雷電對鉆井設備的危害及防護

　　雷電是自然界不可避免的災害，而鉆井工作又是人類(lèi)開(kāi)掘能源無(wú)法停止的施工項目。在野外偏僻地方進(jìn)行鉆井工作，必須以安全為首，提前制定出防范雷電傷害的措施，并在第一時(shí)間實(shí)施防范措施，保證施工安全。

　　摘 要：隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和油氣田鉆井技術(shù)的不斷升級，越來(lái)越多的電子設備出現在鉆井井場(chǎng)的工作流程中，這些電子設備給油氣田鉆井開(kāi)采工作帶來(lái)了極大的便利，但是與此同時(shí)，這些設備更容易受到雷電的迫害，再加上鉆井井場(chǎng)堆放的大量易燃易爆物品，一旦遭到雷電攻擊，會(huì )給整個(gè)井場(chǎng)帶來(lái)一連串的影響，使鉆井工作出現問(wèn)題，帶來(lái)工程滯后等不好的結果。為了防止雷電對鉆井設備造成不可挽回的損失，有必要對危害性進(jìn)行具體分析，制定具體的應對措施。

　　關(guān)鍵詞：雷電;危害;鉆井設備;鉆井井場(chǎng)

　　眾所周知，石油鉆井一般都是在相對偏僻的平原、海灘、戈壁等地區開(kāi)展工作，周?chē)鷽](méi)有較多的建筑，因此沒(méi)有遮蔽物可言，對龐大的鉆井井架來(lái)說(shuō)，極容易在雷雨天受到影響。

　　且隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和鉆井技術(shù)的日益成熟，石油鉆井的設備越來(lái)越向電子化方向發(fā)展，從檢測器到鉆井設備，越來(lái)越多的電子器械出現在鉆井井場(chǎng)內，這些設備在為人工施工減輕負擔、增加施工效率和準確性的同時(shí)，給油氣鉆井施工的安全性帶來(lái)了極大的威脅，一些電子設備只要稍有不慎就會(huì )在雷雨天受到雷電的迫害，進(jìn)而造成一系列連串的影響，破壞鉆井工作的正常開(kāi)展，甚至會(huì )帶來(lái)設備損毀和人員傷亡。

　　現階段，很多大型鉆井井場(chǎng)都在雷電防護措施方面缺乏經(jīng)驗和技術(shù)支持，沒(méi)有采用雷擊電磁脈沖的防護措施，甚至一些鉆井井場(chǎng)連最基本的避雷針都沒(méi)有，這些都是當前鉆井工作中潛在的嚴重安全隱患，如果不及時(shí)想出應對措施，真的發(fā)生雷電事故后，只會(huì )帶來(lái)施工人員的措手不及。

　　1 雷電對鉆井設備的危害性分析

　　1.1 直擊雷給鉆井設備帶來(lái)的危害。

　�、贌嵝�應對鉆井設備的影響。雷電在集中鉆井設備的瞬間攜帶極高的雷電流幅值，這些電流幅值足夠使得被擊中物體的局部產(chǎn)生極高的溫度，但是說(shuō)到底，雷電只是一瞬間的打擊，因此對于物體溫度的影響也是局部性的。但是如果擊中鉆井井架的電氣線(xiàn)路，產(chǎn)生的熱效應就會(huì )使金屬物體熔化，更嚴重的是熔化物的四處飛濺。

　�、跈C械力對鉆井設備的影響。由電磁學(xué)相關(guān)知識可知，電流在導體中流動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生一定的電動(dòng)力與物體內部的壓力，電磁力在這個(gè)過(guò)程中會(huì )對電流載體造成形狀上的影響，甚至會(huì )造成輸電線(xiàn)的彎折，除此之外，被雷電擊中的物體會(huì )由于雷電產(chǎn)生的瞬時(shí)熱量而散失水分，急速膨脹，在內部壓力的驅使下被擊中物體很有可能倒塌，帶來(lái)其他傷害和損失。

　�、蹧_擊波對鉆井設備的影響。由于放電通道強烈的游離氣體和異性電荷，通道的溫度會(huì )異常高，由此使周?chē)�的空氣受熱膨脹，雷電在向地面被擊中物體傳遞熱量的同時(shí)，還會(huì )在傳播的過(guò)程中造成一定的沖擊波，使得周?chē)�的人員受到生理上的傷害，這就是雷雨天人們最好待在室內的原因。

