2010防雷安全技術(shù)科研立項(xiàng)總結(jié)報(bào)告

長(zhǎng)城鉆探工程有限公司安全科技項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告項(xiàng)目名稱：南美區(qū)石油鉆井設(shè)備防雷安全技術(shù)負(fù)責(zé)單位：長(zhǎng)城鉆探委內(nèi)瑞拉項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：起止年限：2010.4-2010.12目錄1. 項(xiàng)目介紹 32. 生產(chǎn)現(xiàn)狀 43. 研究主要內(nèi)容 54. 項(xiàng)目具體實(shí)施 75. 效果分析 9項(xiàng)目介紹通過(guò)對(duì)雷電特點(diǎn)的分析，參考相關(guān)的防雷技術(shù)規(guī)范，結(jié)合石油井場(chǎng)的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)實(shí)踐論證總結(jié)出適應(yīng)南美作業(yè)環(huán)境中石油井場(chǎng)的防雷與接地規(guī)范，提供了防雷產(chǎn)品的選型及施工注意事項(xiàng)，這樣就使得鉆井現(xiàn)場(chǎng)的防雷工作在南美地域環(huán)境區(qū)塊有了一套規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)程序，保障了安全生產(chǎn)的進(jìn)行。首先讓我們認(rèn)識(shí)一下雷電的分類及原理特點(diǎn)根據(jù)雷電產(chǎn)生和危害的不同，雷電主要分為直擊雷和感應(yīng)雷和球形雷等。直擊雷聲光并發(fā)，電閃雷鳴；在南美自然環(huán)境中這種雷最為常見(jiàn)。感應(yīng)雷則悄然發(fā)生，不易察覺(jué)，但是是基本避雷防護(hù)中很重要的一部分。球形雷比較少見(jiàn)。直擊雷是帶電云層與建筑物、大地之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機(jī)械力等一系列的破壞作用。感應(yīng)雷也稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)過(guò)電壓，它分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。靜電感應(yīng)雷是由于帶電積云接近地面，特別是在導(dǎo)電凸出物頂部易感應(yīng)出大量電荷引起的。它將產(chǎn)生很高的電位。電磁感應(yīng)雷是由于雷電放電時(shí)，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)磁場(chǎng)引起的。這種迅速變化的磁場(chǎng)能在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)雷引起的電磁能量若不及時(shí)泄入地下，可能產(chǎn)生放電火花，引起火災(zāi)、爆炸或造成觸電事故。其次雷電有以下的主要特點(diǎn)：一．瞬間沖擊電流大。其電流高達(dá)幾萬(wàn)-幾十萬(wàn)安培（平均電流3萬(wàn)安培）；二．放電時(shí)間短。整個(gè)過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)60微秒；一般雷擊分為三個(gè)階段，即先導(dǎo)放電、主放電、余光放電。三．頻率高。雷電流變化梯度大，有的可達(dá)10千安/微秒；四．沖擊電壓高，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，其感應(yīng)電壓可高達(dá)上億伏。關(guān)于防雷建筑物的分類及采取的措施如下所述：建筑物按其火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)性、人身傷亡的危險(xiǎn)性、政治經(jīng)濟(jì)價(jià)值分為三類。