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钻井过程

第二章石油钻井安全技术

第三节钻井施工过程中的危险因素及其防范措施

石油钻井是一个多工种、多工序、立体交叉、连续作业的系统工程。在钻井施工过程中,因为设备、人员、环境和管理上的缺陷,存在着众多的危险因素,并由此决定了钻井是石油工程各个部门中的一个相对高危的行业,钻井过程中的事故发生概率相对较高。这里就钻井过程中的主要危险因素及其防范措施简述如下。

一、钻井施工前期准备工作过程中的危险因素及其防范措施

钻井过程

(二)A型井架安装过程中的危险因素及其防范措施

A型井架是和其他钻井设备一起搬迁至待钻井位,由钻井队在井场对接、安装的。A型井架安装工作的顺序为安装井架底座、绞车就位、对接井架主体、天车、安装井架附件、照明电路及灯具、穿大绳、起升井架等。其主要危险因素有:安装时使用吊车时,因配合不好,易发生起重伤害事故(特别是高位安装的绞车,需2台吊车同时起吊绞车,而且绞车的位置要放至5m以上,如配合不好,极易发生人员伤亡和设备损坏);穿联接销时,易发生物体打击事故;在底座以上部位工作时,易发生高处坠落和落物伤人事故。起升A 型井架最大的危险因素是容易出现井架倾倒事故。

井架底座安装前,要先确定井眼中心位置,然后确定井架底座各部分的位置,为以后各种设备的准确就位和安装、校正创造条件。同时,还应对吊、索具进行认真细微的检查。在安装过程中,要有专人指挥,注意与吊车司机的协作配合。起吊时工作人员应站立到安全的位置。在底座各部分对接时,操作人员不能将手伸人销孔来引导对接。在穿联接销时,工作人员要互相照顾,防止大锤伤人或销子崩出。在底座上部工作的人员要有防人员、工具、机件坠落的措施。

井架底座安装完毕进行绞车就位工作,即通常所说的“上钻机”。首先,要确定两台吊车的摆放位置,以使两台吊车受力均匀。起重力矩要在规定的范围之内。指挥人员要站在两位吊车司机都能观察到的明显位置。起吊时,两吊车司机要服从指挥人员的指挥,动作协调一致。

安装井架主体、天车、井架附件和电路、灯具等项工作,是先将井架构件、天车等等在地面组装好,再把组装好的井架主体通过铰链、销孔和大销与井架底座连为一体,摆放于井架支架上。这项工作主要由钻井队工人与吊车司机配合完成。在对接井架构件、安装天车和一些较大的附件时,要注意与吊车司机配合好;不能用手伸入销孔来引导对接;2m以上的高处作业要系好安全带;使用工具要拴好尾绳。井架主体及附件、井架电路及灯具安装好后,要对作业点进行检查和清理,使得所有挂在井架上的滑车都要固定牢固,吊钩处封口;二层台附件捆绑好;立管卡牢;电路和灯具固定好。要清理干净各作业点处遗留的工具、螺栓、销子及其他物品。

A型井架的穿大绳作业与塔型井架不同,一是穿大绳工作全部都在地面完成;二是要多穿一根提升(起重)大绳。穿大绳前,应对大绳做全面认真的检查:绳径要符合该井架的技术要求;大绳不得有绣蚀、扭结、挤扁、松散和硬伤等缺陷;断丝不超过标准。穿提升大绳时,因大绳需从地面和井架上的各导向滑轮间通过,所以,在井架上工作的人员应系好安全带。大绳穿好后,要用绳卡固定好,卡固方法是:井架提升大绳两端使用与绳径相符合的绳卡固定,绳卡的数量和卡距必须符合规范要求,绳卡的压板应一律压在大绳的受力端。游动系统大绳的固定是死绳端在死绳固定器上缠绕3圈,然后用专用压板紧固牢靠,将活绳端用绳卡和压板固定在绞车滚筒

上。某钻井队因井架提升大绳未按要求卡固,绳卡数量不够,绳卡的规格与绳径不符,在井架起升过程中,当井架离开支架2m后,提升大绳从绳索端滑脱,将井架摔坏。滑出的绳头还打伤了现场的工作人员。

A型井架的起升是用钻机自身的动力,通过钻机游动系统和井架起重系统两套滑轮组来完成的。起井架作业要在全部钻井设备安装、校正结束后才能进行。在起井架前,要召开现场全体工作人员会议,由安全管理部门人员和钻井队干部交代作业措施和安全注意事项;对现场工作人员明确分工;对井场设备进行检查。检查的重点是:井架底座与机房的联接和固定;各滑轮组的润滑和工作状态;气路控制系统;提升大绳和游动系统大绳的卡固;绞车刹车系统;井架缓冲气缸;水柜充水情况和井架各处有无遗留物等,确保万无一失。在上述工作结束后,要先试起井架,即将井架起升至支架上方0.5m时刹车,再对以上检查项目进行一次详细检查,确认无问题后,起井架作业方可正式开始。起井架作业应由有经验的队长或剧队长操作刹把,一名司钻在刹把旁监护。起井架时,启动2台柴油机,转速保持在1200转/分,绞车用Ⅰ挡,自动空气压缩机保持正常供气。在井架起升过程中不允许停顿,当井架起升至与地面成60°时,柴油机转速应随井架升高而降低;当缓冲气缸接近人字架挡块时,摘下绞车低速离合器,利用惯性使井架平稳靠拢人字架。井架起升到位后,用“U”型卡子或定位销固定好并张紧绷绳。起井架作业禁止在6级以上(含6级)大风或雨、雾、雪等天气和视线不清的情况下进行。

