【導(dǎo)讀】摘要石油鉆井是一個(gè)復(fù)雜、完整的工業(yè)系統(tǒng)。石油鉆機(jī)屬于重型礦業(yè)機(jī)械，是有多種機(jī)器設(shè)備組成、具有多種功能的聯(lián)合工作機(jī)組。目前在全數(shù)字電控控制技術(shù)基礎(chǔ)上，現(xiàn)已進(jìn)入智能化鉆機(jī)電控系統(tǒng)的研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)階段。本課題主要研究石油鉆機(jī)井場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電路系統(tǒng)。本文主要內(nèi)容包括石油鉆機(jī)井場(chǎng)電氣系統(tǒng)防爆區(qū)域的劃分、固控電路、井場(chǎng)防爆、照明系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)等基礎(chǔ)介紹。具體包括了電路分區(qū)的計(jì)算，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備及其圖片。還在鉆機(jī)井電系統(tǒng)方面系統(tǒng)地加以分析和總結(jié)。文章結(jié)尾還介紹了石油井場(chǎng)電氣安裝、調(diào)試、控制方式及發(fā)展趨勢(shì)。最終對(duì)石油鉆機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，提出了實(shí)用的電路和配電系統(tǒng)。雖然石油鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的電氣控制問(wèn)題已提到了議事日程，經(jīng)過(guò)近幾年的努力，相繼研制出了一些新型電氣控制裝置，井場(chǎng)電氣控制問(wèn)題也得到了一定程度的改善

　　

【正文】 和儀表。放噴管線出口不應(yīng)正對(duì)電力線、油罐區(qū)、宿舍及其它障礙物，否則其距離不應(yīng)小于50m。放噴、節(jié)流、壓井管匯都要保持暢通，冬季要防止凍結(jié)。防噴器及其四通、底法蘭短節(jié)和放噴閘門以內(nèi)管匯，現(xiàn)場(chǎng)安裝后，應(yīng)按額定工作壓力分別進(jìn)行壓力試驗(yàn)。氣井在鉆開(kāi)氣層后，每7d試壓檢查一次。防噴器遠(yuǎn)程控制臺(tái)應(yīng)安裝在井場(chǎng)左側(cè)，距井口20－25m以遠(yuǎn)，并配專用活動(dòng)房，接專用電線。防噴器膠芯應(yīng)與井內(nèi)管柱尺寸相符合，使用復(fù)合鉆桿時(shí)應(yīng)配備一根與防噴膠芯尺寸相匹配并帶有配合接頭的鉆桿。在探井、高壓油氣井的施工中，高壓管線上應(yīng)焊上直徑65mm消防管線接口。鉆開(kāi)油氣層后，井場(chǎng)不應(yīng)擅自動(dòng)用明火。防噴、防火、防爆裝置應(yīng)指定專人檢查管理。油氣層鉆進(jìn)設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)如遇有緊急情況，鉆進(jìn)隊(duì)可以果斷處置，并立即上報(bào)。打開(kāi)油氣層時(shí)，應(yīng)向全隊(duì)職工進(jìn)行地質(zhì)、工程、井控裝備等方面的技術(shù)措施交底，全隊(duì)職工要進(jìn)行班組防噴演習(xí)，并落實(shí)關(guān)井程序和鉆井隊(duì)干部24小時(shí)值班制度。鉆井液密度和其它性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。要有足夠的鉆井液和加重劑的儲(chǔ)備。各種井控設(shè)備、專用工具、消防器材、電路系統(tǒng)應(yīng)配備齊全、靈活好用。