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，井場(chǎng)儲(chǔ)油罐應(yīng)該屬于一類防雷建筑物，井架等其他設(shè)備屬于三類防雷建筑物。防直擊雷主要措施應(yīng)有接閃器（避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)）、均壓環(huán)、引下線、接地體、等電位等。感應(yīng)雷的防護(hù)，除要有良好的接地和布線系統(tǒng)（安全距離）外，還要按防護(hù)設(shè)備的不同情況（電源線、信號(hào)線、通信線、饋線等）安裝相應(yīng)避雷器（電源防雷器、信號(hào)防雷器等）以及采取屏蔽措施?，F(xiàn)代防雷的技術(shù)原則是強(qiáng)調(diào)全方位防護(hù)，多層設(shè)防，綜合采用接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術(shù)措施，把防雷作為一個(gè)系統(tǒng)工程來(lái)設(shè)計(jì)。生產(chǎn)現(xiàn)狀對(duì)于石油鉆采行業(yè)來(lái)講，由于矗立的井架的緣故，最容易引發(fā)雷擊事故；加之儲(chǔ)油罐等安全等級(jí)較高設(shè)備的存在，井場(chǎng)防雷工作就顯得尤為重要，特別是在象南美這種熱帶雨林氣候的地方，雷雨天氣可以達(dá)到半年。在以往的生產(chǎn)過(guò)程中，雖然沒(méi)有發(fā)生大的雷擊傷人或者爆炸事故，但是每年都有不少井隊(duì)的設(shè)備遭到了雷擊的破壞，損壞了大量的電子設(shè)備及裝置，對(duì)安全生產(chǎn)造成了很大潛在的威脅。例如委內(nèi)瑞拉GW182隊(duì)、GW106隊(duì)、GW108隊(duì)、GW189等隊(duì)都曾經(jīng)發(fā)生過(guò)雷擊事件，造成了電控房控制模塊，司鉆房視頻監(jiān)視系統(tǒng)，營(yíng)房電腦設(shè)備等的損壞。目前大多數(shù)井隊(duì)的防雷工作存在很多盲目的問(wèn)題，沒(méi)有適合地域性嚴(yán)格的措施，有的井隊(duì)僅僅在油罐區(qū)安裝了避雷針，而且避雷針的避雷半徑和接地電阻都不在規(guī)定要求內(nèi)，多數(shù)隊(duì)伍井架都沒(méi)有安裝避雷針，在避雷針的安裝維護(hù)方面也存在很多不規(guī)范的現(xiàn)象。因此，有必要就井隊(duì)避雷做深入研討，制定一套規(guī)范的操作規(guī)程，以更好的推進(jìn)井隊(duì)安全工作。雷擊事件的危害不僅損害了設(shè)備也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的安全帶來(lái)了威脅，所以我們要把井場(chǎng)避雷作為一個(gè)系統(tǒng)工程來(lái)做，才能保證安全生產(chǎn)，同時(shí)提高工作人員對(duì)于雷擊防護(hù)的知識(shí)學(xué)習(xí)，保護(hù)自己，保護(hù)公共財(cái)產(chǎn)安全。研究主要內(nèi)容此次立項(xiàng)主要是結(jié)合南美氣候環(huán)境和工作環(huán)境，對(duì)井場(chǎng)的防雷中避雷針的選擇和接地連接的要求做了詳盡研究。避雷針的選擇和安裝位置通過(guò)計(jì)算可以得到合理的保護(hù)范圍，接地的要求可以安全地將雷電瀉入大地。達(dá)到設(shè)備和人員安全。一．由于高聳的井架是全井場(chǎng)的制高點(diǎn)，在井架頂端安裝高性能的避雷針很重要，經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算保護(hù)范圍，能覆蓋大部分井場(chǎng)設(shè)備和生活區(qū)為宜，同時(shí)在高危險(xiǎn)區(qū)域安裝避雷針，進(jìn)行重復(fù)避雷。所以避雷針的選擇尤為關(guān)鍵。