石油钻井过程的主要危险及控制.pdf

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1、石油钻井过程的主要危险及控制(一)钻井设备简介 1 1概述 钻井设备(简称钻机)是指石油天然气钻井过程中所需各种机械设备 的总称。钻机主要部件必须相互配合才能完成钻机起升、循环和旋转 的 3 3 项主要工作。按动力设备的不同通常可分为机械传动钻机、电动 钻机和复合钻机 3 3 种。主要包括以下系统：(1)(1)提升系统：主要作用是用来起、下钻柱(或下套管)，以实现钻头 的钻进送钻等工作。(2)(2)旋转系统：主要作用是由动力机组驱动转盘，通过转盘方补心带 动方钻杆(钻杆和钻铤)、方钻杆再带着钻头旋转进行钻井。(3)(3)循环系统：主要作用是钻井过程中，通过动力机组带动泥浆泵来 循环钻井流体，经

2、过立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆和钻铤，将泥浆池的泥浆送到钻头处，以实现钻井流体将井底的钻屑带到地面。(4)(4)动力设备：主要作用是为驱动绞车、转盘、钻井泵等工作机工作 提供动力。(5)(5)传动系统：主要作用是把发动机的能量传递或分配给各工作机。(6)(6)控制系统：为了指挥各系统协调地工作，在整套钻机中安装有各 种控制设备。(7)(7)底座：包括钻台底座、机房底座和泥浆泵底座等。(8)(8)辅助设备：主要功能是为正常钻井作业提供配套支撑。钻机所必须具有的主要设备共 7 7 大部件：绞车、井架、天车、游车、水龙头、转盘、钻井泵。2 2钻机辅助设备及工具（1 1）发电机。目前，几乎所有电

3、驱动钻机的发电机都用柴油机作动力。（2 2）空气压缩机及储气瓶组。几乎所有钻机的联动机上都配有小型空 气压缩机和带储气瓶组的电动空气压缩机，以便给气控制装置、气离 合器、气动马达、气动工具等提供气源和动力。（3 3）泥浆储存设备。完整的泥浆循环系统通常都有一套泥浆储存设备：如沉淀罐（或池）、吸入罐（或池）、储存罐（或池）。（4 4）钻井仪表。钻井仪表系统可以单指一个指示表，也可以包括各种 仪器。如钻井（多）参数仪、泥浆液面记录（报警）仪、大钳扭矩表、泥 浆泵压力表和记录仪等。（5 5）刹车机构：机械刹车、辅助刹车、其他设施。3 3井控装置 井控装置指实施油气井压力控制所需的设备、管汇和专用工具

4、仪表。井控装置是在钻井过程中，确保安全生产的重要装备。（二）钻井工艺技术 1 1喷射钻井技术 利用钻井液流经钻头喷嘴所形成的高压射流充分地清洗井底，使岩屑 免于重复切削，并与机械作用（钻头破岩）联合破岩，从而提高钻速的 钻井技术叫喷射钻井技术。从钻头喷嘴喷出的射流具有很高的喷射速 度，井底能得到很大的冲击力和水功率，从而有效地净化清洁井底，同时借助于射流的冲击压力作用和漫流横推作用，使机械钻速大大提高。2 2防斜打直技术 井斜是指井眼轴线偏离了铅垂线。满眼钻具可以有效地预防井斜。井 斜后需要纠斜，纠斜方法有两种，一种是钟摆法纠斜：是利用“钟摆”原理纠斜的一种方法，通过使用专用的防斜钻具组合及相

5、应的技术措 施来增大钟摆减斜力，以平衡和克服促使井斜的地层力。另一种方法 利用动力钻具加弯接头或弯钻杆组合的钻具组合向原井斜的相反方 面造斜，以达到纠斜的目的。3 3定向钻井技术 借助于某种造斜工具，在一定的工艺技术措施配合下，使井眼沿着预 先设计的井眼轨迹钻达目的层的钻井方法叫定向钻井。定向井的造斜方法有井底动力钻具造斜，转盘钻造斜以及斜井钻机造斜。4 4取芯钻井技术 利用专门的取芯工具和一定技术措施，将地下的岩石取到地面上来的 一种钻井工艺。取芯工具包括取芯钻头、岩芯筒、岩芯爪、止回阀、扶正器和悬挂轴承等辅助部件。5 5完井技术 完井方法一般分为套管完井和裸眼完井两大类，共有 6 6 种方

