【導(dǎo)讀】摘要石油鉆井是一個復(fù)雜、完整的工業(yè)系統(tǒng)。石油鉆機屬于重型礦業(yè)機械，是有多種機器設(shè)備組成、具有多種功能的聯(lián)合工作機組。目前在全數(shù)字電控控制技術(shù)基礎(chǔ)上，現(xiàn)已進入智能化鉆機電控系統(tǒng)的研究和技術(shù)開發(fā)階段。本課題主要研究石油鉆機井場標準電路系統(tǒng)。本文主要內(nèi)容包括石油鉆機井場電氣系統(tǒng)防爆區(qū)域的劃分、固控電路、井場防爆、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)的計算，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備及其圖片。還在鉆機井電系統(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電氣安裝、調(diào)試、控制方式及發(fā)展趨勢。最終對石油鉆機的控制系統(tǒng)進行了簡單設(shè)計，提出了實用的電路和配電系統(tǒng)。雖然石油鉆機現(xiàn)場的電氣控制問題已提到了議事日程，經(jīng)過近幾年的努力，相繼研制出了一些新型電氣控制裝置，井場電氣控制問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)場安裝后，應(yīng)按額定工作壓力分別進行壓力試驗。氣井在鉆開氣層后，每7d試壓檢查一次。防噴器遠程控制臺應(yīng)安裝在井場左側(cè)，距井口20－25m以遠，并配專用活動房，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。鉆開油氣層后，井場不應(yīng)擅自動用明火。防噴、防火、防爆裝置應(yīng)指定專人檢查管理。油氣層鉆進設(shè)計現(xiàn)場如遇有緊急情況，鉆進隊可以果斷處置，并立即上報。打開油氣層時，應(yīng)向全隊職工進行地質(zhì)、工程、井控裝備等方面的技術(shù)措施交底，全隊職工要進行班組防噴演習(xí)，并落實關(guān)井程序和鉆井隊干部24小時值班制度。鉆井液密度和其它性能應(yīng)符合設(shè)計要求。要有足夠的鉆井液和加重劑的儲備。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)溢流時應(yīng)當按關(guān)井操作程序控制井口。關(guān)井壓力不應(yīng)超過井口裝置額定壓力、套管抗內(nèi)壓強度、地層破裂壓力三者之中最小值的80％。鉆開高壓層前，應(yīng)用設(shè)計鉆開油氣層的鉆井液液柱壓力，對上部裸眼井段進行承壓試驗。若發(fā)生漏失，則應(yīng)堵漏或下技術(shù)套管后再鉆開高壓層。起鉆時應(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。鉆進中應(yīng)進行油氣層壓力監(jiān)測預(yù)報工作，遇到鉆速突然變快，放空、井漏、憋鉆、跳鉆、氣測異常、油氣水顯示等情況，應(yīng)立即停鉆循環(huán)或關(guān)井觀察。鉆開油氣層后，起鉆時應(yīng)進行短程起下鉆。起鉆應(yīng)控制速度。起鉆要及時灌滿鉆井液，并校核灌注量。應(yīng)定期進行井控裝備檢查和井控演習(xí)，檢測演習(xí)頻率不少于每月二次，每次起下鉆應(yīng)開關(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。定期測試取得預(yù)計壓井排量下的循環(huán)泵壓，作為井噴時計算循環(huán)壓力的依據(jù)。特殊作業(yè)設(shè)計鉆開油氣層后，不應(yīng)空井進行檢修作業(yè)。鉆開高壓油、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，其液柱壓力不能低于高壓層壓力。電測時，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，以備封井時使用。空井射孔時，井內(nèi)液柱壓力應(yīng)平衡射孔層位的地層壓力；負壓射孔時，應(yīng)裝好相應(yīng)壓力等級的井口防噴裝置；無電纜射孔時，應(yīng)裝好井口控制閘門。鉆桿測試應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成，避免時間過長導(dǎo)致井噴。當在硫化氫含量超過10mg/L的污染區(qū)內(nèi)進行作業(yè)時，應(yīng)佩戴防護器具，并在監(jiān)護措施。若發(fā)生井噴失控，應(yīng)立即停柴油機，關(guān)閉井架、鉆臺、機泵房等處照明，并打開專用探照燈，組織警戒，滅絕火種，注水防火，請示匯報。試油和井下作業(yè)設(shè)計施工準備及井下作業(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。車輛通過裸露在地面上的油、氣、水管線及電纜時，應(yīng)采取保護措施。在井場內(nèi)施工作業(yè)時，應(yīng)詳細了解井場內(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，應(yīng)有專人指揮。井場布置，井場施工有物鍋爐房、值班房與井口和油池間距離不應(yīng)小于20m。井場所用的動力線及照明線應(yīng)絕緣良好。不應(yīng)使用裸線或用照明線代替動力線，所有電線應(yīng)架空。井架照明應(yīng)使用防爆燈，井場用探照燈時，則應(yīng)距井口50m以外。電源總閘后應(yīng)設(shè)漏電保護器，分閘應(yīng)距井口15m以外。油、氣井作業(yè)時，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、氣井場內(nèi)應(yīng)設(shè)置明顯的防火標志，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)計壓井：油、氣井作業(yè)、應(yīng)嚴格按設(shè)計要求壓井。