(三)设备迁装过程中的危险因素及其防范措施

设备迁装是将一整套钻井设备从某地搬迁至待钻井位现场安装、调试,使之达到开钻水平的一道工序。这项工作头绪多,分工细,劳动强度大,使用施工车辆和机械多,并且受到作业现场客观条件的限制,如场地狭小,井场及道路泥泞,井场及道路上方有电力线路、通讯线路,地下有油、气、水管线等等,危险因素多,较易发生事故。在所发生事故中,尤以钻井队与运输队、拖拉机队因协作配合不好而导致的起重伤害和碰撞事故为最多见。在1995年以前,某油田的钻井公司曾在一年内发生2起起重伤害致人死亡事故。在设备吊装过程中,还发生一起因吊车扒杆碰上电力线路而导致的触电事故。

1.设备整体搬迁过程中的危险因素及其防范措施

在搬迁距离近、地面平坦、空中无障碍的开阔地带或同台丛式井组,可以采用整体搬迁。即用拖拉机组将井架和钻台上的设备拖至待钻井井位。整体搬迁的危险因素主要有:因拖拉机组配合不好、地面条件差等可造成井架倾倒或井架变型;因地下情况不明,如有油、气、水管线通过,可能造成碰、压坏管线的事故。

整体搬迁前,要做好各种准备工作:第一是道路准备。察看设备整体搬迁的行驶路线,了解地下情况,清除障碍物,填平沟壕,修整道路。其二是工具准备。要准备好足够数量、直径28mm、长度符合整迁要求的钢丝绳套,准备好活动板手、铁锨、撬杠等辅助工具。其三是钻台、井架和场地准备。要拔出大、小鼠洞并甩下钻台;拆卸掉钻台与地面相连接的钻井液、油、水、气、电路和传动链条、万向轴等;固定好留在钻台上的所有设备;将方钻杆固定于转盘中心并用大钩拉紧,清理干净大门前影响整体搬迁的障碍物;全面检查井架及底座,整改不符合整迁要求的问题,松开井架绷绳,保护好已钻井井口。

整体搬迁要有专人指挥。指挥人员要佩带明显标记。无论是用旗语或手势指挥,都要做到信号统一,准确无误。整体搬迁开始时,两组拖拉机要用速度较低和一致的档位,缓慢前进;拉紧绳套后,再进行一次全面检查。指挥人员发出信号后,各拖拉机组要同时起步,等速前进;当井架底座前部积土过多或遇有其他障碍物时,要立即停止前进,进行清理。在整体搬迁过程中,若发现两组拖拉机的牵引力悬殊过大且无法自行调整时,应立即停止前进,重新进行编组。整体搬迁到位后,指挥人员要立即发出停止信号,各拖拉机组应立即停车。如果发现井架底座与基础的位置相对不正,可用部分拖拉机校正。整体搬迁时,非作业人员要离井架50m以外。雨天、雾天、能见度小于10m或风力在5级以上时禁止进行整体搬迁。

2.零散搬迁过程中的危险因素及其防范措施

零散搬迁是钻井设备搬迁的一般形式。其工作内容是:将整套钻机拆卸成便于汽车运输的单体,用拖拉机将拆卸开的设备按钻台、泵房、机房等分组分别拖至几个便于装车的地点集中,然后用吊车将设备装上卡车,运往待钻井位(新井位)。零散搬迁动用人员多,使用车辆多,相互协作的单位多,与整体搬迁相比,作业难度要大。其主要危险是:容易发生挤碰甚至碾轧事故;有时会拖断钢丝绳易发生伤人;吊装设备时易发生起重伤害事故;运输过程中易发生各种交通事故等。

零散搬迁前的准备工作是:首先,对新井井场、完钻井(老井)的道路和周围的环境情况进行调查,根据掌握的情况制订搬迁施工方案。第二,按标准准备好拖设备、吊装设备用的绳套和在卡车上固定设备使用的绳索。第三,搬迁前,召开全体人员会议,对搬迁

工作进行严密的组织分工,确定钻台、泵房、机房、场地等区域装、卸人员及负责人员、指挥人员。在新、老井场都应有钻井队干部作为搬迁的总负责人。

在搬迁过程中,钻井队人员要与拖拉机、吊车和卡车司机密切配合。在用拖拉机拖设备时,拖拉机停稳后才能挂、摘绳套;挂、摘绳套人员离开后拖拉机才能行走。工作人员不能站在拖拉机牵引架上随拖拉机行动。吊装设备时,要选好吊车的停放位置:地面应比较宽敞、平坦,上空及附近工作范围内应没有电力线路或通讯线路,没有其他影响吊装工作的障碍物。在吊装过程中,所有人员不能在吊臂旋转范围内和起重臂下停留或通过。在装车或在指定位置摆放设备时,工作人员不能用手去直接推、拉设备,而应拴牵引绳去控制设备的运动方向和位置。用两台吊车起吊一个大件(如绞车、钻井泵等)时,指挥人员与吊车司机要密切配合,做到动作一致,起吊平稳。在吊装钻井液循环罐、油罐和其他盛装流体的容器前,应将其内部清理干净。对装上卡车的野营房、值班房、发电房、材料房和易散、易滚、易滑的设备及物品等,要有专人负责,捆绑牢靠。在拉运设备的货车车厢内严禁乘座人员。设备零散搬迁应尽量避免夜间作业。

3.设备安装过程中的危险因素和防范措施

设备安装是指将搬迁到新井位的各种设备单体组装起来,经校正、固定、调试合格,使全套钻井设备达到正常运转水平的一项工作,其工作内容有:穿大绳、绞车就位(俗称上钻机)、转盘就位(俗称上转盘)、安装悬吊设备、安装钻台工具、安装钻井液循环罐、安装井场电器设施、安装高压管线、油、气、水管线和各种安全防护装置等。

(1)穿大绳过程中的危险因素和防范措施

穿大绳,就是将符合该钻机使用标准和规格的钢丝绳(大绳)按照一定顺序,穿过天车与游动滑车的滑轮,成为滑轮组,构成钻井施工的提升运行系统的工作过程。大绳的穿法有顺穿法和花穿法两种。现场多使用花穿。塔型井架钻机穿大绳的危险因素有:送引绳上天车平台工作人员需要进行特高处作业;在天车台倒绳头的工作人员与地面人员配合不好可能导致挤压手臂;如引绳与大绳连接不牢或引绳有问题,易造成断绳致使大绳坠落。