在鉆井各種作業(yè)中應(yīng)密切監(jiān)視井口，發(fā)現(xiàn)溢流時(shí)應(yīng)當(dāng)按關(guān)井操作程序控制井口。關(guān)井壓力不應(yīng)超過(guò)井口裝置額定壓力、套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度、地層破裂壓力三者之中最小值的80％。鉆開(kāi)高壓層前，應(yīng)用設(shè)計(jì)鉆開(kāi)油氣層的鉆井液液柱壓力，對(duì)上部裸眼井段進(jìn)行承壓試驗(yàn)。若發(fā)生漏失，則應(yīng)堵漏或下技術(shù)套管后再鉆開(kāi)高壓層。起鉆時(shí)應(yīng)控制起鉆速度并連續(xù)灌入鉆井液，并做好灌量記錄，如發(fā)現(xiàn)井口外溢現(xiàn)象，應(yīng)采取相應(yīng)措施，恢復(fù)正常后方可繼續(xù)起鉆。鉆進(jìn)中應(yīng)進(jìn)行油氣層壓力監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作，遇到鉆速突然變快，放空、井漏、憋鉆、跳鉆、氣測(cè)異常、油氣水顯示等情況，應(yīng)立即停鉆循環(huán)或關(guān)井觀察。鉆開(kāi)油氣層后，起鉆時(shí)應(yīng)進(jìn)行短程起下鉆。起鉆應(yīng)控制速度。起鉆要及時(shí)灌滿鉆井液，并校核灌注量。應(yīng)定期進(jìn)行井控裝備檢查和井控演習(xí)，檢測(cè)演習(xí)頻率不少于每月二次，每次起下鉆應(yīng)開(kāi)關(guān)閘板防噴器一次。凡井架工以上的人員應(yīng)經(jīng)井控培訓(xùn)取得井控操作合格證，持證上崗。定期測(cè)試取得預(yù)計(jì)壓井排量下的循環(huán)泵壓，作為井噴時(shí)計(jì)算循環(huán)壓力的依據(jù)。特殊作業(yè)設(shè)計(jì)鉆開(kāi)油氣層后，不應(yīng)空井進(jìn)行檢修作業(yè)。鉆開(kāi)高壓油、氣、水層后，因發(fā)生卡鉆需要混油、泡油、泡酸或因其它原因要降低鉆井液密度時(shí)，其液柱壓力不能低于高壓層壓力。電測(cè)時(shí)，要有專人觀察井口，每起下一次電纜，灌滿鉆井液至井口一次；并準(zhǔn)備一根帶回壓閥的與防噴器膠芯尺寸相符合的鉆桿，以備封井時(shí)使用?？站淇讜r(shí)，井內(nèi)液柱壓力應(yīng)平衡射孔層位的地層壓力；負(fù)壓射孔時(shí)，應(yīng)裝好相應(yīng)壓力等級(jí)的井口防噴裝置；無(wú)電纜射孔時(shí)，應(yīng)裝好井口控制閘門。鉆桿測(cè)試應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，避免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致井噴。當(dāng)在硫化氫含量超過(guò)10mg/L的污染區(qū)內(nèi)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，應(yīng)佩戴防護(hù)器具，并在監(jiān)護(hù)措施。若發(fā)生井噴失控，應(yīng)立即停柴油機(jī)，關(guān)閉井架、鉆臺(tái)、機(jī)泵房等處照明，并打開(kāi)專用探照燈，組織警戒，滅絕火種，注水防火，請(qǐng)示匯報(bào)。試油和井下作業(yè)設(shè)計(jì)施工準(zhǔn)備及井下作業(yè)，吊車停放位置（包括起重吊桿、鋼絲繩和重物）與架空線路要有一定的距離。車輛通過(guò)裸露在地面上的油、氣、水管線及電纜時(shí)，應(yīng)采取保護(hù)措施。在井場(chǎng)內(nèi)施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)詳細(xì)了解井場(chǎng)內(nèi)地下管線及電纜分布情況。立、放井架及井口吊裝作業(yè)時(shí)，應(yīng)有專人指揮。