接地线桩辅助敲击工具

段小明 王海涛 刘庆杰 苏铁钢 刘小波

【摘要】当前，石油钻井行业发展迅速，为适应新发展趋势，企业必须改进作业方法及工具。固定接地线桩现有方法和工具，存在作业人员多、风险高等弊端。因此，我们发明了一种接地线桩辅助敲击工具。可有效降低作业难度，节约人力成本，提高工作效率，為企业带来经济效益。

【关键词】石油钻井行业;接地线桩辅助敲击工具

引言

石油钻井行业是高风险行业，也是系统工程，包含测、录、固、定等作业项目，每一项作业都以钻井为基础。因此，每一道工序都要落实到位，并严格把关。为助力企业发展，应创新思路、方法及工具。

1.当前作业现状分析

现场作业人员，都遇到过棘手问题，有些看似简单，如解决不好就增加作业难度，影响效率，进而增加成本。而有些作业人员沿袭老思想，总认为虽然干的慢点，甚至不太顺手也无妨。这些人大都会认为，同样的问题，谁也没想过发明一种新工具或创新一种作业方法，我也不能多事。表面看，只是埋头干活，不用动脑筋多省事！但从长远来看，这种消极的态度很不好。只要稍稍用点心就能让工作更轻松。

1.1固定接地线桩作业描述

固定接地线桩作业钻井现场每口井都会遇到，每当所有设备都就位后，就要有专人负责完成这项工作。很多人认为这个工作很简单，但却时常影响工作进度。钻井行业相关标准明确要求发电机、值班房、员工宿舍等设备设施，都必须有接地线桩。直径大于2.5m，容积大于或等于50m3的设备，接地点不应少于2处，因此现场接地线桩数量还是挺多的。有时，因作业不规范、安装不标准还会引起触电、火灾爆炸等电器事故，甚至威胁人员生命安全。因此，必须保质保量完成该项工作。

1.2当前作业过程遇到的困难

有些作业区块地表较松软，不需要废多大力气就可轻松将接地线桩钉入地下，但不是所有作业现场、作业环境都一样。如东北地区寒冷的冬季，室外温度最低可达零下几十度，作业现场的地表普遍会有30—50公分冻土，有的冻土层更厚。在这种情况下要完成作业难度可想而知。有时一支接地线桩，需要使用大锤敲击上百次才能达到要求。不光增加了工作量，同时还延长了工作时间，进而增加了风险。

1.3钻井行业相关标准及作业风险

钻井行业相关标准也明确，接地线桩宜使用直径不小于25mm、长度不小于1500mm，表面镀锌的钢制圆钢制成。接地线桩钉入地表后，余长不超过300mm。大家可以想象一下，将一根直径相当于成年人手腕粗细，长度相当于成年人高度的钢制圆钢，用大锤钉入地下1200mm的深度是个什么概念。仅仅是将大锤一次次举过头顶这么一个简单动作，如果多次重复就很不容易。因此，这项作业往往需要几个人交替配合来完成。

我们通过多次现场实践摸索，对参与作业人员的动作，以及作业现场的现状进行了深入分析。

一是作业人员使用大锤往复敲击接地线桩时，因接地线桩太高不容易发力，需借助凳子或其它物体抬高作业面。但是作业面高了，往往又会造成另外一个风险，那就是人员坠落的风险。所以需要增加一个扶凳子的人，来保证作业面的稳固性。

二是使用大锤敲击接地线桩时，会产生铁屑，易造成铁屑飞溅伤人事故，尤其当接地线桩刚开始钉入地下时，人员头部距离铁屑飞溅部位最近，风险最高。

三是为了防止接地线桩在敲击作业中发生偏移，需要有人始终将其扶正，又增加了一个作业人员。当前钻井生产一线岗位人员本就不多，只这一项作业就占用了至少三个作业人员，而现场还要同时完成其他作业，势必会造成人力资源紧张。

四是如果长时间用大锤直接敲击接地线桩上端面，易造成接地线桩本体受损。因此，我们设计发明了这个接地线桩辅助敲击工具。

2.设计思路及操作方法

2.1设计思路

设计一个类似于链钳一样的管状工具。这个管状工具工作原理和电工攀爬电线杆时穿的登高助理器十分相似。当然，它所形成的用于卡紧接地线桩的内径要小的多，它的本体呈螺旋状，在螺旋的内壁设计一些类似卡瓦牙的摩擦块，只要将这个工具调整一定角度，就可以轻松将其一端卡在圆柱状的接地线桩上，这个螺旋状的卡紧装置几乎可以均匀包绕在接地线桩的四周，这样设计的目的就是为了增大接触面积，进一步增加摩擦力，降低敲击过程产生的冲击力，从而避免发生下滑。

在接地线桩辅助敲击工具的顶部，连接着一个半圆柱状的实心圆钢，我们把它叫敲击头，敲击头是和大锤直接接触的部位，因此用料更粗更厚实。另一端连接一根1—1.5m长的手柄，这个手柄相当于一根杠杆，通过按压手柄使得卡紧部分紧紧将接地线桩包紧。手柄还可防止接地线桩转动或偏移。同时，作业人员根据需要，可随意调整敲击工具的高度。

开始将接地线桩钉入地面时，需要一人配合扶着接地线桩，另一人对其顶部端面进行敲击。这样既不安全也不便于操作，同时还多占了一个人。为了解决这个问题，我们又设计了一个用于支撑接地线桩的立体梯形支架，作为接地线桩的辅助装置，它的结构是通过四根金属材料，将上小下大两个正方形组合成一个高度0.5m的立体梯形。因在立体梯形支架下平面的正方形四周，均匀焊接了几个锚定点。因此可以助力立体梯形支架抓牢地面，增加了其稳定性。在两个正方形的同心位置设计一个圆形通孔，通孔可以使用一整根钢管制作，但要考虑梯形支架整体重量，所以选材很重要。使用这个辅助装置，可以节省一个作业人员。

2.2操作方法

首先将接地线桩从上向下插入梯形立体支架中间的上下通孔内，并确保将接地线桩垂直固定在地面上保证其平稳。立体梯形支架的圆形通孔直径，略大于接地线桩外径。将辅助敲击工具卡在合适的位置上，一人扶着手柄，另一人就可使用大锤完成敲击，伴随着接地线桩插入地下的深度增加，可以根据需要随时调整敲击头的高度，直到将接地线桩钉入地下合适的位置，即可完成该项作业。

结语

综上，随着石油钻井行业不断发展，行业竞争日渐激烈，各企业都提倡安全高效的作业方式，因此，为适应高速快节奏的发展趋势，必须加快创新步伐，只有不断更新思想、拓宽思路，不断改进更高效的作业工具和方法，才能为企业高效快速发展添砖加瓦。接地线桩辅助敲击工具的发明不仅仅只是为了方便快捷、降低作业风险，同时它也提高了工作效率，节省了作业时间，进一步为企业增加了效益。

参考文献：

[1]林少伟， 晏超颖， 邱泽鹏，等. 一种接地线快速装拆辅助工具的研制[J]. 机电信息， 2019（9）：2.