6、式：套管 射孔完井、尾管射孔完井、先期裸眼完井、后期裸眼完井、筛管完井、砾石充填完井。6 6钻井井控技术 在钻井作业中，一旦发生井喷，就会使井下情况复杂化，无法正常钻井，被迫进行压井作业，对油气层造成不同程度的损害。同时，井喷 后极易导致失控，井喷失控后，将使油气资源受到严重破坏，还易酿 成火灾，造成人员伤亡，设备毁坏，油气井报废，自然环境受到污染。所以，井喷失控是 钻井工程中性质严重，损失巨大的灾难性事故。(三)钻井施工作业风险管理 1 1.钻井作业 HSEHSE 危害和影响的确定1)1)钻井作业风险识别的特征(1)(1)差异性。(2)(2)严重性。(3)(3)多样性。(4)(4)时间性。(

7、5)(5)隐蔽性。(6)(6)变化性。2)2)钻井及相关作业的主要风险(1)(1)共同作业风险：井喷及井喷失控可能造成地层碳氢化合物的溢出；火灾及爆炸：地层碳氢化合物的溢出，特别是轻质油、硫化氢等可燃(剧毒)气体溢出，汽油及柴油、润滑油、机油等泄漏造成火灾爆炸危 险事故等；(2)(2)相关作业风险：测井作业风险；录井作业风险；定向井作业风险；固井作业风险；试油作业风险；相关作业产生的废水、废渣、废气对 环境的污染。3)3)钻井作业中的主要特定危害和影响 钻井作业中主要的特定危害和影响见表3 31 1。2 2.钻井作业 HSEHSE 风险削减措施 2)2)建立安全生产指南 主要制定以下安全生产指

8、南：钻井作业安全规程、常规钻井安全技术规程、含硫油气田安全钻井法、钻井设备拆装安全规定、序、井关井操作程场动火管理、井场用电安全规程等。3)3)钻井 HSEHSE 管理监测实施钻井风险削减措施，还必须对有关情况进行监测(包括检查、测试等)，并建立和保存相应结果与记录。(1)(1)对钻井队现场的监测检查包括但不限于以下范围：情况；HSEHSE 管理实施各项安全规程、标准执行情况；各种设备、设施的安全技术性，运行及维护保养情况；自动报警装置及安全防护装置的配置、性能、运行及维护保养情况；应急措施落实情况，应急设备的配置、维护保 养情况；员工 HSEHSE 培训，应急演习情况；医疗设备、药品的配备及

9、使 用情况；井场、营地环保规定的执行情况、废物回收、污水处理、环 境破坏后的恢复等；宿舍、餐厅、厨房、厕所、浴室的卫生情况。(2)(2)检查的对象与内容：对钻井队 HSEHSE 管理的检查(包括但不限于)：HSEHSE 管理机构及职责;HSEHSE 管理体系运行；HSEHSE 管理的规章制度建立及执行；钻井作业 HSEHSE 指导书、计划书、检查表；对员工的 HSEHSE 宣传、教育和培训；危险部 位的警示标志或警示牌；例行的 HSEHSE 检查。对钻井队员工的检查（包括但不限于）：HSEHSE 管理知识；特殊岗位的 持证情况；HSEHSE 方面的培训；紧急情况下控制处理险情的技能；紧急 情况

10、下个人防护能力；控制险情的设备、工具（如不同类型的灭火器）的使用；劳保用品的穿戴；是否会使用个人防护器材（如空气呼吸器 等）；员工的健康状况等。对钻井及 HSEHSE 设备、设施的检查（包括但不限于）：设备、设施安装 是否符合有关技术、安全规定要求；设备、设施运行是否良好、完整 性如何；设备、设施的安全防护装置是否齐全有效；消防设施、灭火 器材等是否配备齐全有效。设备、设施具体的检查内容按有关规定进行，对有关的设备装置,如井控设备要进行测试。营地的检查：安全距离、电气线路、消防器材及周边环境等。医疗设施及药械的检查：卫生员资质、常规及急救药品、设施等。另外，削减钻井作业 HSEHSE 的风险还

