新型井場安全衛士－－鉆井井場接地網
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[時間:2009-05-21 石油與裝備 關注度:0]
摘要:□蔡軍東營市子豪石油機械有限公司
王軍智王永春川慶鉆探國際工程公司烏茲別克項目部
隨著電動鉆機的廣泛使用，人們對鉆井井場電器設備接地的認識在不斷深化，越來越重視井場的接地問題。電動鉆機的電器設備和設施的種類以及數量遠比機械鉆機...
□蔡軍/東營市子豪石油機械有限公司
王軍智王永春/川慶鉆探國際工程公司烏茲別克項目部
隨著電動鉆機的廣泛使用，人們對鉆井井場電器設備接地的認識在不斷深化，越來越重視井場的接地問題。電動鉆機的電器設備和設施的種類以及數量遠比機械鉆機多，并且分布廣泛。為了確保鉆井井場電器設備有一個安全環境，要求接地方式必須創新和發展。由于石油鉆井作業的特殊性，面對不同的電器設備，接地的要求多種多樣，接地問題顯得極為復雜，以往的經驗，將某一個電器設備直接獨立接地的做法，已經很難從整體上達到現場所有電器設備的接地要求了。而創建新的接地模式??井場接地網，就能系統地解決井場上整個電器設備的接地問題。
消除井場安全隱患
預防觸電
當井場電器設備的絕緣體損壞時，設備的金屬外殼會出現漏電，對人體有觸電的危險。接地保護的基本原理是限制漏電設備對地電壓使其不超過某一安全范圍。
抑制電磁干擾
井場電器設備產生的電磁干擾，尤其是大型可控硅整流設備（如SCR房）和變頻設備（如VFD房），大型牽引電機，變壓器、動力電纜等，它們在運行過程中對外產生強大的電磁波，嚴重干擾著周圍其它電子設備的正常工作，在附近的金屬導體上感應出很高的電壓，妨礙人員的工作，甚至還危及人員的生命安全。此外，電磁輻射還悄悄地危害著現場工作人員的健康，又往往被人忽視。
消除靜電
物體間摩擦，表面會產生靜電，在干燥沙漠地區，風沙吹到設備表面也會產生大量靜電。靜電容易損壞電器設備中的電子元件，井場的油氣區遇到靜電，還容易引發爆炸、火災，等事故。
預防雷電
一般雷電會對鉆井井場人員和油氣區構成威脅，通常會引起爆炸，著火，還會對靈敏電子的器件（采集與處理板卡、網絡組件、變送器等）造成嚴重傷害。
保障電力系統正常運行
在工業電網發達的國家和地區，油氣田上都建有密集的工業供電網，電動鉆機全靠大型電力變壓器供電，為了保障電力系統正常運行，變壓器的中性點必須接地。
一個良好的接地體系能為安全生產帶來很多好處，能達到許多意想不到的效果。
現場使用五要點
一，大面積接地是指盡可能使金屬設備底面與大地表面充分接觸，接觸面越大越好，埋入大地中接地體的面積盡可能大，如放置在井場的營房、電纜槽、泥漿灌和水罐等設備，使其金屬底面與大地的接觸面積盡可能的大。二，井場設備上預備的接地點不能太少，接地體上預留的接地點也不能太少，不能只依靠唯一的接地連接點，接地效果和可靠性與接地點的數量和位置有關。三應重視自然接地。自然接地是指設備的金屬外殼與大地緊密接觸而構成的接地，自然接地作為井場接地系統的一種重要措施。四，接地線中的干擾電流含有大量高頻分量，受“趨膚效應”的影響，因此，接地線不能太細，而且盡可能縮短，使其高頻阻抗減到最小，不宜形成輻射天線，干擾其他設備。五，工頻環形接地，高頻放射形接地。環形接地主要解決的是井場工頻安全用電問題，放射形接地主要解決的是井場高頻電磁干擾問題。環形接地和放射形接地是相互聯系的，既共享接地資源，又不相互干擾。
井場接地網是指各種電器設備和設施接地系統的統稱，不是指某一個或幾個電器設備和設施孤立接地，因此，我們在設計井場接地方案中，除了考慮每個電器設備的接地要求，還要兼顧井場所有電器設備。在現場應用中，要不斷調整接地方案，達到最佳效果。