井場(chǎng)布置，井場(chǎng)施工有物鍋爐房、值班房與井口和油池間距離不應(yīng)小于20m。井場(chǎng)所用的動(dòng)力線及照明線應(yīng)絕緣良好。不應(yīng)使用裸線或用照明線代替動(dòng)力線，所有電線應(yīng)架空。井架照明應(yīng)使用防爆燈，井場(chǎng)用探照燈時(shí)，則應(yīng)距井口50m以外。電源總閘后應(yīng)設(shè)漏電保護(hù)器，分閘應(yīng)距井口15m以外。油、氣井作業(yè)時(shí)，應(yīng)安裝或換裝好與作業(yè)施工要求相適應(yīng)的井口裝置。油、氣井場(chǎng)內(nèi)應(yīng)設(shè)置明顯的防火標(biāo)志，按規(guī)定配置消防器材。壓井與起下作業(yè)（包括油管、抽油桿、鉆桿）設(shè)計(jì)壓井：油、氣井作業(yè)、應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求壓井。壓井管線應(yīng)試壓合格。高壓油氣井的返出管線，應(yīng)接鋼質(zhì)管線，并固定牢靠。壓井施工中，各種施工車輛應(yīng)處于距井口20m以外的上風(fēng)向。不能滿足上述距離時(shí)，排氣管應(yīng)戴阻火器。起下作業(yè)對(duì)有自噴能力的井，起下管柱時(shí)，應(yīng)密切注意井噴顯示，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取有效措施。不壓井作業(yè)：施工作業(yè)井的井口裝置和井下管柱結(jié)構(gòu)應(yīng)具備不壓井、不放噴、不停產(chǎn)的作業(yè)條件。作業(yè)過(guò)程中應(yīng)接好平衡管線。不壓井井口控制器應(yīng)開(kāi)關(guān)靈活、密封良好、連接牢固，并有安全卡瓦和加壓支架。起下油管有上頂顯示時(shí)，應(yīng)按規(guī)定穿好加壓繩，加壓起下。特殊作業(yè)設(shè)計(jì)射孔前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求壓井。使用過(guò)油管及無(wú)電纜射孔前，井口應(yīng)裝好控制閘門或井口裝置。射孔時(shí)應(yīng)有專人觀察井口，有外溢現(xiàn)象時(shí)應(yīng)立即采取措施。射孔時(shí)應(yīng)按射孔操作規(guī)程作業(yè)。替噴：使用原油、輕質(zhì)油替噴時(shí)，井場(chǎng)50m以內(nèi)嚴(yán)禁煙火，并配備消防設(shè)備和器材。誘噴：抽汲前應(yīng)檢查抽汲工具，并裝好防噴盒。采用空氣氣舉或混氣水排液的油氣井應(yīng)有防爆措施。放噴時(shí)應(yīng)用閥門控制。放噴管線應(yīng)用鋼質(zhì)直管線接至土油池，并固定牢靠。作用油氣分離器時(shí)，應(yīng)按SY5845規(guī)定。安全閥、壓力表應(yīng)定期校驗(yàn)。分離后的天然氣應(yīng)放空燃燒。測(cè)試天然氣流量觀察讀數(shù)時(shí)，應(yīng)站在上風(fēng)位置。如用不防爆的手電照明時(shí)，不應(yīng)在油氣擴(kuò)散區(qū)開(kāi)閉。遇雷電天氣時(shí)禁止上罐量油、取樣。儲(chǔ)油罐量油孔的襯墊、量油尺重錘應(yīng)采用不產(chǎn)生火花的金屬材料。壓裂、酸化、化堵：施工設(shè)計(jì)應(yīng)有防火、防爆措施，井場(chǎng)應(yīng)按規(guī)定配備消防器材。地面與井口連接管線和高壓管匯，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求試壓合格，各部閥門應(yīng)靈活好用。井場(chǎng)內(nèi)應(yīng)設(shè)高壓平衡管匯，各分支應(yīng)有高壓閥門控制。壓裂、酸化、化堵施工所用高壓泵安全銷子的切斷壓力不應(yīng)超過(guò)額定最高工作壓力。