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，排氣管應(yīng)戴阻火器。起下作業(yè)對有自噴能力的井，起下管柱時，應(yīng)密切注意井噴顯示，發(fā)現(xiàn)異常及時采取有效措施。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)過程中應(yīng)接好平衡管線。不壓井井口控制器應(yīng)開關(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，應(yīng)按規(guī)定穿好加壓繩，加壓起下。特殊作業(yè)設(shè)計射孔前應(yīng)按設(shè)計要求壓井。使用過油管及無電纜射孔前，井口應(yīng)裝好控制閘門或井口裝置。射孔時應(yīng)有專人觀察井口，有外溢現(xiàn)象時應(yīng)立即采取措施。射孔時應(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，井場50m以內(nèi)嚴禁煙火，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，應(yīng)按SY5845規(guī)定。安全閥、壓力表應(yīng)定期校驗。分離后的天然氣應(yīng)放空燃燒。測試天然氣流量觀察讀數(shù)時，應(yīng)站在上風(fēng)位置。如用不防爆的手電照明時，不應(yīng)在油氣擴散區(qū)開閉。遇雷電天氣時禁止上罐量油、取樣。儲油罐量油孔的襯墊、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)計應(yīng)有防火、防爆措施，井場應(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)計要求試壓合格，各部閥門應(yīng)靈活好用。井場內(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)超過額定最高工作壓力。設(shè)備和管線泄漏時，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)定進行探傷、測厚檢查。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，進行處理。壓裂作業(yè)中，不應(yīng)超壓強憋。壓裂施工時，井口裝置應(yīng)用鋼絲繩繃緊固定。泵房、計量間、電脫水間管線動火應(yīng)設(shè)計敞開門窗通風(fēng)，室內(nèi)處可燃氣體濃度應(yīng)低于爆炸下限的25％；與動火管線有關(guān)的控制閥門應(yīng)關(guān)嚴，并有專人看守；油井計量站內(nèi)動火時，計量分離器進出口閥門應(yīng)關(guān)嚴，分離器應(yīng)灌滿水；動火管線泄壓、掃線。油罐區(qū)管線動火應(yīng)：關(guān)閉與動火部位有關(guān)的大罐進出口管線閥門，并有專人看守；關(guān)閉與動火部位有關(guān)的管線閥門用盲板隔死；用蒸汽掃線，放凈殘油，敞開泄壓口；罐區(qū)油氣濃度應(yīng)低于爆炸下限25％。分離器動火設(shè)計動火前必須：（1）關(guān)閉進出口閥門，放空泄壓，用盲板隔死，并掛上＂不準開啟＂的警示牌；（2）用熱水清洗或用蒸汽吹掃分離器，洗凈殘油；（3）打開入孔蓋和頂部通氣孔通風(fēng)；（4）可燃氣體濃度應(yīng)低于爆炸下限的25％。油罐、含油污水罐、電脫水器動火設(shè)計應(yīng)按下列步驟清罐：清罐人員進罐前應(yīng)測罐內(nèi)含氧量；抽出罐內(nèi)年存原油，關(guān)死進出口閥門，用繩子捆扎，掛上＂不準開啟＂的警示牌；電脫水器還應(yīng)拉下電閘，撥下保險，打開安全門，并掛上＂不準開閘＂警示牌；打開入孔和一切通風(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)運到安全地帶處理。嚴密性試壓宜彩非可燃性氣體。試壓過程中（包括強度和嚴密試驗）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行修理。用天然氣吹掃集輸氣管線時，先用天然氣置換管段內(nèi)的空氣，進氣速度不超過5m/s。，吹掃長度每段不超過20km。在吹掃出口外取樣分析，當氣體含氧量低于2％和不再排出污水雜物時即為置換合格。吹掃口應(yīng)選擇在空曠開闊的地區(qū)，避開民房、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)在置換空氣完畢時暫關(guān)放空閥，等管口區(qū)域天然氣擴散以后再進行點火放噴。避雷裝置設(shè)計避雷裝置的接地電阻不大于10歐。站場工藝裝置區(qū)、計量工作間的電氣設(shè)備及照明應(yīng)符合防爆要求。站場放空排污管線出口應(yīng)選擇在空曠及人員稀少地點。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，并繃好防震繃繩。集輸氣干線的放空管應(yīng)設(shè)自動點火設(shè)施或可靠的點火裝置。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，每月至少要進行一次檢查驗漏，并設(shè)置防火標志。對裝有陰極保護設(shè)施的管線，應(yīng)定期對管道處壁進行測試。對積水管段要及時進行清管作業(yè)，排除管內(nèi)污水、污物，采取有效的防腐措施，并定期進行管壁的測厚檢查。站場內(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、儀表要進行詳細檢查，球筒 要經(jīng)嚴密性試驗合格，快速盲板防松楔塊要保持完好。開盲板前球筒內(nèi)壓力必須降到零，并全開放空閥，關(guān)盲板后應(yīng)及時裝好防松楔塊。