石油钻井现场正压式空气呼吸器的检测与管理探讨

张 超

（大庆油田钻探工程公司地质录井一公司地质研究中心，黑龙江 大庆 163000）

1 概述

石油钻井施工在油气田勘探与开发中发挥重要作用，通过钻开井眼，为发现评价油气层、后续完井作业及油气井生产打下基础。由于钻井井下情况复杂，存在异常高压层，当钻开高压地层后，地层中气体在压差作用下会返出地面，由于地层气体中可能含有硫化氢、二氧化硫等有毒有害气体，当发生井喷事故时，为了控制住井喷，井队人员不得不在危险情况下作业，有毒有害气体分布在井场，危及现场作业人员人身安全，可能会造成人员窒息、中毒等情况。2003 年发生的重庆开县重大硫化氢中毒事件，造成多人死亡，在社会上造成恶劣影响。经此事件后，油田加大了企业安全管理，防止硫化氢中毒事故的发生。出台了《含硫油气田H2S监测与人身安全防护规程》、《含H2S 的油气生产和天然气处理装置作业的推荐作法》等安全法规及操作规程，避免类似中毒事件的发生[1]。因此，在石油钻井施工现场，必须配备安全防护装置，正压式呼吸器就是钻井现场必备的安全防护这边，它能够在恶劣的气体条件下使用，防护效果好、性能优良、设备稳定，能够有效保护作业人员安全。在实际的使用过程中，由于正压式呼吸器气瓶属于高压气体，长时间储存气体会泄漏，导致气瓶内压力不足，使用时间变短。再者，长时间使用面罩可能会发生形变，与脸部贴合性变差，容易漏气。供气阀门及管线也容易老化出现漏气等情况[2]。因此，必须定期对正压呼吸器面罩、气瓶、供气阀门、管线等进行检定检测，并加强设备的管理及保养，确保设备状态良好，在出现危急情况时，能够有效保护施工作业人员人身安全，为处理井喷施工提供安全防护条件，为人员安全有序撤离提供了条件，保护钻井现场施工队伍人员人身安全。

2 正压式空气呼吸器日常管理常见问题

钻井现场由于条件恶劣，正压式空气呼吸器多因为管理不善，出现一些故障，主要表现在以下几方面：①正压式空气呼吸器气密性问题。由于长时间使用，正压式空气呼吸器出现配件老化、面罩变形、破损等情况，面罩密封性变差，与脸部贴合不严，出现漏气等情况[3]。这种问题的存在，会导致出现安全隐患，在有毒有害气体环境使用时，容易出现中毒情况；②减压阀泄漏问题。减压阀是在使用正压式空气呼吸器时，给气瓶减压的阀门，同时也可以给人体供应空气，保证人体正常呼吸，气瓶压力可以缓慢降至0.5MPa。减压阀处有橡胶圈，当减压阀出现泄漏，会影响正压式呼吸器整体的密封性，导致呼吸阻力增大；③供气阀出现问题。供气阀能够对减压阀的压力进行二次减压，然后通过面罩给人体供气。供气阀的密封圈容易老化，供气阀跟面罩匹配性不好，供气阀卡扣不严密等，这些问题的存在，会导致供气阀出现泄漏，会导致气密性变差。并且长时间使用，供气阀容易出现磨损，导致密封性不好；④面罩密封性不严。面罩是佩戴在人体面部，起到隔绝外界有毒有害气体，为使用者提供清洁空气。面罩在长期使用过程中，橡胶容易老化，出现破损、变形等情况，勒带容易断裂，导致面罩与人体面部贴合性变差。此外，面罩的呼吸阀长时间使用弹性变差，呼吸阀上附着有污垢，导致呼吸阻力变大等，这些情况都会影响正压式空气呼吸器的正常使用。

3 正压式空气呼吸器检测及维护

正压式空气呼吸器长时期使用后，要定期进行检查，确保设备状态良好。要检查气瓶使用时间是否超过设计年限，通常气瓶的设计使用年限15年，如果使用超过年限，要进行更换。正压式空气呼吸器检查内容较多，要从外观到各个部件，都要进行检查。

