康云华;唐文;沈军利;赖晨晨;何步元
【摘 要】天车被冲撞是钻机的重大事故之一.文中重点对钻井过程中如何正确运用三种天车防碰技术和设备进行了详细论述,对各防碰技术特点和注意事项进行了阐述并举例分析,对今后钻机操作中天车防碰方面具有良好的借鉴和参考价值.
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2016(000)011
【总页数】2页(P194-195)
【关键词】天车防碰;技术特点;注意事项;举例分析;处理措施
【作 者】康云华;唐文;沈军利;赖晨晨;何步元
【作者单位】宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西
宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002
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【正文语种】中 文
【中图分类】TE922
近年来，随着HSE理念和新技术在钻井设备设计、制造过程中的全面贯彻、渗透和落实，已经形成了绞车滚筒过圈防碰、井架钢丝绳防碰、电子数显防碰等成熟的钻机天车防碰技术和设备。实践证明，正确地综合应用三种天车防碰技术和设备，可有效防范游车上冲天车的重大事故，确保作业人员和设备的安全。 绞车滚筒过圈防碰和井架钢丝绳防碰系统为被动防碰，没有提前报警的功能，其紧急刹车是突发性的，安全调试比较麻烦；电子数显防碰系统具有控制精度高及提前报警的功能［1］，但其对操作人员技能要求高，易出现失误。在钻井过程中由于种种原因造成的失误，经常会发生游车上冲天车的重大事故，往往造成严重的设备损毁，甚至造成人员的伤亡，带来极为严重的人员和财产损失。本文在总结现场应用天车防碰技术的教训基础上，探讨和分享正确应用的经验和事故状态下的应急对策。
1.1 绞车滚筒过圈防碰
过圈防碰顶杆阀装于滚筒上部横梁上，顶杆长度可调节，阀的位置沿滚筒轴向可左右移动并固定。它是通过钻井钢丝绳在滚筒上缠绕时，触碰过圈防碰顶杆阀杆，主电机断电，同时向液压盘刹系统气控刹车阀供气，实现紧急刹车，限制滚筒缠绳的层数和圈数，达到控制游动滑车高度的目的。是一种机械接触式间接控制游动滑车高度的防碰技术，其触发可靠，可反复使用，但过圈防碰阀位置和阀杆长度调节麻烦，易因为机械触碰和被泥浆污染导致过圈防碰阀工作故障，游车高度控制容易出现偏差。1.2井架钢丝绳防碰 大电容
井架钢丝绳防碰的主要部件天车防碰器（也有称重锤阀）安装位置较灵活，一般可视现场具体情况，安装在低位易操作、易观察的位置。它是在天车下游动滑车上下运行的路线上，在天车下一定安全距离预设一道钢丝绳，钢丝绳一端固定，一端与天车防碰器操作柄相连，当游动滑车向上运行到预设高度，碰触与天车防碰器操作柄相连的钢丝绳，盘刹刹车，同时，滚筒高低速离合器排气，以保证刹车时脱开动力输入，从而使游动滑车停止上升，达到控制游动滑车高度的目的。是一种机械接触式直接控制游动滑车高度的防碰技术，其触发可靠，可反复使用，游车高度控制准确，但钢丝绳及固定端每使用一次均可能损坏，必须修复；且钢丝绳必须高位安装、固定，操作麻烦。
1.3 电子数显防碰
电子数显防碰主要由旋转编码器、控制系统、刹车控制器件、刹车执行机构、绞车等组成闭环控制系统。通过滚筒编码器测量、收集绞车滚筒轴旋转数据［1-2］，供电控系统预设程序运算、比对并发出控制指令，达到控制游动滑车高度的目的。是一种非接触式控制游动滑车高度的防碰技术，可反复使用，游车高度控制较准确，但需预设游动滑车相对零点位置和相对限制高度参数，对操作人员技能要求高，不直观，易出现失误；且受数据采集和处理设备精度、质量影响较大，需对游动滑车相对零点位置经常进行校准。