塔型井架穿大绳(花穿法)的步骤是:将游动滑车立在井架底座大门前正中,用钢丝绳拴牢在底座上;准备一根长120m、直径25.4mm 的白棕绳做引绳,把拉引绳用的导向滑轮固定在井架大门前一侧的底座上;将大绳滚筒放在可以转动的支架上,抽出绳索头并编好绳

扣;用人工(或气动绞车)将引绳送至天车平台,并穿过天车1号滑轮,使引绳两端下垂至钻台,将引绳在大门前的一端与大绳牢固连接,另一端拴在穿好的大绳上,拉引绳带动大绳缓慢上升;当大绳通过天车1号滑轮后,天车平台上应将上行的引绳头从大绳上取下,穿过天车6号滑轮后,与下行的大绳捆绑在一起,拉引绳带动大绳缓慢下行至游动滑车,把引绳与大绳连接处解开,将大绳从井架2号大腿向1号大腿方向穿过游动滑车1号轮再与引绳牢固连接,重复上述步骤直至将大绳穿完。大绳穿好后,要将大绳的死绳端牢牢地固定在死绳固定器上,其做法是:将大绳的死绳端沿死绳的绳槽整齐排满,将绳头放人压板体内,扣上压板并用螺栓上紧,在距死绳固定器压板10cm处卡两只与大绳径相符的绳卡,用于防止滑脱,上好死绳轮上的4只挡绳螺栓,防止大绳跳槽。

在穿大绳过程中应做到:人工背引绳上天车时,工作人员脚要踏稳,手要抓牢;在天车平台上工作的人员必须系好安全带,携带的工具要拴好尾绳;引绳和大绳的连接要牢靠,相接处的直径不能大于大绳直径;天车平台上的工作人员和地面指挥人员要互相配合好,当天车平台上的工作人员倒引绳和处理其他问题时,地面人员要服从天车平台上的工作人员的指挥;在拉引绳带动大绳上行时,钻台上不能站人,指挥人员要站到安全的位置,天车平台上工作人员也应离开天车滑轮槽方向,并注意弓I绳不能与井架角铁相磨擦。

(2)绞车、转盘就位(上钻机、转盘)过程中的危险因素及防范措施

绞车及转盘就位,就是把绞车和转盘从地面提升到钻台特定的位置(低位安装的绞车除外)。使用A型井架的钻井队,绞车就位是用吊车来完成的。使用塔型井架的钻井队,绞车及转盘就位一般是用两台大马力拖拉机互相配合来完成的,其中一台拖拉机牵引大绳,控制游动滑车作垂直运动,起吊绞车、转盘;另一台拖拉机牵引绞车转盘,控制它们的水平方向的运动。由于绞车的重量一般都在20t 以上,牵引大绳的拖拉机行驶距离远、工作难度较大,稍有不慎,极易造成设备损坏及其他事故。绞车、转盘就位(上钻机、转盘)过程中主要的危险因素有:因指挥不当或拖拉机司机操作失误可导致碰坏或摔坏绞车、转盘;挤伤工作人员或拉坏井架等。某钻井队在一次绞车就位施工中,当控制绞车水平方向运动的拖拉机移动到泵房位置,牵引绞车向井架后大门方向运动、准备就位时,牵引钢丝绳将在钻井泵上的一名工作人员弹起,造成伤亡事故。

绞车就位前的准备工作如下:第一,将绞车摆放在井架大门前合适的位置(一般距井架底座1m左右)。第二,检查井架天车卡子是否齐全、卡紧;井架各附件固定是否牢靠;天车台、二层台、立管台有无遗留螺栓、角铁、手工具及其他物品;井架绷绳是否齐全拉紧;大门钻杆两端是否绑牢;转盘大梁、绞车大梁销子是否齐全;钻台面(铺板)是否完整、固定牢靠;死绳固定器及死绳的固定是否符合标准。第三,准备两根直径28mm、长8.7~9m的钢丝绳套用于起吊绞车;准备一根直径22mm、长60m的钢丝绳用于控制绞车水平方向的运动。第四,用直径为19mm的钢丝绳在井架4号大腿底座下部的立柱上缠绕5圈固定好,将一只安全负荷不小于100kN的大

滑轮挂在其上,滑轮钩口用绳索封牢,大绳的活绳从井架4号大腿外侧穿过,经大滑轮导向挂于拖拉机的牵引钩上。第五,严格检查两台拖拉机的制动装置是否灵敏可靠。

绞车就位工作开始,用直径22mm、长60m的钢丝绳套两头并在一起,前端接一短钢丝绳套拴在游动滑车提环上,绳套中间挂在大门正前方拖拉机牵引钩上。牵引大绳的拖拉机向前行驶,大门前拖拉机配合,将游动滑车起升到绞车上方0.5m处停住,把两根等长的直径28mm钢丝绳套穿过游动滑车提环,挂牢于绞车底座四角,大门前拖拉机松开牵引游动滑车的绳套,解下此绳套,将绳套的两端分别穿过绞车底座前两根绳套,侧挂于绞车两后角上。牵引大绳的拖拉机前行,使绞车慢慢升起。大门前拖拉机拉紧绞车,控制绞车后缘保持距井架底座0.5m左右的距离,待绞车底座升至高于钻台0.5m时停止起升。大门前拖拉机送绞车至钻台中部,下放绞车,使其底座接触钻台面并稳住。将大门前拖拉机绳套取下,拖拉机绕至井架后方2号泵位附近,再将绳套两端分别挂在绞车的两前角上,绳套中间挂在拖拉机牵引钩上。将绞车提起0.2~0.3m,井架后面的拖拉机牵引绞车,慢慢下放,将绞车坐于井架底座大梁上。

