科威特钻井井场防雷击措施及实践

2016-07-05李春光中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司钻井四公司山东东营257000

山东工业技术 2016年14期

李春光（中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司钻井四公司，山东东营 257000）

科威特钻井井场防雷击措施及实践

李春光
（中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司钻井四公司，山东东营 257000）

近年来，随着大功率变频器、VDX钻井参数仪表、摄像监控系统、各类气体报警装置井设备上的大量应用，相应的防雷措施应用滞后，使得钻机的仪表设备，在雷击后都出现了不同程度的损坏，其中，在科威特施工的两部胜利钻机因雷击后造成严重损失。基于此，我们通过不断的摸索完善，将电气保护、防静电和防雷击有机结合起来，形成了一套切实有效的防雷措施。本文以胜利科威特钻井作业区为例，对井区防雷措施的设计进行了探讨。

钻井井场；防雷击；接地

雷电是雷云之间或雷云对地放电的一种自然现象，因静电感应，云层呈现出带有正电，通过与大地表面感应，与云块感应会产生出负电荷，当场强积累到一定量值的时候，雷云和大地间就会产生放电现象，此时会伴有强烈的电光和声音，于是就形成了雷电。

1　雷击现象对钻井井场产生的危险

因雷电产生的破坏有多种效应，如热效应、机械效应、电磁效应、雷电反击等不同表现形式，当出现雷电现象时，其所产生的巨大电流、高温、冲击波、电磁场以及辐射等，都会对钻井现场的生产设施及作业人员造成一定的威胁。如当雷电发生后，其所产生的热效应首先会击中物体，此时雷电电流非常高，在雷击点附近的热效应可产生6千到1万度的高温，由于雷电电流的作用时间短暂，局部产生的瞬时高温对较大的金属物体而言，使其熔化的能力非常有限。就科威特目前的钻井现场来说，当井架遭受到雷击后，其所产生的热效应并不会对井架造成多么大的危害，但是，当发生了雷击，会造成井架等设备直接放电，然后出现了电磁脉冲及浪涌电压，这样一来，因为产生的浪涌电压，要么设备会出现故障，造成数据的错误，要么直接造成设备芯片的损毁，严重时还可能引发生产事故，造成重大经济损失，故全面系统地完善钻井井场防雷措施，保证钻井生产安全，显得尤为必要。

2　井场的防雷击措施

防雷击的基本措施主要包括消雷、屏蔽、均压和分流，消雷是通过避雷针和接地体将雷击电流引入大地，通过散流电阻向大地散入电流；屏蔽是利用法拉第笼原理保护设备；均压是将金属导体与等电位母线联结后接入大地，雷击电流通过等电位母线直接散入大地；分流是通过防雷器保护设备，当雷击电位升高到保护电压时，防雷器电阻下降，雷击浪涌电流通过防雷器散入大地。通常井场采取消雷、屏蔽和均压措施即可起到很好的防雷作用，仅对弱电设备和重要仪器房的入户电源采取分流措施。

3　常见问题及整改措施

钻井井场有多种设备需要防雷击，根据已有记录和总结的因受雷击造成设备损毁情形，需要注意以下几个方面：

3.1井场视频监视系统的正确安装及其问题整改

井场的视频系统也就是指的井场视频监视系统，如果在设备安装时，把二层台摄像头尾部装在井架的外边，这样非常容易让雷击电流沿着电缆进入摄像头的里面，造成电路板烧坏。所以，必须根据井场防雷系统的工作要求，把二层台摄像头放置在井架内侧，视频所需的电缆也应安装在井架笼梯里面，而且井场上的视频电缆线都要安装到屏蔽于金属结构里面。此外如果直流电源0V与金属外壳相连接，造成接地错误，那么雷击时所产生的浪涌电流，就会把所有的摄像头直流电源电路烧毁，因此，必须把直流电源0V与金属外壳隔离开来，否则后果严重。

3.2VDX钻井参数仪表雷击损失及其整改措施

VDX钻井参数仪表，如果没有采取保护措施或者是接地错误，都会出现雷击损失的情形，如VDX钻井参数仪未安装终端防雷器、卫星远传系统没有安装天馈防雷器等。据此，录井终端需要有防雷器，并接地正确，卫星远传系统摄像头需要安装在屏蔽金属盒内，接地正确，主机的视频输入接头处也要有天馈防雷器。

VDX钻井参数仪表接地错误，主要有：传感器及仪表房输出端未接地，造成屏蔽层失效；传感器24V直流电源的0V与房体外壳相接通，因雷击时产生的地电位升高，会导致大部分传感器损毁；裸露在井架外侧的传感器，在井架释放雷击电流时，因放电也会烧坏传感器；传感器内因耦合作用产生的浪涌电压，会烧毁传感器；传感器没有使用双屏蔽电缆，会导致传感器损坏；缺少屏蔽措施，采取架空方式的部分信号电缆，易遭受感应雷从而造成设备损坏；总电位联结母线之间未接辅助等电位母线，雷击时会造成VDX主机与钻机之间的电位差，因浪涌电流损坏VDX主机。故需对VDX全面采取消雷、屏蔽、分流等防雷措施；安装终端防雷器，同时采取双屏蔽电缆，并在输出端处正确接地；采用双屏蔽传感器电缆，并在输出端处正确接地；采取独立的传感器直流供电系统，严禁将直流电源0V与房体外壳相连；裸露的传感器和摄像头应安装屏蔽外壳并正确接地，防遭受直击雷。

3.3电控房、顶驱房的安装要求

电控房、顶驱房应有统一的保护接地措施，保护接地电阻阻值应不大于4Ω；房内所有电器设备保护接地及金属构件应统一接到接地母排上；发电房动力电缆应通过屏蔽敷设进入电控房、MCC房、顶驱房，必要时应采取浪涌抑制措施；电控系统主要通过完善屏蔽、区域和局部等连接实现防雷保护，必要时可装设浪涌抑制器；房内设备所外接的电机编码器电缆应可靠接地，必要时可加装金属编织软管进行屏蔽并接地。