　　1.2 雷電感應給鉆井設備帶來(lái)的危害。

　�、凫o電感應對鉆井設備帶來(lái)的危害。靜電感應主要是針對金屬屋頂而言，在雷電釋放的過(guò)程中，雷雨云會(huì )形成電荷，而金屬屋頂會(huì )感受到與這個(gè)電荷相反的電荷，并且這種感應會(huì )保持一段時(shí)間，甚至在雷電釋放完畢后依然存在，如果金屬屋頂中聚集的電荷沒(méi)有順暢的通道得到釋放，就會(huì )對屋子內部的人員造成電擊傷害。

　�、陔姶鸥袘獙︺@井設備帶來(lái)的危害。鉆井井場(chǎng)的鉆井設備受到雷電的危害中還包括電磁感應帶來(lái)的危害，雷電釋放后，會(huì )在周?chē)�形成很強的電磁�?chǎng)，而一切處于該電磁場(chǎng)中的導體都會(huì )受到影響，產(chǎn)生相應的電流和電壓，這些電流和電壓都極有可能對鉆井設備造成影響和損害。

　�、劾纂婋姶泡椛鋵︺@井設備帶來(lái)的危害。雷雨天中釋放的雷電能夠產(chǎn)生強大的電磁輻射，輻射的頻率從幾赫茲到幾千赫茲不等，其中，破壞力最強的雷電電磁波輻射頻率為5到10千赫。雷電形成的這種電磁波會(huì )向四周產(chǎn)生輻射，當沖擊到無(wú)法承受輻射頻率的鉆井設備時(shí)，就會(huì )造成不可挽回的嚴重設備損失。

　　2 如何針對雷電對鉆井設備進(jìn)行有效防護

　　一般來(lái)說(shuō)，在整個(gè)鉆井井場(chǎng)內部的所有設備中，高度最大的為鉆井架，現階段國內外所打造的鉆井架高度都在50米左右，而相比之下其他的設備再高也高不過(guò)這個(gè)高度。因此，可以說(shuō)鉆井架是雷雨天最危險的物體，也是雷電最容易擊中的物體。鉆井架又是工作人員施工時(shí)的主要場(chǎng)所，因此對工作人員的安全保障有著(zhù)十分重要的意義。我們從直擊雷、靜電與電磁脈沖、雷電磁波和井場(chǎng)接地系統等幾個(gè)方面來(lái)討論鉆井設備防護系統的建設。

　　2.1 直擊雷防范措施。直擊雷最容易擊中的是鉆井架頂部，因此，必須要求所有的鉆井井場(chǎng)在井架頂部天車(chē)處安裝避雷針，并對輸電線(xiàn)路和電氣線(xiàn)路的連接進(jìn)行定期的檢查，保證線(xiàn)路連通之間的可靠性和安全性。存儲易燃易爆油品的油罐必須符合國家標準，保證在頂板厚度小于4毫米時(shí)，必須設置防直擊雷設施，若頂板厚度大于等于4毫米，則可自己決定是否設置防直擊雷設施。同時(shí)，為了防止雷電接地造成連帶性影響，必須建立共用接地系統，降低跨步電壓，從而減少地電位的影響。

　　2.2 靜電與電磁脈沖防范措施。靜電與電磁脈沖防范主要是針對存儲易燃易爆油品的儲油罐而言的。為了防止雷電通過(guò)接地傳導將電流傳送到儲油罐中，必須把儲油罐附近的金屬工具、不帶電金屬電器外殼與接地系統相連，避免造成靜電帶來(lái)的油罐起火、爆炸。

　　2.3 雷電磁波防范措施。雷電產(chǎn)生的電磁波沖擊主要是對供電系統、部分檢測工具、測量?jì)x器以及網(wǎng)絡(luò )通信造成影響和損害，這些都是設備的電氣化帶來(lái)的潛在威脅，對于雷電磁波沖擊的防范，主要是靠屏蔽的原理，利用可靠的接地系統，連接安全的浪涌保護器，來(lái)完成等電位連接。

　　2.4 井場(chǎng)接地系統的建立。首先采用多重泥漿罐來(lái)支持固定系統的電機，接著(zhù)對控制整個(gè)系統的泥漿罐進(jìn)行可靠的接地連接，那些流動(dòng)性很強的、處于水中作業(yè)的長(cháng)桿泵電機，要同時(shí)布設其接地線(xiàn)和電源線(xiàn)，采取就近原則在電源開(kāi)關(guān)附近接入地網(wǎng)，以防施工人員受到人身傷害。

　　綜上所述，雷電是自然界不可避免的災害，而鉆井工作又是人類(lèi)開(kāi)掘能源無(wú)法停止的施工項目，因此，在野外偏僻地方進(jìn)行鉆井工作，必須以安全為首，就雷電帶來(lái)的危害進(jìn)行全面細致的分析，提前制定出防范雷電傷害的措施，并在第一時(shí)間實(shí)施防范措施，保證施工安全。

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