設(shè)備和管線泄漏時(shí)，應(yīng)停泵、泄壓后方可檢修。高壓泵車所配帶的高壓管線、彎頭要按規(guī)定進(jìn)行探傷、測(cè)厚檢查。施工中使用原油、。施工井口或高壓管匯如發(fā)生故障，應(yīng)立即采取措施，進(jìn)行處理。壓裂作業(yè)中，不應(yīng)超壓強(qiáng)憋。壓裂施工時(shí)，井口裝置應(yīng)用鋼絲繩繃緊固定。泵房、計(jì)量間、電脫水間管線動(dòng)火應(yīng)設(shè)計(jì)敞開(kāi)門窗通風(fēng)，室內(nèi)處可燃?xì)怏w濃度應(yīng)低于爆炸下限的25％；與動(dòng)火管線有關(guān)的控制閥門應(yīng)關(guān)嚴(yán)，并有專人看守；油井計(jì)量站內(nèi)動(dòng)火時(shí)，計(jì)量分離器進(jìn)出口閥門應(yīng)關(guān)嚴(yán)，分離器應(yīng)灌滿水；動(dòng)火管線泄壓、掃線。油罐區(qū)管線動(dòng)火應(yīng)：關(guān)閉與動(dòng)火部位有關(guān)的大罐進(jìn)出口管線閥門，并有專人看守；關(guān)閉與動(dòng)火部位有關(guān)的管線閥門用盲板隔死；用蒸汽掃線，放凈殘油，敞開(kāi)泄壓口；罐區(qū)油氣濃度應(yīng)低于爆炸下限25％。分離器動(dòng)火設(shè)計(jì)動(dòng)火前必須：（1）關(guān)閉進(jìn)出口閥門，放空泄壓，用盲板隔死，并掛上＂不準(zhǔn)開(kāi)啟＂的警示牌；（2）用熱水清洗或用蒸汽吹掃分離器，洗凈殘油；（3）打開(kāi)入孔蓋和頂部通氣孔通風(fēng)；（4）可燃?xì)怏w濃度應(yīng)低于爆炸下限的25％。油罐、含油污水罐、電脫水器動(dòng)火設(shè)計(jì)應(yīng)按下列步驟清罐：清罐人員進(jìn)罐前應(yīng)測(cè)罐內(nèi)含氧量；抽出罐內(nèi)年存原油，關(guān)死進(jìn)出口閥門，用繩子捆扎，掛上＂不準(zhǔn)開(kāi)啟＂的警示牌；電脫水器還應(yīng)拉下電閘，撥下保險(xiǎn)，打開(kāi)安全門，并掛上＂不準(zhǔn)開(kāi)閘＂警示牌；打開(kāi)入孔和一切通風(fēng)孔通風(fēng)；用蒸汽洗罐內(nèi)壁和罐內(nèi)殘油；清洗罐內(nèi)積水和油污；用非金屬用具清除干凈油罐動(dòng)火部位；罐內(nèi)應(yīng)使用安全電壓照明燈具。清除的油污及沉積物應(yīng)運(yùn)到安全地帶處理。嚴(yán)密性試壓宜彩非可燃性氣體。試壓過(guò)程中（包括強(qiáng)度和嚴(yán)密試驗(yàn)）發(fā)現(xiàn)管線泄漏，應(yīng)查明原因，制定修理方案和安全措施后方可進(jìn)行修理。用天然氣吹掃集輸氣管線時(shí)，先用天然氣置換管段內(nèi)的空氣，進(jìn)氣速度不超過(guò)5m/s。，吹掃長(zhǎng)度每段不超過(guò)20km。在吹掃出口外取樣分析，當(dāng)氣體含氧量低于2％和不再排出污水雜物時(shí)即為置換合格。吹掃口應(yīng)選擇在空曠開(kāi)闊的地區(qū)，避開(kāi)民房、工廠、公路、供電線路。吹掃口前方100m，左右側(cè)50m以內(nèi)不得有人、畜和火源。吹掃用的放噴管線要固定牢靠，放空閥要操作靈活。吹掃放噴管與地平面之間夾角不小于45度。吹掃口50m范圍內(nèi)應(yīng)有專人警戒，有具體的防火、防爆措施。為確保吹掃放空區(qū)域防火、防爆安全，應(yīng)在置換空氣完畢時(shí)暫關(guān)放空閥，等管口區(qū)域天然氣擴(kuò)散以后再進(jìn)行點(diǎn)火放噴。避雷裝置設(shè)計(jì)避雷裝置的接地電阻不大于10歐。站場(chǎng)工藝裝置區(qū)、計(jì)量工作間的電氣設(shè)備及照明應(yīng)符合防爆要求。站場(chǎng)放空排污管線出口應(yīng)選擇在空曠及人員稀少地點(diǎn)。