避雷針?lè)譃槌Ｒ?guī)避雷針、提前預(yù)放電避雷針和特殊避雷針。常規(guī)避雷針可采用直徑25mm或40mm的鍍鋅鋼管制作，長(zhǎng)度1-2米。我們采用的避雷針是法國(guó)杜爾-梅森自主研發(fā)的“Satelit+ESE2500-XL”提前預(yù)放電避雷針。“satelit+”避雷針在傳統(tǒng)避雷針的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)主動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)脈沖變壓器和振蕩器的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了向避雷針針尖發(fā)射高壓信號(hào)的技術(shù)，產(chǎn)生大量的電離子，這種功能使“satelit+”發(fā)出的上行先導(dǎo)提前至遠(yuǎn)離避雷針數(shù)十米甚至上百米處與來(lái)自雷云的下行先導(dǎo)接閃，從而擴(kuò)大了避雷針的保護(hù)范圍。具體原理如圖所示：它具有的特點(diǎn)是：（1）在同等高度下，“satelit+”比普通避雷針保護(hù)范圍大。（2）由于上行先導(dǎo)和下行先導(dǎo)的會(huì)合點(diǎn)遠(yuǎn)離針尖，因此可有效降低雷閃電流幅值。（3）雙重動(dòng)作，落雷更準(zhǔn)確，減小了雷擊點(diǎn)落于非避雷針體的概率。二．根據(jù)防雷接地電阻不得大于10Ω的國(guó)家規(guī)范要求，可以設(shè)置獨(dú)立的接地坑，接地極就地取材。由于土壤電阻率的原因調(diào)整接地電阻（可采用接地坑澆灌鹽水等辦法解決），同時(shí)可以分布連接多個(gè)接地極，使得接地電阻達(dá)到十歐姆或者更小。才能保證雷電釋放電流安全泄入大地。項(xiàng)目具體實(shí)施1、材料準(zhǔn)備：名稱規(guī)格數(shù)量接地線Bv25銅線100米接地極2m/根（銅包鋼接地極）6根接地卡子純銅線卡子6個(gè)避雷針Satelit+ESE2500-XL2個(gè)接地電阻檢測(cè)儀16415（鉗形檢測(cè)法）1塊接地電阻檢測(cè)儀2輔助接地極檢測(cè)法1塊工業(yè)鹽3袋2、施工方法及注意事項(xiàng)一個(gè)避雷針應(yīng)該安裝到井架的最高點(diǎn)，另外一個(gè)避雷針安裝在油罐區(qū)制高點(diǎn)，進(jìn)行二次危險(xiǎn)區(qū)防護(hù)。安裝高度大于最高安全防護(hù)點(diǎn)2.5米。避雷針安裝不管是底座焊接還是螺栓固定，必須相當(dāng)可靠。有必要在避雷針絕緣子下方再連接上安全鏈。避雷下引線與避雷針連接良好并通過(guò)單獨(dú)的線路直接連接到井場(chǎng)的接地總點(diǎn)上，不要單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，也不要通過(guò)其他接地線路串聯(lián)到井場(chǎng)的接地總點(diǎn)上去。接地電阻要經(jīng)常測(cè)量，接地電阻小于10歐姆為正常，現(xiàn)場(chǎng)要配備接地電阻儀用以檢測(cè)。（1）目前委內(nèi)瑞拉各井隊(duì)井場(chǎng)設(shè)備井場(chǎng)設(shè)備都要進(jìn)行接地連接，這樣就提高了接地面積，從而降低了接地電阻。但是還要經(jīng)常檢查整改，以達(dá)到設(shè)備整體接地的要求；（2）井場(chǎng)中根據(jù)實(shí)際在安全位置建立多個(gè)接地坑，一個(gè)接地坑中可以設(shè)置一個(gè)到三個(gè)接地樁，設(shè)備連接完成后根據(jù)土壤條件，通過(guò)澆灌鹽水或者加草木灰的方法將接地電阻降到最低安全值。（3）引下線采用圓鋼時(shí)，其直徑不應(yīng)小于12mm;采用扁鋼時(shí)，其截面不應(yīng)小100mm，厚度不應(yīng)小于4mm。為便于搬家，引下線在井架分段處可用螺栓可靠連接，引下線到鉆臺(tái)面后，用不小于25的銅芯電纜連接到接地極。