转盘就位的程序与绞车就位基本相同。

绞车、转盘就位后,取下游动滑车上的绳套,派人上井架二层操作台,用绳卡将不同滑轮上相对方向相邻的两根上行、下行大绳卡住,将游动滑车悬吊在井口上方。注意:在以后的工作中卸开此绳卡前,大绳的死、活绳端至少有一处不得松开,否则,将导致游动滑车失去力的支撑而下落。1986年,某钻井公司曾因此在一个月内发生两起事故,并造成人员伤亡。

在绞车、转盘就位作业前要严格检查死绳固定器和死绳的固定情况,检查起吊绞车所用导向滑轮的安全负荷及固定情况。起吊用的钢丝绳和牵引用钢丝绳要符合标准要求。在作业过程中,一定要有专人指挥。因牵引大绳的拖拉机行驶距离远,还应有专人带车并传递指挥信号。在摘、挂绳套时,工作人员要站稳、抓牢,完成摘、挂绳套的操作后,立即站到安全地方。其他工作不得与绞车就位工作同时进行。遇大风、大雨、大雪、浓雾等恶劣天气,不能进行绞车、转盘就位作业。

(3)钻台、机房、泵房设备安装过程中的危险因素及其防范措施

钻台、机房、泵房设备的安装质量,不仅关系着一口井的施工顺利与否,而且还影响着生产安全和效率。这些设备的安装,需要进行电、气焊割作业和高处作业,有时还需要拖拉机配合作业,其危险因素较多。转盘是钻井主要设备校正的基准点(电动钻机除外),校正设备时,要首先精确测量出转盘的准确位置并校准转盘,然后校正井架天车,使天车、游动滑车中轴线与转盘中孔的中心线垂直,

而后通过转盘校正绞车位置,通过绞车校正联动机、钻井泵的位置,通过联动机校正柴油机的位置。最后确定钻台、机房、泵房的钻井液高压管线、油、气、水管线的位置。校正好的设备必须按照不同设备的固定标准和方法固定牢靠。在校正设备时,应尽量使用千斤顶、手动葫芦等工具或移动设备。必须使用拖拉机时,要注意协作配合,指定专人指挥,防止拉翻、拉坏设备,防止崩断钢丝绳等情况的发生。安装钻台工具需要在井架上挂滑车时,井架上的工作人员必须系好安全带,在其下方工作人员应躲到安全的地方,避免立体交叉作业。所有的滑车钩口都必须封牢。需要用电、气焊(割)时,其操作人员必须是经专业安全技术培训并持有有效操作证的人员。“动火”时要有响应的防火措施。设备校正、固定好后,钻台、机房、泵房及设备本身的梯子、栏杆、护罩、保险绳、安全阀等安全设施和装置应按标准安装齐全。

(4)钻井液循环罐及固控设备安装过程中的危险因素及防范措施

钻井液循环罐及固定设备现场装备有循环罐、震动筛、除砂泵、除砂器、除泥器、离心机和钻井液储备罐等。由于循环罐体积较大,其他设备也较笨重,安装时需使用吊车和拖拉机,容易引发拖拉机挤碰或起重事故。

安装循环罐及固定设备时,根据井口钻井液出口位置和机房、泵房设备的位置,确定循环罐位置。将吊车摆放到1号循环罐位置附近,用拖拉机挂上直径一般为28mm的钢丝绳绳套,将1号循环罐拖至吊车跟前。用两根等长、直径19mm的钢丝绳套分别挂于循环罐四角,用吊车吊起循环罐就位并放平、摆正。用吊车吊起两组震动筛安装在循环罐上,并固定牢靠。用同样的方法摆放好2号、3号、4号、5号循环罐,并分别将除砂器、除泥器、离心机等设备安装就位,并固定牢靠。用吊车将储备罐支架吊放到5号循环罐后面的合适位置,然后将储备罐吊放就位。安装除砂泵、除泥泵、离心机的各种管线,安装各循环罐间的连接槽(管)。最后,将循环罐上的过道、梯子、栏杆和电线杆安装齐全并固定牢固。

(5)安装电气设备、设施、装置过程中的危险因素及防范措施

钻井施工现场的电气设施是指发电设备、用电设备、照明灯具及电路等。在安装电气设备、设施、装置的过程中,作业人员要注意登高架设作业和电气安装作业的安全,并使其安装质量起码应达到下述要求:发电机安装在专用的发电房内;发电房应使用耐火等级不低于四级的材料建造;移动式发电房应符合GB 2819中的有关要求;各种电气仪表要齐全、灵敏、准确;各处油路连接密封良好;发电机外壳要接地线,其接地电阻不得大于4n;井场主电路可采用YCW型防油橡套电缆、照明电路可采用YZ型电缆;钻台、机房、净化系统、井控装置的电气设备、照明灯具应分设开关控制;电气开关距探井、高压油气井井口不少于30m,距低压开发井井口不小

于15m;井控装置远程控制台、探照灯等应架设专线控制;井场至水源处的电路应架设在专用电杆上,高度不低于3m;机房、泵房、钻井液循环罐上的照明灯具应高于底座面(罐面)2.5m,其开关箱内应设漏电断路控制器;电缆线应有防止与金属磨擦的措施;配电房输出的主电路电缆应架空安装,其高度不得低于3.5m,在地面铺设时应放在可靠的电缆槽内;钻井液循环罐上应有电缆桥架或电缆穿线钢管(槽),如电缆架空安装,其高度距罐面不得低于2.5m;井场电路应分路架设于专用电杆上,高度不低于3.5m,距柴油机、井架绷绳不少于2.5m。在登高架设电路、安装照明灯具时,作业人员必须戴好脚扣和安全带。电缆应绝缘良好,其敷设位置不应使电缆受到腐蚀和机械损伤。供电线路不得以油罐上空通过。电缆与电气设备的连接应使用防爆插件。电气设备都要有保护接地措施,其接地电阻应不大于4Ω。钻台、井架、机房、钻井液循环罐上的电气设备及照明灯具应符合防爆要求,不准用一个开关控制两个或两个以上的电气设备。防爆灯必须固定牢靠,灯罩及护网必须齐全,电源线进出口应朝下并密封好。

