簡論修井機安裝使用中的風險防范與控制

李小鵬，張再生

（西部鉆探工程有限公司試油公司，新疆 克拉瑪依 834000）

引言

修井機和通井機是井下作業施工中最常用的設備。操作不當、設備老化、設備缺陷和安全隱患不能及時消除，都會造成設備毀壞或人身傷亡［1］。正確無誤的安裝和操作，細致全面的檢查，定期進行設備保養維護，是進行安全作業的基礎和前提。XJ750修井機功能全面，結構合理、移運方便，應用普遍，下面以此為例，淺談修井機安裝、調試及作業的操作程序和規范，探討風險的防范和控制措施。

1 修井機安裝與調試

1.1 井場面積及基礎要求

修井機作業時對井場面積與安裝基礎均有要求。XJ750修井機及繃繩地錨要求面積不小于60×60m，考慮到其他輔助設施的擺放和配合車輛出入通道，要求井場面積不小于80×80m。

井場必須壓實平整，排水良好。修井機地基應略高于四周地面，并開挖排水溝，防止井場雨后積水，必要時應打水泥地坪。沙漠地區地錨的抗拔力有限，應使用繃繩基墩，每個繃繩基墩必須挖定位坑或打雙定位樁。地錨或繃繩基墩附近應設置警戒帶或隔離帶，防止施工車輛在繃繩和井架中間通行時，拖掛繃繩導致井架被拉變形或拉翻［2］。任何吊裝作業都應有人監護，防止吊臂拖掛井架繃繩。

1.2 鉆臺及底座安裝、修井機就位

鉆臺、井架底座、修井機底座依次擺放在選定位置，使轉盤中心與井口對中。主吊車吊起鉆臺，輔助吊車安裝斜支柱。修井機倒車上底座，并控制好左右后液壓支腿與井口中心的距離。修井機就位后將發動機熄火，動力由底盤切換至臺上，然后再次啟動發動機，掛合主油泵，用液壓支腿升高車架并調整水平，確保輪胎和液壓支腿同時受力，鎖緊液壓支腿，旋出井架支腿，調整鎖緊。然后安裝修井機及井架與底座間的拉筋，安裝登車梯子及護欄，安裝車架兩側走道和防護欄，及時插好各定位鎖銷。同時，將井架繃繩從掛鉤內移出，按前后分別理順，將助爬差速器掛鉤或牽引繩固定在井架下體爬梯的最底部。

1.3 設備檢查和調試

設備檢查和調試關系到設備安裝和運轉安全，關系井場工作人員人身安危，應當由當班司鉆專職負責，統一調度，逐項檢查測試。

1）檢查修井機燃油量；檢查駕駛室換擋閥處于空擋位置。

2）檢查發動機及傳動系統，確保各部位工作可靠，連接緊固。

3）檢查液壓油箱油面；檢查液壓管路及接頭有無滲漏，排除液壓系統氣體，檢查液壓系統壓力；檢查液壓手柄及閥件，確保動作靈活正確。

4）檢查氣路有無滲漏，氣壓是否正常；檢查氣路手柄和閥件，各部動作準確無誤。

5）檢查主滾筒制動機構，確保調整正確，制動有效；檢查輔助剎車機構。

6）檢查井架本體及附件，有無裂紋或變形；清理井架異物；檢查并潤滑天車滑輪組；檢查扶正器及彈簧；檢查井架防風繃繩及負荷繃繩。

7）復核修井機液壓支腿和井架支腿及鎖帽，確保支撐穩固，鎖緊到位。

1.4 井架起升

人員分工：技術干部全面指揮井架起升，并觀察扶正器和承載塊是否就位。主司鉆操作液壓手柄起升井架，副司鉆操作低位剎把和液壓絞車，修井機左右車臺各安排一人，觀察鋼絲繩有無干涉，左右地面各安排一人，隨時整理鋼絲繩。

起升時，掛合液壓油泵，排除油缸內氣體，松開剎把，操作液壓手柄和閥件緩慢平穩升起井架，在0～30°范圍內，至少3次起升井架下體，井架下體應能在30°位置處靜止，無自由下落現象，各管路應無滲漏。注意井架升起過程中，起升油缸壓力表壓力不得超過12 MPa。起升油缸伸出順序為一級活塞、二級活塞、三級活塞，若伸出順序有誤，將引起重大事故，應立即落下井架，檢查排除故障后方可繼續起升操作。井架起放過程中隨時觀察有無掛、拉現象，有無異響。井架下體起升到位后，旋轉固定螺桿，拉緊井架下體繃繩［3］。安裝高位剎把轉換為高位操作，安裝鉆臺爬梯及護欄。