安裝好的避雷針和接地裝置如下圖所示：效果分析該安全科研項(xiàng)目實(shí)施以后，取得了很好的效果，半年來(lái)的雷雨季節(jié)中再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)雷擊事故，徹底保證了設(shè)備、生產(chǎn)的安全進(jìn)行。參照防雷安全的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合井場(chǎng)實(shí)際情況，在完成立項(xiàng)后通過(guò)實(shí)驗(yàn)和方案論證實(shí)施，總結(jié)出在南美區(qū)域環(huán)境中石油鉆井防雷技術(shù)規(guī)范要求。以供該地域的各個(gè)井隊(duì)采用和借鑒。1.1井場(chǎng)內(nèi)主要金屬構(gòu)件應(yīng)具有可靠防雷接地通道，確保雷電能量的泄放。1.2石油井場(chǎng)主要金屬構(gòu)件及電氣設(shè)備外殼應(yīng)通過(guò)總等電位連接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠接地，重復(fù)接地體接地電阻不大于10Ω?？偟入娢贿B接母線，應(yīng)采取不小于25平方毫米銅芯電纜，總長(zhǎng)度不大于150m?？偟入娢贿B接母線應(yīng)直接接至接地坑接地樁。1.3為保證接地電阻達(dá)到10Ω以下，接地極銅扦子不得小于2米，每個(gè)接地坑可設(shè)置三根接地極或者更多。為降低接地電阻，接地坑必須經(jīng)常性撒鹽（或者添加其他降阻劑）和澆水。2、主機(jī)2.1主機(jī)井架為井場(chǎng)最高點(diǎn)，應(yīng)在天車頂安裝避雷針，避雷針的保護(hù)范圍應(yīng)按照滾球法計(jì)算。避雷針必須有不小于25平方毫米的銅芯電纜或者鍍鋅鋼管、扁鋼做下引線，下引線接至獨(dú)立的接地極，整體接地電阻不得大于10Ω。2.2防爆區(qū)及其上方區(qū)域，應(yīng)盡量避免金屬構(gòu)件小間隙之間雷擊產(chǎn)生火花放電，如有小間隙，應(yīng)采取等電位連接措施。3、機(jī)房區(qū)3.1井場(chǎng)供電采用TN-C接地保護(hù)系統(tǒng)，變壓器中性點(diǎn)必須可靠接地。機(jī)房區(qū)應(yīng)單獨(dú)布置接地坑（接地極），以保證中性點(diǎn)接地良好。3.2發(fā)電機(jī)房體應(yīng)焊接地螺栓，房體應(yīng)連接至總等電位電纜。3.3電控房到鉆臺(tái)及司鉆房的電纜建議使用屏蔽電纜，屏蔽層可靠接地。3.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)及井場(chǎng)通訊系統(tǒng)必須使用屏蔽電纜，屏蔽層做到可靠接地。井架上安裝的云臺(tái)、攝像頭以及防爆電話、擴(kuò)音器等設(shè)施一律安裝在井架內(nèi)側(cè)。3.5頂驅(qū)電纜屏蔽層必須可靠接地，頂驅(qū)電控房房體應(yīng)連接至總等電位電纜。4、營(yíng)房區(qū)4.1營(yíng)房區(qū)應(yīng)布置等電位連接電纜，連接至獨(dú)立的接地極（接地坑）。每根等電位連接電纜不超過(guò)100米。如果生活區(qū)比較分散，可分段設(shè)置等電位電纜，重復(fù)接地。接地電阻不超過(guò)10Ω。4.2營(yíng)房區(qū)設(shè)施（包括營(yíng)房、生活水罐）都應(yīng)焊接地螺栓，房體應(yīng)連接至總等電位電纜。4.3天線設(shè)備的桿體用鍍鋅鋼管，桿體下端必須可靠連接至營(yíng)房區(qū)等電位連接電纜。5、維護(hù)5.1防雷裝置的維護(hù)分為周期性維護(hù)和日常性維護(hù)兩類。5.2周期性維護(hù)在每年雷雨季節(jié)到來(lái)之前，應(yīng)進(jìn)行一次全面檢測(cè)。5.3日常性維護(hù)應(yīng)每周至少檢查一次各處接地電阻，對(duì)不達(dá)標(biāo)者及時(shí)處理。5.