放空管的基礎(chǔ)應(yīng)牢固，排污管的出口應(yīng)用地錨固定。干線放空管有效高度一般不低于8~10m，特殊地帶（指環(huán)境安全影響較大地區(qū)）應(yīng)不低于15~18m，并繃好防震繃?yán)K。集輸氣干線的放空管應(yīng)設(shè)自動(dòng)點(diǎn)火設(shè)施或可靠的點(diǎn)火裝置。各類集輸管線應(yīng)每季至少巡線檢查一次。干線閥室應(yīng)保持通風(fēng)良好，每月至少要進(jìn)行一次檢查驗(yàn)漏，并設(shè)置防火標(biāo)志。對(duì)裝有陰極保護(hù)設(shè)施的管線，應(yīng)定期對(duì)管道處壁進(jìn)行測(cè)試。對(duì)積水管段要及時(shí)進(jìn)行清管作業(yè)，排除管內(nèi)污水、污物，采取有效的防腐措施，并定期進(jìn)行管壁的測(cè)厚檢查。站場(chǎng)內(nèi)的分離器、線路分水器要定期排放污水，并在具體的防凍、防火措施。清管通球工作應(yīng)有作業(yè)方案。收發(fā)球設(shè)備、儀表要進(jìn)行詳細(xì)檢查，球筒 要經(jīng)嚴(yán)密性試驗(yàn)合格，快速盲板防松楔塊要保持完好。開(kāi)盲板前球筒內(nèi)壓力必須降到零，并全開(kāi)放空閥，關(guān)盲板后應(yīng)及時(shí)裝好防松楔塊。天然氣濕氣的含油污水排放，含油污水應(yīng)密閉輸送至鋼質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)，罐體及進(jìn)罐管線應(yīng)可靠接地。消防火災(zāi)預(yù)防：設(shè)計(jì)部門在編制油氣田及油（氣）長(zhǎng)輸管道新建、改建、擴(kuò)建的總體規(guī)劃時(shí)，應(yīng)依照有關(guān)防火規(guī)定，會(huì)同安全、消防部門審定消防系統(tǒng)的建設(shè)方案。新建、改建、擴(kuò)建工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，應(yīng)執(zhí)行國(guó)家已頒發(fā)的防火防爆設(shè)計(jì)規(guī)范。施工單位應(yīng)按批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙施工，不應(yīng)擅自改動(dòng)。并做好施工現(xiàn)場(chǎng)的防火工作。設(shè)計(jì)部門采用的防火防爆的新工藝、新設(shè)備和新材料應(yīng)符合消防部門的有關(guān)規(guī)定，并有鑒定合格證。油、氣集輸站（庫(kù)）內(nèi)不應(yīng)擅自搭蓋簡(jiǎn)易建筑，如臨時(shí)需要搭蓋，應(yīng)報(bào)請(qǐng)安全、消防部門審批，并在規(guī)定的限期內(nèi)拆除。消防泵房應(yīng)設(shè)固定崗位，堅(jiān)持24小時(shí)值班。專業(yè)消防隊(duì)?wèi)?yīng)深入管區(qū)，檢查、督促火災(zāi)隱患的整改，制定滅火作戰(zhàn)方案，定期演練。消防監(jiān)督：油氣田新建、改建、擴(kuò)建工程項(xiàng)目，按照設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行的原則，其防火、防爆設(shè)施與主體工程同步實(shí)施。竣工后，安全消防部門參與檢查驗(yàn)收。檢查驗(yàn)收時(shí)，設(shè)計(jì)、施工單位應(yīng)主動(dòng)提供有關(guān)情況和資料，安全、消防部門對(duì)檢查出的問(wèn)題提出整改意見(jiàn)，有關(guān)單位應(yīng)限期整改，并向安全、消防部門匯報(bào)。安全、消防部門檢查出的重大火災(zāi)、爆炸隱患，應(yīng)向所在單位發(fā)《火災(zāi)、爆炸隱患通知書》，并上報(bào)有關(guān)部門備案。