员工的违规操作行为，对发现的安全隐患问题，追踪处理，直到安全隐患解除，才能恢复正常的钻探施工状态。

4 结束语

本文详细分析了目前钻井安全装备的现状，并提出了一种多功能的、综合性的钻井安全的智能化控制装置，对钻机升降系统的运行状况进行综合监控，有效预防防碰、防砸、防溜钻、防遇阻卡钻、防憋钻、防提断等多种事故的发生，有效地减少各类事故，可提高钻井效率，达到降低鉆井成本的目的，提高钻井装备的技术水平，有利于加强勘探钻井队伍的竞争力。同时对钻井安全的装置开发和研究具有重要的指导作用。

参考文献：

[1] 苗超.钻井安全管理如何提高实效性[J].中国石油和化工标准与质量. 2017（14）

[2] 艾青华.探究钻井安全管理中HSE管理理念的应用方式[J].中国石油和化工. 2017（06）

[3] 张林.钻井安全管理中安全评价法的应用[J].化工管理. 2017（10）

[3] 孙威.钻井工程事故例析与钻井安全对策[J].中国石油和化工标准与质量. 2014（11）