起升井架上體前，排除伸縮液缸內空氣，然后由主司鉆操作手柄起升井架上體，副司鉆操作主滾筒剎把，使游車大鉤靠近鉆臺面。此過程中，伸縮缸應無竄動爬行現象，否則應重復排氣。同時應密切觀察扶正器，如扶正器不能扶正伸縮液缸，可能引起伸縮液缸彎曲變形。待井架上體起升到位后，仔細觀察直至承載塊伸出，座穩井架上體。下放游車，檢查游車、轉盤、井口是否三點一線，若偏差值大于40mm，則需要重新放松下體繃繩，利用液壓支腿和調節絲杠調整井架傾角。最后安裝調整防風繃繩和負荷繃繩，井架工爬上井架穿好安全銷并接通井架照明電路。若長期作業，應在液壓油缸和支腿表面涂抹防護油脂，并安裝防塵罩。

1.5 井架放倒和修井機回收

操作順序與起升相反，安全平穩地放落井架是鉆機操作的重要環節之一，操作具有一定的風險性，應特別引起司鉆注意，放落井架必須嚴格遵循規程和注意事項。

設備收機拆卸程序：放倒井架，鎖緊井架上下體鎖緊掛鉤，收主副繃繩并逐根理順掛在兩側的掛鉤內，拆除鉆臺與載車連接爬梯，收載車踏板及護欄，收回支腿油缸和井架底座支腿，切換液壓動力，修井機由作業狀態轉換至行駛狀態，檢查修井機底盤制動系統，轉向系統和電路系統，修井機駛離底座，回收鉆臺及底座。

1.6 重要風險防控

1）井架落物，應認真檢查排除。

2）起升井架時鋼絲繩與附件干涉，可能造成鋼絲繩變形或附件損壞，必須密切觀察。

3）起升液缸缸筒有臺階或活塞變形，表現為起升液缸活塞伸出順序有誤，應立即終止起升井架，檢查液缸。

4）液壓系統有空氣，表現為井架下體自由下落或井架上體竄動，應重新排除液缸內的空氣。

5）井架起升時滾筒剎把剎緊或放松配合不當，可能引起游車砸井口，應注意配合。

6）在井架豎起狀態下，調整液壓支腿對正天車滑輪組、轉盤和井口時，可能造成井架、井架支腿、車架、載車液壓支腿變形。只有鉆臺和底座正確就位、修井機準確擺放，才可最大限度地減小偏差。最安全的做法是放倒井架，然后調整絲杠和井架支腿。

2 作業操作程序及規范

2.1 司鉆控制儀表和閥件及開關

司鉆在鉆臺面，通過控制司控箱和液壓多聯閥，通過氣動或液壓方式，實現對修井機各部位的控制，也可通過技術措施，實現對防噴器遠程控制臺、泥漿泵、分離器等的控制。壓縮空氣是最重要的控制介質。發動機驅動空壓機，供應壓縮空氣。壓縮空氣經除塵、干燥、防凍、添加潤滑劑等多重處理，進入貯氣筒，供底盤行車及車上作業使用。冬季或低溫條件下作業時，干燥器工作不良或失效、防凍劑添加量不足，容易造成管線及閥件凍堵，影響作業安全。各閥件密封失效、卡滯，會造成控制目標的偏差和不能實現，甚至引發事故。

2.2 提升系統操作

提升系統由絞車、天車滑輪組、游車大鉤、提升鋼絲繩等組成，主要功能是完成起下鉆具、鉆進送鉆等工作。指重表實時顯示鉆具噸位，是司鉆的眼睛。機械防碰天車裝置或電子防碰天車裝置可以有效防止因司鉆失誤和走神釀成碰天車事故。

2.2.1 作業前的重點檢查事項

1）檢查天車和游車滑輪組?；啽仨氜D動靈活，當轉動任一滑輪時，相鄰滑輪不得隨之轉動?；啈獰o徑向跳動或軸向擺動，輪槽無嚴重磨損或偏磨?；喗M各固定螺栓齊全無松動。天車滑輪組防跳槽檔桿應齊全完好。