全部设备安装好后,钻井队干部应召集有关人员对安装质量进行全面的检查,上级部门派专人验收,合格后方可开钻。

二、钻进施工过程中的危险因素及其防范措施

(一)首次开钻施工过程中的危险因素及防范措施

首次开钻时设备运行状态是否正常,各气、电路控制系统是否存在漏气、漏电或接错的现象等,都会对人身、设备安全构成影响。另外,首次钻进使用的钻头、钻具、鼠洞、套管、工具等的体积和重量都比较大,工人在操作过程中劳动强度大,如配合不好,容易发生人身伤害事故。首次开钻时,钻台下的井口无保护措施,而转盘方瓦则需要经常提出,使转盘中孔的开口尺寸加大,容易造成井口工具从转盘中孔掉入井内。下表层套管时,在钻台大门前扣好吊卡后,人员如不及时躲避,容易造成碰、撞、砸伤事故。下表层套管用旋绳和猫头上扣也是比较危险的作业。2001年。某钻井队在下表层套管过程中,当工人在钻台大门前扣上吊卡、司钻操作刹把上

提时,发现吊卡未在套管上滑动(此为不正常现象),但未让站在转盘附近的工人躲开,结果吊卡活门突然打开,套管落下,将工人砸伤致死。

(1)准备

开钻前要召开全体工作人员参加的班前会,由值班干部、班长等人交待工作任务和施工的安全措施。在设备未运转前,要对气路控制系统进行一次全面检查,确认气路没有错接现象;对泵压表、指重表、钻井泵安全阀、防碰天车、大绳死、活绳头的卡固、绞车刹车系统等关键部位,要进行重点检查,确保其灵敏、可靠;要认真检查井口工具如大钳、卡瓦、吊卡等,确保其零部件齐全完好,灵活好用,其规格应与使用的钻具、套管的规格相协调;检查小绞车的刹车、固定、钢丝绳、吊钩等是否符合安全要求;准备好大锤、扳手、管钳、钻杆手钩等工具;准备好一根直径12.7mm、长度合适的钢丝绳套用于吊鼠洞和表层套管上钻台;准备好吊钻铤和钻杆用的提升护丝。在地表土质比较松软的地区,大小鼠洞可用水力冲蚀的方法完成。在地表坚硬的地区,则应用动力钻具钻完。鼠洞管上钻台前,如其不在井架大门前较为居中的位置,应用小绞车配合大门绷绳将鼠洞管抬到该位置。吊鼠洞管应使用直径至少为12.7mm 的钢丝绳套,不能使用白棕绳或其他绳套代替。吊鼠洞管上钻台时,操作人员应注意防止其钻入井架底座内或顶、挂井架,钻台上、下的工作人员要站到安全位置。

钻井过程

(3)下表层套管和固井

下表层套管、固井的作业过程是:完钻后,立即清理钻台,将钻进所用的井口工具放到一个不影响下套管作业的地方;按标准换装上套管钳(如果没有动力套管钳,还应该准备几根直径不小于25.4mm、长度合适的白棕绳作旋绳用于套管上扣);对下套管用的吊卡要进行仔细的检查;下套管作业开始时,先用小绞车从场地上吊起一根套管,前端放置于钻台大门坡道上;由司钻与钻工配合,将挂在吊环上的吊卡放在套管上;扣好吊卡,司钻将套管提上钻台;在套管下端接上套管鞋等下部结构;提出转盘方瓦将套管下入井内;重复起吊第一根套管上钻台的动作,将第二根套管吊上钻台;用动力钳或旋绳、大钳将第二根套管和第一根套管联接好;将套管下人井内;用上述方法将套管下入设计井深;接好联顶节、水泥头、注水泥浆管线、固井车管汇;找正并用钢丝绳固定好套管;用固井车向套管内注入钻井液,使套管内外连通;向井内注入按设计密度配制的水泥浆;替入钻井液。

下表层套管、固井要做到:从场地吊套管上钻台前,应尽量使套管处于钻台大门前居中位置,小绞车操作人员应和场地上的工作人员配合好;防止套管钻入井架底座下、碰坏设备或人员;吊套管必须用直径12.7mm以上的钢丝绳套,不能用棕绳代替;钻台上的

工作人员拉吊卡到套管上时,套管接箍前端不能站人,防止吊卡摆回砸伤人员;吊卡扣好后,要认真检查,确认无误才能指挥司钻上提,并确认大门前的人员站在安全位置;司钻要注意观察套管上提的情况,防止套管接箍挂、碰井架,顶弯大门钻杆;在套管公扣接近钻台面时,司钻要控制上提速度,使套管被设在大门前的拦绳挡住,将套管慢慢送向井口;套管上扣时,有条件的地方应尽量使用动力钳;必须用猫头拉旋绳、大钳上扣的,拉猫头应由副司钻以上岗位的熟练操作人员进行操作,并严格执行操作猫头的安全规程,做到“六不拉”(游车摆动大不拉、绳未缠好不拉、对井口人员不安全不拉、大钳未咬紧不拉、旋绳未放好不拉、扣未对好不拉);在下套管过程中,井口操作人员应注意避免将手工具等物体掉入套管内或套管与井眼之间的环形空间(掉入套管内有可能造成无法固井而起出套管;掉入环形空间则有卡套管的危险);下完套管后,接好联顶节、水泥头,将套管座于转盘,要用钢丝绳将套管固定住,防止固井时因压差造成套管上浮。

(二)再次开钻施工过程中的危险因素及其防范措施

第二次开钻的工作内容主要包括:高压试运转、下钻、钻进和起钻等。和第一次开钻相比,其工作内容基本相似,但工作过程较复杂,危险因素多。有的井需要三次或更多次数的开钻,其工作内容大体相同。