2.1 主要事故原因
在钻井过程中，存在着是否采用和如何采用天车防碰技术的认识误区和一定的侥幸心理，仅使用其中一种或两种措施，这样是不正确的，事故的发生也往往因此而起。特别是随着顶驱装置的应用，由于顶驱导轨与原防碰钢丝绳干涉，安装较麻烦，钢丝绳防碰往往不被使用，简单地认为有两种防碰措施就足够了，但由于对绞车滚筒过圈防碰和电子数显防碰特点认识不足，缺乏必要的校准和维护，给钻井作业留下很大安全隐患。某次ZJ70DB钻机事故后查明事故发生的原因主要有几个方面：
1）电子防碰的参数设置发生了变化。手动控制运行时，原设定的上减速和停车位参数分别为70和75 ft，事故发生时参数分别为85和90 ft。
缝纫网2）下停车位置发生了变化。原设定的下停车位置在距钻台面1.5 m处，经核实事故发生时下停车位置在距钻台面10 m处。
3）绞车过卷阀未设定在正确位置，或阀杆未安装。
4）防碰钢丝绳虽然安装，但钢丝绳未与重锤防碰装置连接。
5）现场操作人员在进行上碰下砸试验前未检查和核实上减速和停车位及下减速和停车位，试验过程中未对游车位置认真观察。
ee22事故的发生过程中，下停车位置的设置错误是导致事故的直接原因；两道机械防碰装置未正确安装和设置也是导致事故的主要原因之一；现场操作人员在进行上碰下砸试验时思想麻痹，疏于检查和观察也是导致事故的原因之一。
因此只有根据每种天车防碰技术的特点，同时且综合应用，并保持良好的运行状态，才能既可靠、有效防范游车上冲天车的重大事故，又能方便、快捷维护。
2.2 预防措施及应用
一般在设定三个防碰保护功能的高度时，应将电子数显防碰保护高低设定低于过圈高度，过圈高度低于井架天车防碰高度，间距可以为0.5m，以确保系统安全和系统恢复操作简单。作业前，均需对防碰保护功能进行测试，确保防碰保护动作的灵敏、准确、可靠，保证在误操作或司钻非正常操作的情况下，也能有效防止事故发生。
木材旋切机由于绞车滚筒过圈防碰及井架钢丝绳防碰保护功能的可靠实现，与日常钻机空气系统的维护及良好状态息息相关，一定程度上天车防碰保护技术设备是钻机空气系统的重要组成部分，因此空气系统的维护、状态直接影响着天车防碰功能的实现。空气系统的维护应注意以下几个方面：1）气源及净化装置是否正常、良好，控制阀件工作是否可靠；2）防止压缩空气的漏失；3）保证气路管道的清洁；4）及时排除系统故障，不能带病工作。
游车上冲天车是重大事故，必须尽力避免。尽管如此，由于种种原因，此种事故还是屡见不鲜。一旦发生游车上冲天车事故，后续事故处理应有正确的处理措施。
3.1 设备受损情况检查
首先仔细检查并清除受损易坠落物，防止发生次生事故；然后检查相关设备如游车、天车、井架、钻井钢丝绳、顶驱及导轨等的受损情况；由于强烈碰撞后相关部件会产生较大变形，应全面掌握碰撞接触面受损状况。从以往发生事故情况看，应重点对天车做以下检查：1）查看天车架的两根主梁下翼板是否破损，是否产生弯曲变形，焊缝是否开裂等。2）检查天车主滑轮组，特别注意天车主滑轮组的受损情况，对每个滑轮要逐一检查，是否存在掉块、裂纹及变形等问题；钢丝绳是否脱离滑轮绳槽。3）天车与井架的连接螺栓是否损坏，连接是否可靠。4）根据情况缓慢运转游吊设备，对钻机各设备进行进一步检查确认。
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