11、包括配备控制和消除危害的设备、仪器、工具、防护装置以及安全劳保用品等硬件的配置和保证钻井设 备、设施的完整性及有效使用措施。二、石油开采过程的主要危险及控制 采油是高风险性的作业，采油生产的全过程中，针对原油和天然气易 燃易爆、有毒有害的特点，应该采取相应的安全技术措施，主要应该 注意采取“八防”防火、防爆、防触电、防中毒、防高空坠落、防冻堵、防机械伤害、防物体打击。并对采油全过程进行危险因素排查，制定风险消减措施。(一)自喷采油 自喷采油是指依靠油层本身所具有的能量，将石油从油层驱入井底，又从井底举升至地面的生产过程。自喷采油过程的主要危险在于：井口设备对人的伤害、加热炉对人的伤害、采油操作

12、过程中对人的伤害、计量站分离器对人的伤害。1 1井口设备对人的伤害 1)1)采油树 主要危险：当井口采油树出现阀门渗漏、丝扣渗漏、采油树本体渗漏 时，其渗漏的油气会发生火灾事故；另外，突然喷出的高压油气会对 在采油树周围工作的员工身体造成气流打击致伤事故。控制措施：(1)(1)保持采油树设备齐全完好，不渗漏。井口 30m30m 范围内无明火、无杂物、无油污。(3)(3)不要站在闸门丝杠正前方操作。(4)(4)员工穿着合格的劳保用品。2)2)压力表 主要危险：危险来自于压力表本身和员工操作过程中。当压力表本身 出现弹簧管渗漏、压力表失灵时，会因表内压力突破渗漏处击破表玻 璃从而对人产生伤害；当员

13、工不按照操作规程操作或使用量程不当的 压力表也会造成表内带压油气渗漏从而造成危险。控制措施：(1)(1)使用量程合格的压力表。(2)(2)定期校对压力表，保持完好。(3)(3)使用压力表要同时使用压力表接头。(4)(4)更换压力表时要缓慢操作，防止表内余压伤人。(5)(5)严禁用明火烧烤压力表解冻。2 2加热炉对人的伤害 在高含蜡、高粘度、高凝固点的油田，需要在井口以后加装加热炉对 原油进行保温、降粘、清蜡。加热炉属于油田专用容器，它的特点是：明火、高温、带压，属于操作危险性较高的设备。由于加热炉本身的 高危险性或员工操作不当都会引发事故，造成伤害。1)1)点火时炉膛内爆炸 主要危险：由于加热

14、炉多使用天然气作为燃料，当供气闸门不严、渗漏，或其他原因造成炉膛内有余气时，在天然气达到时，遇明火而发生爆炸，从而对人产生伤害。5 5%1515%的浓 度控制措施：(1)(1)严格执行加热炉点火操作规程，炉膛内有余气不点火。(2)(2)点火时人必须站在火嘴侧面。(3)(3)确保烟筒帽和烟筒绷绳结实。3)3)其他原因造成的加热炉爆炸 主要危险：加热炉本体属于低压容器，当加热炉安全附件(安全阀、压力表等)失灵时，会因为炉内气压过高而造成炉体爆炸；同时，当 炉内水烧干时或盘管穿孔憋压也会造成炉子爆炸。控制措施：(1)(1)按时巡回检查，严格执行加热炉操作规程。(2)(2)合理控制炉火，保证安全附件齐全好用。(3)(3)当需要进行油井热洗而将炉火开大时，应有专人看护。3 3采油操作过程中对人的伤害 1)1)自喷井清蜡 主要危险：自喷井清蜡时，员工需要登高操作，易发生高空坠落或高 空坠物伤人事故；在防喷管放空时，会被油气熏倒发生中毒事故；在 操作清蜡绞车时，会因操作不当而被绞车打伤；在打蜡时，会因为钢 丝的滑动而磨伤手掌。控制措施：(1)(1)严格执行高处作业规程。(2)(2)确保油井扒杆或清蜡梯子完好，安全防护齐全。(3)(3)放空时，人要站在上风头，防止中毒。(4)(4)平稳操作绞车，人体要站在绞车摇把半径以外。(5)(5)穿戴合格的劳保手套。4 4计量站分离器对人的伤害