消防設(shè)施、器材管理：消防設(shè)備、器材不應(yīng)挪作它用，應(yīng)保持完好。固定、半固定消防設(shè)施的滅火能力應(yīng)滿足所保護(hù)裝置的要求，發(fā)生器與比例混合器相協(xié)調(diào)。固定、半固定消防設(shè)施的管線應(yīng)固定牢靠、暢通、附件齊全完好。消防泵應(yīng)定期保養(yǎng)、式運(yùn)。崗位值班人員和干部對(duì)消防器材和消防設(shè)備應(yīng)做到懂原理、性能、用途，會(huì)使用、維護(hù)、檢查。各種不同類型的消防器材應(yīng)定期按標(biāo)準(zhǔn)、要求進(jìn)行校驗(yàn)檢查。參考文獻(xiàn)［1］夏宏南，王小建，戴俊，歐陽(yáng)勇，[J].探礦工程(巖土鉆掘工程) 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World Oil , 1994 .［20］ Heisig G, Sancho J, Macpherson J D． Down hole diagnosis of drilling dynamicsdata provides new level drilling process． 1999 . 致謝在這為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，首先要衷心的感謝鮑澤富老師的悉心指導(dǎo)，感謝鮑老師耐心的為我解答在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的所有疑難問(wèn)題，并對(duì)我的設(shè)計(jì)方案給予了建設(shè)性的指導(dǎo)，在老師的精心指導(dǎo)下，使得這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成。剛開(kāi)始時(shí)，不知道該怎么開(kāi)始，那時(shí)才深切的感覺(jué)到自己理論知識(shí)的匱乏，在鮑老師的指導(dǎo)下，我漸漸開(kāi)始明白了一些，慢慢走上了正軌，也知道自己應(yīng)該做什么，怎么做，查閱與有關(guān)資料，了解國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)明白了，無(wú)論做什么都要付出一定的代價(jià)，才會(huì)有收獲。當(dāng)我完成這份設(shè)計(jì)時(shí)，我心中五味雜陳，有解脫，有喜悅，也有所思考，認(rèn)為自己所做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)還不夠，在以后還需繼續(xù)努力。本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但若沒(méi)有導(dǎo)師的指引和糾正，我在大學(xué)的學(xué)術(shù)成長(zhǎng)肯定會(huì)大打折扣。當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個(gè)字符，涌上心頭的不是長(zhǎng)途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜，而是源自心底的誠(chéng)摯謝意。感謝鮑老師對(duì)我的論文內(nèi)容不厭其煩的進(jìn)行多次指導(dǎo)和悉心指點(diǎn)，使我在完成論文的同時(shí)也深受啟發(fā)和教育。借此機(jī)會(huì)，感謝大學(xué)四年來(lái)傳授我知識(shí)的西安石油大學(xué)的每一位老師，從他們身上我學(xué)到了很多東西，這些東西將伴隨我今后的生活、工作和學(xué)習(xí)。感謝陪伴我走過(guò)四年的同學(xué)，有了他們，讓我愉快地度過(guò)了美好的大學(xué)四年，使得我的大學(xué)生活過(guò)的更加豐富多彩。最后，我感謝各位答辯現(xiàn)場(chǎng)老師的指導(dǎo)和幫助。35