3.1 正压式呼吸器气瓶外观检查

正压式呼吸器气瓶是重要的组成部分，应该对气瓶外观进行检查，查看气瓶外观是否被腐蚀，气瓶上是否有裂缝，气瓶是否存在变形情况，是否存在其它外部损伤情况。查看气瓶阀门是否存在泄漏情况，螺纹是否存在变形等，只有气瓶外观合格，才可以进行充气等操作。新气瓶三年应该检测，或者气瓶出现腐蚀、裂纹及变形等情况，要及时送往有气瓶检测资质的单位进行检查，只有检查合格后才能进行充气。正压式空气呼吸器气瓶外观检查首先要查看是否存在损伤，例如是否存在划痕、磨损、撞击、结构损伤、化学腐蚀、热损伤等，根据损伤情况不同，分为三个不同损伤级别：①一级损伤。是指气瓶外部存在磨损，表面变粗糙，磨损深度小于0.25mm。气瓶表面存在划伤，划痕深度小于0.25mm。气瓶表面存在撞击，撞击面积小于50mm2。受到高温影响，气瓶出现热损伤；②二级损伤。气瓶表面存在磨损，磨损深度大于0.25mm，到达气瓶玻璃纤维层。气瓶存在划痕，划痕深度大于0.25mm，到达气瓶玻璃纤维层。撞击导致气瓶纤维层外露，纤维层未受到损伤。气瓶存在分层损伤，纤维层和金属内胆表面出现分离；③三级损伤。气瓶存在磨损，磨损程度超过二级磨损，纤维层出现损伤。气瓶存在划伤，划痕深度较大，到达纤维层，且划伤纤维层。气瓶存在撞击损伤，导致出现较大面积的分层，使得碳纤维层出露，导致出现变形。气瓶存在结构性损伤，气瓶内胆出现凹凸变形，瓶阀处出现变形。气瓶存在热损伤，局部出现凸起，气瓶发生变形。气瓶遭受化学腐蚀，腐蚀较为严重。

3.2 正压式空气呼吸器水压测试

正压式空气呼吸器气瓶属于高压设备，要求充气压力达到30MPa 以上。由于充气压力较高，为了保证气瓶安全，要进行压力测试，目的是测试气瓶强度，通常采用水压测试气瓶强度，在水压测试前，要对气瓶的瓶口进行检查，查看是否存在裂纹，密封圈老化要及时更换，如果气瓶口存在裂纹且裂纹较大，需要对气瓶进行更换，如果存在轻微划痕或者毛刺，可以进行修复处理。还要检查气瓶内部是否完好，采用内窥灯，查看气瓶内是否存在裂纹、凹坑或线性变形等，凹坑深度大于0.5mm，需要对气瓶进行报废处理。

只有经过检查合格的气瓶才能进行水压试验，通过逐步加压的方式，达到气瓶水压试验要求的最大压力（通常45MPa），并且保持压力在1min 左右，在此过程中，气瓶如果出现泄漏，就要进行报废处理。水压试验同时还测定气瓶容积弹性变量，当弹性变量超过气瓶极限弹性膨胀量时，气瓶应进行报废处理。气瓶如果经水压测试合格，要进行干燥处理，保证气瓶内部的干燥。

3.3 气瓶充气

气瓶经过外观检查合格、水压测试合格、烘干处理后，可以进行充气。在充气之前，要检查气瓶瓶阀的完整性，检查是否存在裂纹、缺口及螺纹是否存在问题等，如存在以上情况，要更换瓶阀。气瓶装上瓶阀后，可以进行充气，充气达到工作压力后，需要进行气密性试验，如果充气后的气瓶存在泄漏的情况，要更换密封圈或者瓶阀，重新安装后，再进行气瓶充气。

4 结束语

在钻井现场，正压式空气呼吸器是在紧急情况下使用的安全防护设备，是井场人员生命保障的重要防线。为了保证极端条件下正压式空气呼吸器能够发挥作用，必须保证安全防护设备状态良好。为此，要不断完善与提升正压式空气呼吸器检测手段，加强对正压式呼吸器的日常维护与管理，加强对正压式空气呼吸器的使用培训，确保在井场出现有毒有害气体泄漏时，正压式空气呼吸器能够有效保护现场作业人员安全，发挥安全防护设备的效用。