钻机健康、安全与环保设计浅探

文章编号 钻机健康 安全与环保设计浅探钻机健康 安全与环保设计浅探 hjghjnph 摘要 摘要 通过分析钻机安全设计的现状 应用范围及技术措施 制定钻机危害识别和风险评 价程序 提出了钻机安全设计的预防措施 以及全面系统地开展钻机安全设计的建议 进 而提高钻机生产及使用中的HSE水平 关键词 关键词 钻机 设计 安全 措施 中图分类号 文献标识码 The present situation of the rig safety design and the method to its development Abstract Analysis the present situation technique measure and the scope of the rig safety design Make the program of the rig insecurity identification and the risk evaluation Provide its precaution method and give the advisement to how to start the rig safety design wholly and systematically It will benefit to the HSE of the rig manufacture and its use Key words Rig Design Safety Measure 一 引言一 引言 钻机通常包括三大系统 即旋转系统 提升系统和泥浆循环系统 围绕这 三大系统 又细分为动力系统 传动系统 液压系统 气路系统 电气系统 冷却系统 泥浆净化系统 泥浆输送系统 钻井仪表系统等 目前 无论是钻机生产厂家 还是用户 对钻机的要求仍着重于 功能满 足 强度可靠和经济适用 三大方面 近年来 随着钻机产品市场竞争的加剧 钻机的外观质量逐渐受到关注 但对钻机的HSE要求 尤其是对钻机细节方面的 安全要求重视不够 没有形成一个系统的安全辨识与风险防范办法 这是钻机 设计中一个新的课题 随着HSE在钻井公司的推广应用 钻机自身的HSE将受到 越来越重视 尤其是对于海洋钻机及出口钻机 钻机的全面系统安全设计将成 为重要内容 二 钻机安全设计的范围与技术措施二 钻机安全设计的范围与技术措施 钻机设计要体现 以人为本 的思想 最大限度地满足 HSE 要求 从以下 五个方面描述了钻机安全设计的内容及相应技术措施 1 钻机制作安全 合理的设计加上科学的工艺是钻机安全制作的前提 在钻机设计中 采用 一些基本的技术措施 有利于钻机的安全生产 出厂试验及现场使用 首先是 避免零部件误用 技术措施 对于同一尺寸规格的零件 为避免错用 应设 计为相同强度级别 例如 当规格为 100 x200 x20 Q235A 与 100 x200 x20 Q345A 出现在同一后支架时 建议统一为 100 x200 x20 Q345A 可避免生产过程中 由 于标志不清或管理疏忽 导致材料误用而带来钻机隐患 其次是制定钻机厂内 生产和调试的应急处理方案 尤其对于新产品试制 事先考虑钻机的薄弱环节 设计钻机备用方案 避免新产品失败或发生严重的事故 2 钻机操作与使用安全 在钻机操作与使用中 设备与人的关系最为密切 也是事故产生最多的时 候 从设计源头去避免事故发生 相当重要 也最有意义 采取本质安全的 设计措施 设备必须符合操作与使用安全要求 在钻机的使用寿命期内保证操 作者的安全 应该要求操作者正确操作 但是把希望完全寄托在操作者的正确 操作是危险的 本质安全的设备具有高度的可靠性和安全性 可以杜绝或减少 事故 减少设备故障 应用故障诊断技术 当故障发生后 能自动检测并恢 复 或自动锁止 报警和纪录 锁止遵循手动解锁原则 有利于设备和人员保 护 如当天车防碰系统起作用后 如果不排除故障 手动恢复防碰阀及紧急制 动 则不可能再次操作游动系统 再如 当电机出现掉电自锁时 既使系统来 电 也不应自动启动 采取冗余设计及应急措施 例如照明系统设计应急回 路 正常回路断电时 应急回路自动启动 避免误动作 为关键的操作步骤 设计二次开关 如 在钻机纵横移动系统与井架起放系统中设计一个工况选择 阀 当起放井架时 钻机移动液压源被断开 当移动钻机时 井架起放液压源 被断开 应用状态监测技术 避免过动作 对运行中的设备设计限位及报警 开关 例如对采用机械伸缩方法安装的井架 应用自动声光报警系统 可防止 井架过度起升 又如 为防止钻井作业时发生上碰下砸事故 设计绞车肘阀防 碰 天车重锤防碰 及游车电子防碰系统 钻机作业采用机械化 自动化和 遥控技术 这是消除危险因素和人接触的最佳方案 3 钻机保养与维护安全 钻机保养与维护 主要有 检查 润滑 调整 紧固 清洁 以及更换易 损件和缺损件 其中紧固件更换较为频繁 如何避免看错 用错紧固件 应当 遵循 同一部件中同一尺寸规格的标准件 级别相同 的原则 如 M12x55 4 8 级与 M12x55 6 8 级螺栓在一套井架上同时出现时 应统一为 6 8 级 可避免把低强度的螺栓当作高强度的螺栓 对于特殊设备设计专用维修工 具或工装 不仅是为了提高设备的维护与维修效率 而且在设备维护时 保证 设备和人员的安全 如对绞车主滚筒推盘式离合器设计专用拆装工装 另外 可采用 隔离作业 的技术措施来消除钻机保养与维护危险 