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)儲罐內(nèi)，罐體及進罐管線應(yīng)可靠接地。消防火災(zāi)預(yù)防：設(shè)計部門在編制油氣田及油（氣）長輸管道新建、改建、擴建的總體規(guī)劃時，應(yīng)依照有關(guān)防火規(guī)定，會同安全、消防部門審定消防系統(tǒng)的建設(shè)方案。新建、改建、擴建工程項目的設(shè)計，應(yīng)執(zhí)行國家已頒發(fā)的防火防爆設(shè)計規(guī)范。施工單位應(yīng)按批準的設(shè)計圖紙施工，不應(yīng)擅自改動。并做好施工現(xiàn)場的防火工作。設(shè)計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）內(nèi)不應(yīng)擅自搭蓋簡易建筑，如臨時需要搭蓋，應(yīng)報請安全、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，堅持24小時值班。專業(yè)消防隊應(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、擴建工程項目，按照設(shè)計、施工、生產(chǎn)同時進行的原則，其防火、防爆設(shè)施與主體工程同步實施?？⒐ず?，安全消防部門參與檢查驗收。檢查驗收時，設(shè)計、施工單位應(yīng)主動提供有關(guān)情況和資料，安全、消防部門對檢查出的問題提出整改意見，有關(guān)單位應(yīng)限期整改，并向安全、消防部門匯報。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。崗位值班人員和干部對消防器材和消防設(shè)備應(yīng)做到懂原理、性能、用途，會使用、維護、檢查。各種不同類型的消防器材應(yīng)定期按標準、要求進行校驗檢查。參考文獻［1］夏宏南，王小建，戴俊，歐陽勇，[J].探礦工程(巖土鉆掘工程) 2004年第10期.［2］[N].武漢交通科技大學(xué)學(xué)報，1994.［3］ 沈忠厚,王瑞和．現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)50年進展和發(fā)展趨勢[J]．石油鉆采工藝 2003.［4］樊洪海．鉆井工程實時監(jiān)測與經(jīng)常信息系統(tǒng)開發(fā)[J]．石油鉆探技術(shù)，2003.［5］吳克擇,羅肇豐．90年代以來鉆井技術(shù)進展與發(fā)展趨勢[J]．西南石油學(xué)院學(xué)報 1997 19卷 2期.［6］:鉆井工程[M].石油工業(yè)出版社.?。?］[J].石油鉆采機械,1998.［8］[J].石油機械,1995.［9］李繼志，陳榮振石油鉆采機械概論[M].北京石油大學(xué)出版社,1997.［10］.，鄢泰寧，湯鳳林．鉆探最優(yōu)化技術(shù)在俄羅斯和中國的發(fā)展與現(xiàn)狀[J]．巖土鉆掘礦業(yè)工程，1999，3.［11］[N].武漢交通科技大學(xué)學(xué)報，1994,1(3).［12］陳立人,[J]..［13］張旭梅等．一種新的油氣田鉆機參數(shù)監(jiān)測方法和系統(tǒng)[N]．石油學(xué)報,2000.［14］[J].石油科技論壇,2004,23(2):2939.［15］(上冊、中冊)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1995.［16］[N].石油學(xué)報2001，(22):2.［17］符明理，[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996.［18］[N].石油學(xué)報2001，(22):2.［19］Hearn F．Formation evaluation MWD enters new capability realm. World Oil , 1994 .［20］ Heisig G, Sancho J, Macpherson J D． Down hole diagnosis of drilling dynamicsdata provides new level drilling process． 1999 . 致謝在這為期三個多月的畢業(yè)設(shè)計中，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)計中遇到的所有疑難問題，并對我的設(shè)計方案給予了建設(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)計能順利完成。剛開始時，不知道該怎么開始，那時才深切的感覺到自己理論知識的匱乏，在鮑老師的指導(dǎo)下，我漸漸開始明白了一些，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，了解國內(nèi)外發(fā)展狀況，同時明白了，無論做什么都要付出一定的代價，才會有收獲。當我完成這份設(shè)計時，我心中五味雜陳，有解脫，有喜悅，也有所思考，認為自己所做的遠遠還不夠，在以后還需繼續(xù)努力。本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但若沒有導(dǎo)師的指引和糾正，我在大學(xué)的學(xué)術(shù)成長肯定會大打折扣。當我打完畢業(yè)論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。感謝鮑老師對我的論文內(nèi)容不厭其煩的進行多次指導(dǎo)和悉心指點，使我在完成論文的同時也深受啟發(fā)和教育。借此機會，感謝大學(xué)四年來傳授我知識的西安石油大學(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)。感謝陪伴我走過四年的同學(xué)，有了他們，讓我愉快地度過了美好的大學(xué)四年，使得我的大學(xué)生活過的更加豐富多彩。最后，我感謝各位答辯現(xiàn)場老師的指導(dǎo)和幫助。35