1.高压试运转

高压试运转是第二次开钻前的最重要的准备工作,其目的是检查设备的安装质量,并在高压试运转中发现和整改问题,保证设备和高压管汇在钻进过程中能够正常工作,以实现安全、快速、高效钻井。

高压试运转的工作程序是:选择好试压钻头,并通过计算并采取措施(缩小钻头水眼或堵死某一个水眼),使之在确定的钻井泵排量下,达到钻进过程中的合适压力;接上试压钻头、钻杆和方钻杆并下入井内;开钻井泵低压循环,上水正常后停泵;倒好闸门后,再次开泵,排量由小到大,逐步达到确定排量;启动转盘,使转速由Ⅰ挡到Ⅲ挡交替试运行,运转30min,以各种设备特别是钻井泵、高低压管线、立管、水龙带、泵压表等工作正常,不刺不漏为合格。试运转过程中发现问题应及时整改,并重新试压,直至合格。

在一口井的施工中,高压试运转是设备第一次在较大负荷和高泵压下工作,一旦弊泵,轻则会造成钻井泵、高压管线等设备的损坏,重则会造成人员伤亡,因此防止憋泵至关重要。为此,一定要事先对钻井泵的安全阀进行重点检查,调试好其开启压力或穿入标准规格的保险销。高压试运转时,钻台、机房、泵房的所有操作要有人统一指挥,密切配合。开泵时,所有人员应远离高压区,待钻井泵运转平稳、泵压稳定后,再组织人员对运转设备进行检查。在高压试运转期间,人员无特殊情况不得进入泵房区。冬季天气寒冷时,在高压试运转前,还应对钻井泵安全阀、泄压阀等进行预热。第二次开钻前,还应安装好井控装置,并按规定试压合格。

2.下钻

下钻是钻井施工中一项经常性的工作,随着井深的不断增加,每次下钻的时间会越来越长,可能会遇到的井下复杂情况也会越来越多,如井眼垮塌、缩径、沉砂、油气上窜等等,如果司钻在操作中注意不够或判断失误,有可能将钻具贸然下入复杂井眼,造成卡钻、顿钻等事故;如果下钻速度快,会产生很大的激动压力,容易憋漏地层。另外,在下钻过程中,大绳进指梁会挂坏井架或井架工操作台;如高、低速离合器不放气,处置不当就有顶天车的危险;用大钳紧扣操作猫头失误时,有可能造成人员伤害;在二层平台工作时,有可能会高处坠落或高处落物等。

下钻的操作程序大体是:井口操作人员将吊卡挂人吊环;司钻上提钻具,将吊卡起到井架工操作台以上高度的合适位置;由井架工从指梁内拉出钻铤(或钻杆)立柱并扣上吊卡;司钻操作刹把提起钻铤(或钻杆)立柱,钻工用手钩钩住钻铤(或钻杆)立柱送至井口;接上钻头(或钻具)并紧扣;司钻提起钻具下入井内,进入下一工作循环。

在下钻作业中需注意的是:司钻在空车起高速时(寒冷地区冬季禁用高速),要观察大绳的排列和缠绕情况,并注意大绳、游车的工作情况,防止大绳进指梁和游车挂、碰指梁;井架工要协助司钻观察,如发现问题,应及时发出停车信号;待游车过指梁后,司钻应摘开高速气开关,注意离合器的放气情况(如不放气,应立即摘开绞车总离合器,采取合上刹车气缸等紧急措施);没有液气大钳的钻井队用旋绳、大钳上扣时,操作猫头人员必须是副司钻以上的熟练工人,并严格执行安全操作规程“六不拉”的规定;在钻具下人井内的过程中,司钻要时刻观察指重表,控制下钻遇阻不能超过10kN,在已经遇阻的情况下,不得采取猛砸、硬压的方式强行通过;为防止顿钻,司钻要控制下放速度,当悬重达到30kN时,及时挂上辅助刹车。下钻前,应检查好井口工具(禁止使用损坏、缺少零配件或与钻具规范不符的井口工具),在转盘中孔内放入小补心;要检查大绳是否完好和刹车系统是否灵敏、可靠。下钻过程中,井口操作人员和泥浆工要观察井口泥浆返出情况,其返出量应与下入钻具的体积相一致。遇复杂情况需接方钻杆开泵循环时,开泵一定要慢,

排量要由小到大。要特别注意钻井液漏失量不得超过5m3,以防止憋垮地层造成卡钻。上井架的操作人员要系好安全带,所用手工具必须拴好保险绳。

3.钻进

获取工业油、气流和准确的地质资料,主要是通过钻进来实现的。由于钻井是一项隐蔽的地下工程,在钻进过程中,往往会遇到许多复杂的井下情况。在井浅时,因进尺快,钻井液性能尚不完善,造壁性和悬浮性能差,可能会造成井眼垮塌或沉砂埋住钻具。井深时,可能会遇到地层压力异常、地层蠕变、盐岩层对钻井液的破坏等等。遇到这些情况时,处理稍有不慎,就可能酿成严重事故。1986年,某钻井队在一口井的“快速钻进”施工时,因接单根动作慢(此时井尚浅,钻井液悬浮性能差,因进尺快,井内有大量的钻屑未返出地面,加之接单根时间长,使钻屑下沉至井眼某处形成“砂桥”),接完单根后,司钻未注意观察指重表,只顾提起钻具快速下放,钻头碰上“砂桥”时司钻未发现,也未采取措施,致使大钩钩口锁销被顿开,水龙头脱钩,倒向井架2号角立管平台处(此时钻井泵已开,循环正常),在没有采取防止方钻杆下溜等安全措施的情况下,该队副队长和一名工人爬上立管平台,在拉大钩挂水龙头过程中,因钻井液循环的水力作用,井下的砂桥被冲开,钻具带着方钻杆、水龙头快速下落,将立管平台拉掉,造成该队副队长和这名工人随之坠落至钻台,因受伤过重,经抢救无效人死亡。