井場接地網的應用
以長慶70106鉆井隊井場接地網的應用為例。井場接地線路做如下分布：井場接地網由放射形接地網和環形接地網兩大部分組成，其接地線路如圖1所示。
從井口主接地體引出四根接地線，組成一個放射形接地網，其中，第一根接地線直接接到SCR房，這是因為SCR房是井場的電力控制中心，是井場中最大的電磁干擾源。第二根接地線直接接到主電纜槽，主電纜槽內鋪設有泥漿泵、絞車、頂驅等大型設備的動力電纜，是井場中主要的電磁干擾源。第三根接地線直接接到井架底座，井架上裝有大型絞車牽引電機和頂驅等電動設備，也是井場中重要的干擾源，第四根接地線與井場環形接地網相連。
從主電纜槽引出多根接地線，又組成一個放射形接地網，它分別與頂驅隔離變壓器、井控房、頂驅控制房、固控電纜槽、1＃泥漿泵、2＃泥漿泵相接。
環形接地網是由鉗工房引出的環形接地線，經1＃－5＃發電機房、1＃和2＃柴油罐、泥漿罐區、套裝水罐、泥漿化驗室、工程值班室、辦公室、1＃和2＃材料房等，最后又回到了鉗工房，構成了井場接地線的閉合回路。
接地體
接地體分為主接地體和輔助接地體。方井中的導管或表層套管是井場接地網的主接地體，其深入大地數百米，大面積與地層深處低電阻率土壤良好接觸，接地電阻值最低可達到0.1歐姆，接地效果極佳。接地端子直接焊在導管或表層套管上。井場其它埋入地下的接地體作為輔助接地體，它們由Φ20-30毫米，長1000-1500米的圓形鋼管制成。
接線
從主接地體引出的四根接地線采用70平方毫米的銅線，主電纜槽與頂驅隔離變壓器、井控房、頂驅控制房、固控電纜槽、1＃泥漿泵、2＃泥漿泵相聯的接地線和井場環形接地線均采用50平方毫米的銅線。套裝水罐、泥漿化驗室、工程值班房，四頂辦公室、兩頂材料房、鉗工房和柴油罐區都有獨自的輔助接地裝置，它們除了和設備相聯外，還和井場環形接地網相聯，營房與輔助接地體之間的接地線采用35平方毫米軟銅線。
井場接地網的管理和維護
每天對井場接地線路進行巡視，發現問題及時處理，保證接地網完好無損。每周使用接地電阻檢測儀對井場的每一個接地點進行接地電阻測量，對于接地電阻值高于4歐姆的接地點要找出原因，及時整改，記錄測量結果，掌握井場接地電阻的變化規律。天氣干燥時，要定期在接地體周圍澆水，防止接地電阻值大幅度上升。
接地電阻檢測儀
現場常用接地電阻檢測儀有ZC－8型接地電阻表（國產機械式），其測量范圍為0.01歐姆~100歐姆，KYORITSU4102（日本共立電子式）其測量范圍為0.2歐姆~1000歐姆。
接地效果
上述井場接地網在烏茲別克斯坦庫克杜馬拉克油田鉆井中運行了多年，效果良好，即使在長期干旱無雨的夏季，井場接地電阻值最高也沒有超過1歐姆，井場接地電阻值長期保持在0.5歐姆以下，最小可達到0.1歐姆。經烏茲別克斯坦國家安全防噴委員會多次現場檢測，井場接地電阻值遠遠低于4歐姆的規定，其接地方案已經成為烏茲別克斯坦國家安全防噴委員會對中國長慶70106鉆井隊接地工程驗收的標準。
目前，電動鉆機的生產廠家還沒有給用戶提供一個系統的接地方案，往往只是針對某一電器設備提出孤立接地方法。在電動鉆機的實際應用中，面臨大量不同種類的電器設備，包括營房這類非生產設備的接地，如何共享井場接地資源，以最低的成本，達到最佳的接地效果呢？本文是我們多年來對電動鉆機如何系統地、有效地在接地的問題上不斷探索與實踐的結果，希望能起到拋磚引玉的作用，讓電動鉆機的生產廠家和用戶都能客觀地、科學地重視鉆井井場的系統接地問題，并制定和規范電動鉆機井場系統接地的標準，以圖1 70106隊井場接地線路分布圖此推動石油鉆井事業向縱深發展。
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