2）調整機械防碰天車和電子防碰天車裝置，空游車試提觸發防碰裝置，檢驗防碰裝置的有效性。

3）檢查調整指重表，確保指重表與游動系統繩系匹配，調整正確。

4）檢查提升鋼絲繩。

2.2.2 操作規范

1）變速箱擋位選擇：起下鉆時，應根據大鉤負荷合理選擇變速箱擋位和起升速度，換擋時，大鉤應無負荷，發動機怠速運轉。當大鉤的負荷偏小時，對應提升速度偏大。正常作業中1擋用于處理井下事故，5擋用于提升空鉤，2、3、4 擋為提升工作擋。

2）發動機油門控制：油門的開度大小控制修井機發動機轉速的快慢，最終控制大鉤提升速度的快慢。用主滾筒組合閥控制發動機油門時，應平穩加速，不得粗暴猛轟油門，防止損壞發動機和離合器。

3）剎把規范操作：同時協調發動機油門和主滾筒組合閥，使起鉆動作平穩。起鉆時，左手向上推動主滾筒組合閥，結合主滾筒離合器，右腳平穩踩下油門踏板，逐步提高發動機轉速，同時右手適時放松剎把，油車大鉤緩慢上升，當大鉤緩沖彈簧被壓縮后，加大油門，控制發動機轉速1 200～1 800r／min，大鉤上升到止點前，應降低上升速度，作好剎車準備。剎車時，左手控制滾筒組合閥手柄回中位，右腳平穩抬起油門踏板，鉆柱接頭過轉盤時要點剎，單根余3～4m 時，減慢下放速度，右手適時逐步壓緊剎把，使吊卡平穩坐落在轉盤上，大鉤緩慢停止。

2.2.3 安全注意事項

1）作業時應集中精力，操作平穩，嚴謹猛提、猛放、猛剎、猛頓。

2）當大鉤旋重達300kN 以上時，應使用輔助剎車降低大鉤下行速度，減少主滾筒剎帶塊磨損速率。

3）主滾筒和輔助剎車循環冷卻系統應正常工作，水壓和水溫均要符合技術要求。防止滾筒剎車轂過熱龜裂和變形，避免損壞輔助剎車。

3 旋轉系統規范操作

旋轉系統主要包括水龍頭和轉盤兩大部分，作用是在鉆具不斷進給和注入鉆井液的條件下，保證鉆具的正常旋轉。水龍頭在鉆進時，懸掛并承受鉆柱的全部重量，將旋轉的鉆柱與不旋轉的油車大鉤、水龍帶連接起來，構成鉆井液循環通道。轉盤在旋轉鉆井中傳遞扭矩，帶動鉆具旋轉鉆進。在起下鉆過程中，懸持鉆具，在井下動力鉆井中，承受螺桿鉆具的反向扭矩，在處理井下事故中，用于倒扣、套銑等作業。日常使用注意事項如下：

1）轉盤傳動箱掛合：應脫開轉盤定位銷，傳動箱輸入傳動軸必須完全停止轉動，防止損壞分動齒輪。

2）切換轉盤正反轉：切換時，正反轉齒輪箱輸入傳動軸必須完全停止轉動，防止損壞正反轉齒輪。不得使用變速箱的倒擋實現轉盤的反轉。

3）變速箱擋位選擇：應根據大鉤負荷合理選擇變速箱和轉盤速度，在提高作業效率的同時，確保設備安全運轉。換擋時，轉盤應無負荷，發動機怠速運轉。

4）轉盤轉速控制：使用手油門手輪調壓閥，精確調整發動機轉速，實現準確控制轉盤轉速。

5）轉盤組合閥操作用于控制轉盤離合器及轉盤剎車。中位為空擋，離合器和剎車均脫離，轉盤成自由狀態。手柄向上旋轉10°時離合器接合，繼續向上旋轉增加手柄開度，逐漸加大控制氣體壓力，增加離合器接合扭矩，使轉盤旋轉并柔和起動。手柄向下方旋轉，控制剎車工作。旋轉10°剎車離合器結合，繼續向下旋轉增加手柄開度，使剎車制動力逐漸加大，將轉盤剎緊，防止反轉。

井下作業是高風險行業，施工中必須嚴格持證上崗制度，嚴格按照操作規程操作，不斷提高操作者的職業技能。同時，必須定期對設備進行安全檢查和養護，才能有效預防事故發生。

［1］尹永晶，楊漢立.石油修井機［M］.北京：石油工業出版社，2003.

［2］張登科，葉義成.石化設備檢修作業中的不安全因素及應對措施［J］.石油和化工設備，2010（4）：135－137.

［3］姜延峰.淺談石油鉆井提升系統設備的安全技術要求［J］.中國科技縱橫，2012（15）：161.