钻进施工的基本过程是:下钻至钻头距井底2~3m处开泵循环,排量由小到大,待循环正常、调整好钻井液性能后,校准指重表并记下悬重和泵压;启动转盘,下放钻具到钻头接触井底,加压20~25kN,修好井底后按工程设计的钻进参数进行钻进;在钻进过程中,用小绞车从场地吊一根钻杆放入小鼠洞;打完方钻杆方入,将方钻杆提出井口后停泵,在井口座上吊卡或卡瓦,卸开方钻杆与钻杆的连接丝扣,将方钻杆推向小鼠洞内钻杆上扣;提出小鼠洞内钻杆与井口钻杆对接(此为“接单根”);开泵,将方钻杆放入井口,启动转盘,开始下一轮钻进。

钻进过程中要做到:司钻操作刹把要精力集中,送钻均匀,随时注意指重表和泵压表的变化,及时准确的判断并处理井下情况,防止溜钻、顿钻和其他复杂情况的发生;钻进中若发现泵压下降1MPa时,应先检查地面设备和钻井液性能,如查不出问题,应立即起钻检查钻具;遇设备发生故障需抢修的情况时,应尽量保持钻井液的循环,并活动钻具(有的油田规定:钻具在井内静止时间不得超过3分钟),以防止卡钻(实在不能循环和活动钻具时,可下放钻具将悬重的2/3压至井底,故障排除后,提起钻具,起钻检查);钻至油、气层以上50m时应停止钻进,经请示上级有关部门同意后方可继续钻进;在油、气层或穿过油、气层钻进过程中,要坚持执行坐岗制度,以及时发现溢流并采取措施;用小绞车吊钻杆上钻台应使用提升护丝,每次只能吊一根;上卸扣应使用液气大钳(使用猫头的,

要坚持执行操作猫头的安全操作规程);在进行设备检修时,被检修设备的控制开关处在应挂上“检修牌”并有人监护,必要时可切断被检修设备的气源或电路。

4.起钻

与下钻一样,起钻也是钻井施工中一项经常性的工作,会遇到诸多井下复杂情况,其中最严重的当属各种原因引起的上提遇卡、转盘弊劲大、打倒车、灌不进钻井液等。起钻速度过快或钻头泥包“拔活塞”,会产生很大的抽吸力,容易抽喷油、气层或抽塌结构松软的地层。在具体的操作中,当司钻操作失误或与井口操作人员配合不好时,则会造成“单吊环”起钻、砸飞井口工具、顶天车等事故。另外,使用猫头卸扣容易伤人。井架工在二层台操作时,应防止高处坠落和高空落物。

起钻作业的操作程序是:起钻前,调整好钻井液性能并循环一周以上;停泵,将方钻杆提出井口并用卡瓦或吊卡将钻具座于转盘上;卸开方钻杆与钻杆连接丝扣,将方钻杆连同水龙头放入大鼠洞;打开大钩钩子口锁销和制动销,使大钩脱离水龙头;由井口操作人员配合司钻将吊环挂上井口吊卡并插好保险销;司钻上提钻具至立柱下接头出转盘面时摘开低速,高出转盘面0.5m时刹车;由井口操作人员配合司钻用卡瓦或吊卡将钻具座于转盘,卸开钻具丝扣;司钻上提立柱0.2~0.3m,慢抬刹把,与拉钻杆人员配合,送立柱进钻杆盒并排列整齐(井架工摘开吊卡,拉立柱进指梁);司钻下放游车,同时微合转盘气开关,调整转盘上的吊卡活门朝向井架工方向;空吊卡下行距转盘3m左右时,司钻减速慢放,与井口操作人员配合,将空吊卡拉放于转盘并摘下吊环(双吊卡起钻);将吊环挂入井口负荷吊卡,插好吊卡销,司钻上提钻具,进入下一个工作循环。

起钻时应注意:起钻开始1~3个立柱用Ⅰ挡速度,然后根据井下情况,合理选择绞车排挡;司钻应集中精力,注意观察指重表读数变化,防止突然遇卡(上提遇卡不能超过原悬重的100kN,绝不能采取大拉力硬拔的方式上提钻具,以免越拔越死,给以后的处理造成困难;司钻与井口操作人员要密切配合,做到操作平稳,等井口人员挂好吊卡、插好吊卡销并闪开后方可上提,防止单吊环起钻;若已经造成单吊环,千万不能立即将吊卡坐于转盘,应首先采用放人卡瓦等其他保护措施;为防止顶天车,起钻前要仔细检查气路及防碰天车装置,司钻在操作过程中要随时注意钻具起出高度(井架工也要配合观察,游车到停车位置不停车时,要及时发出信号);冬季施工时,要对气路和气控开关、防碰天车装置做防冻处理,并经常活动各气控开关,防止冻结失灵;用使用液气大钳卸扣(若无液气大钳用B型大钳、猫头卸扣时,一定要严格执行猫头安全操作规程,禁止使用钢丝绳做猫头绳卸扣,严禁转盘绷扣);用B型大钳配合猫头卸扣时,待大钳咬紧、猫头绳子受力后,井口操作人员应及时躲避到安全的地方;在上提钻具时,井口操作人员应注意检查钻具是否有损坏现象;井架工开吊卡时,司钻要抬头观察,待井架工拉钻具进入指梁后,才能下放游车,以避免大钩压钻具接头造成事故;

在起钻过程中,要连续向井内灌满钻井液,并随时注意灌人量是否起出的钻具体积相一致,时刻保持井内钻井液柱的压力,以平衡地层压力和防止井塌。

三、完井作业工作中的危险因素及其防范措施

完井作业是指钻井队钻完设计井深或目的层,调整好钻井液性能,将钻具从井内全部起出以后的工作,它包括测井、下套管、固井、套管柱试压和电测固井质量等项工作。在这些工作中,除下套管是由钻井队独自完成的以外,测井和固井都有各自的施工单位,由钻井队协助其完成各项工作。各项作业的危险因素分析和防范措施在下面分别叙述。