使人不可能接触 或接近危险区 如对钻机设备采用远距离润滑或集中自动润滑 即可避免因加 润滑油而接近危险区 4 钻机作业环境安全 钻机是一个集 机械 液 气 电 于一体的复杂系统 既有低位作业 又有高空作业 确保整个钻机作业环境的安全非常重要 首要的一环是设计 周全 合理的防护系统 包括各种防滑板 防护罩 防护链 防护索 防护栏 杆 及其它特殊防护设备 如 对电器进行封闭设计 对所有旋转件有相应级 别的防护罩 又例如 为井架配套笼梯 助力器 防坠器 为二层台配置逃生 器 为钻台或高位钻机底座设置逃生滑道等 其次是安装保险装置 它能在 设备产生超压 超温 超速 超载 超位等危险因素时 进行自动控制并消除 或减弱上述危险 安全阀 单向阀 超载保护装置 限速器 限位开关 熔断 器 保险丝 力矩限制器 极限位置限制器等都是常用的保险装置 其次是 设计各种醒目的警告标志 如 对柴油罐设计 危险 禁止烟火 标志 再 者 按标准 1 对钻机进行危险区域划分 布置可燃气体或有毒气体传感器及监 视系统 布置消防设备 设计逃生通道等 防夹伤 防掉落 如旋转门的设 计间隙小于手指宽度 以防止夹伤手指 钻台各台面间隙小于 10mm 防止小的 物体掉落井口 5 钻机材料符合作业者健康要求 钻机设计也应支持可持续发展战略 积极运用新技术 新材料 尤其是符 合油田环境使用的新型环保材料 如环保刹车块 环保密封材料 环保油漆 三 钻机安全设计的危害辨识与预防措施三 钻机安全设计的危害辨识与预防措施 为系统开展钻机安全设计 为识别 评价钻机设计中不安全因素的危害和 影响 采取有效的预防控制措施 将钻机安全风险降低到最低程度 制定了钻 机危害识别和风险评价程序 一般而言 钻机项目负责人或设计部门主管对钻机设计产生的危害识别和 风险评价工作直接负责 技术总工负责审定重大的钻机设计危害清单 监督落 实重大危害因素的整改措施 首先 设计部门成立钻机风险评价小组 所有评价人员应具有较深的钻机 知识 经过一定的 HSE 培训 掌握评价程序方法 确保有能力开展钻机设计的 危害识别和风险评价 并鼓励其他部门或员工参与钻机危害和风险评价的确定 其次 是做好钻机危害识别和风险评价的实施 确定所识别的危害及影响 产生的后果的严重性 重点考虑法律法规及标准要求 伤亡程度 经济损失 环境影响的程度 持续时间以及对本企业形象的影响 参考的风险等级类别 S 见表 1 表 1 钻机安全等级表 S 编号类型说明 可接受的可能需要采取补救行动 如高位飘台间隙过大 勉强可接受的应确认遵守程序和实施控制 意想不到的在规定的时段内 采取技术措施将风险降低到可接受的范围内 不能接受的在规定的时段内 采取技术措施将风险降低到可接受的范围内 其次 是确定钻机发生危害事故 事件的可能性 L 重点考虑危害发生 的几率 可能性 在一定时期内 同类事故以前是否发生过 可能性 L 分类 见表 2 表 2 危险因素 影响判别可能性 L 评价准则 等级可能性发生的几率 1 极少发生不太可能发生 2 可能发生在钻机生产及使用过程中 可能发生 不超过一次 3 很可能发生 在钻机生产及使用过程中 可能多次发生 如用错材 料 4 时有发生在钻机生产及使用过程中 经常发生 其次 是结合所识别的危害事件发生的可能性以及后果的严重性 评价其 风险的大小 见表 3 表 3 评价风险表 严重性 可能性 11234 22468 336912 4481216 风险评价的结果可分为以下几种 a 可容许的 L S 1 3 b 中等的 L S 4 8 c 重大的 L S 9 12 d 不可容许的 L S 15 16 对所识别的重大风险及不可容许的风险进行汇总 编制重大及不可容许的 危害因素清单 其次 是制定风险削减与控制措施 见表 4 表 4 风险削减与控制措施 风险程度风险削减与控制措施 可容许的维持现状 保持记录 但要进行检查或产品跟踪 中等的进行控制 整改 重大的高级评审 重新设计 限期纠正 制定预防措 施 不可容许的立即采取解决措施 并制定类似事件预防措施 最后 需要考虑是把钻机风险评价程序的完善 变更 实施 应急处理等 纳入到钻机项目设计 生产 售后服务全过程中 表 5 为出口匈牙利 7000m 橇装钻机安全设计的危害因素 影响及预防措施 示意表 表 5 钻机 ZJ70DB 风险分析与辨识表 序 号 工作内容 概要 风险 危害行为 可能造成后果发生的 可能性 风险 等级 防范措施或建议 1 1 压力设备在 管路中布置顺序 不合理 造成低压阀器件 损坏 泄露 污 染钻机环境 1 检查原理图及管路布置 图 确保高压设备布置 在低压设备前 确保各 级调压阀设计合理 出 厂前进行试验验证 1 2 起升井架不 稳定 造成设备或人员 损伤 起升钢丝绳定长检测 限制起升速度 制定完 善的操作规程 1 液压系统 2 电气系统接地设计不完善造成设备或人员 损伤 检查电气设计 确保电 气产品合格 3 四 全面 系统开展钻机安全设计的建议四 全面 系统开展钻机安全设计的建议 1 首先要意识到钻机安全设计 仍是钻机设计中一个期待解决和完善的课题 全面系统地开展钻机安全设计具有重要的意义 2 加强钻机细节设计 从钻机的安全生产 使用 维护 工作环境及人员健康 出发 对钻机各个系统 各个部件 逐步建立起一套适用的风险识别规则和预 防措施 3 开发新的钻机安全装备 并提高安全设备或装置自身的安全性能 4 增强钻机部件的本质安全水平 5 制定