(一)测井过程中的危险因素及其防范措施

测井也称电测,是在钻达设计井深或目的层之后进行物理测井的简称。通过电测,可以获得地层岩性、物性、井身质量以及固井质量等地质与工程方面的资料。此项工作由钻井队配合测井队完成。钻井队的主要工作是:准备好井眼;调整好钻井液性能使之能够满足测井需要;协助测井队吊仪器出、人井口;定时向井内灌满钻井液;随时观察井口有无溢流等情况。在测井过程中,最大的危险因素就是发生溢流。

在测井过程中要做到:事先关闭转盘两个水平轴制动销;有专人观察井口,若发现溢流要立即通知停止测井,并按井控作业规定处理;提示测井操作员,限制测井仪器在油、气层及其附近井段的上提速度;吊装测井滑轮和仪器时,应由钻井队人员操作小绞车,与测井人员配合好,防止碰坏仪器,碰伤人员。

(二)下套管过程中的危险因素及其防范措施

下技术套管或油层套管是一项紧张而又需要多工种相互协作配合的复杂作业,持续时间长,工作人员多,劳动强度大。在下套管过程中,有可能遇到在下钻过程中可能遇到的各种井下复杂情况,危险因素较多。某钻井队在一次下套管作业中,当操作人员用小绞车从场地把一根套管单根吊上钻台,正在放入鼠洞口时,司钻在没有观察清楚大钩和小绞车吊钩位置的情况下,提起井内套管并盲目下放,将负荷吊卡碰、压在还未进入鼠洞的套管单根的接箍上,套管被压弯并当即弹出,打在正在附近工作的一名钻工身上,造成死亡。

下套管前要做好各项准备工作。一是套管准备,如对照送井套管清单清点井场套管根数、短节数;查对套管钢级;逐根丈量套管长度;用通径规逐根通径;清洗套管公母螺纹;计算套管总长并确定下入深度;编写下井序号;按设计准备好套管下部结构等。二是准备好下套管工具及附件,检查验收送井的吊卡、联顶节、循环接头、钻井液管线、单流阀、引鞋、环形钢板、套管头、扶正器等是否齐全、完好、符合安全技术要求。准备好套管密封脂。准备用于吊套管钢丝绳套(直径不小于9.5mm)。准备好套管钳或上扣旋绳。接好向井内灌钻井液的管线。深井下套管时,可提前接好部分套管立柱或双根,以提高下套管速度。三是做好井眼准备:下套管前要进行通井,对起、下钻遇阻、遇卡井段或电测井径小于钻头直径的井眼要进行划眼;通井到底后要充分调整循环好钻井液,保证井眼畅通、无沉砂;通井时如遇井漏、溢流等情况时,处理好后才能组织下套管;深井下套管时,如果井架负荷太大,可在通井起钻时,甩掉部分钻具。四是做好设备准备:下套管前,要对井场所有设备进行全面检查,保证设备运转正常、指重表灵敏、刹车系统良好,各种安全防护设施齐全、完好,井架安全可靠,大绳符合标准;下套管前应更换与套管尺寸不相符合的防喷器闸板。

下套管程序是:用小绞车吊套管上钻台并放入小鼠洞;用大钩吊环上的套管吊卡扣上小鼠洞内的套管,由司钻操作刹把将套管提出小鼠洞与井口套管对扣;用套管动力钳或旋绳上扣(旋绳上扣应用大钳紧扣。用动力钳上扣时,上扣扭矩应符合标准);上紧扣后,司钻上提套管0.2~0.3m刹住车,待井口操作人员打开吊卡活门并将吊卡搬离井口后,司钻抬刹把下放套管并坐于井口。用这样的方法将套管下完后,接好联顶节,调整好联人,坐稳吊卡并向套管内灌满钻井液,接上循环接头和水龙带,开钻井泵循环,等待固井。

在下套管过程中要做到:吊套管上钻台必须使用直径不小于9.5mm的钢丝绳;禁止用棕绳吊套管,更不能将棕绳破开后使用其中的一股做绳套吊套管上钻台;吊套管上钻台时,小绞车操作手与大门前工作人员要互相配合好,防止套管快速移向井口,撞伤人员;套管人鼠洞时,司钻要注意观察,避免大钩或吊卡压、碰正在进入鼠洞的套管;套管上扣时,应尽量使用套管动力钳(用旋绳上扣、大钳紧扣的,猫头操作人员必须是副司钻以上的熟练操作人员并严格执行操作猫头的安全操作规程);司钻下放套管时要密切观察指重表读数变化,防止遇阻(遇阻时不能硬压,更不能硬转,应立即向套管内灌满钻井液,接水龙头带循环。无效时,应起出套管,下人钻具修整井眼);司钻操作要按规定控制下放速度(一般不超过0.46m/s),操作要平稳,严禁猛提、猛放、猛刹;在通过低渗透性井段且套管串带有浮箍和扶正器时,下放速度应控制在0.25~-0.3m/s,避免压漏地层;当悬重达300kN时,要及时挂上辅助刹车;每下人40根套管应向套管内灌满钻井液一次;在灌钻井液时,要及时活动套管,活动幅度要大于2m,防止粘卡;在下套管或灌钻井液时,要严防手套和其他杂物掉入套管内(因为一旦有杂物掉人套管,将会在浮箍处堵死水眼,造成无法循环,无法固井的事故);在场地接套管双根时,一定要用链钳将扣上紧,以防拔脱或在井口上扣时倒扣;套管在上扣时,一旦错扣,应卸开重上,不得上提拔脱,更不能焊接后强行下人;下套管过程中,禁止钻台上人员向钻台下乱扔套管护丝。