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防爆設(shè)備在鉆井現(xiàn)場(chǎng)的選用研究

文檔作者：郭永岐馮琦張軍峰文檔來源：川慶鉆探國際工程公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年08月08日
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Chenmical Intermediate
41 當(dāng)代化工研究 技術(shù)應(yīng)用與研究 2016·06
防爆設(shè)備在鉆井現(xiàn)場(chǎng)的選用研究
郭永岐 馮琦 張軍峰
（川慶鉆探國際工程公司 四川 610051）
摘要：防爆設(shè)備在鉆井現(xiàn)場(chǎng)的種類繁多,數(shù)量巨大,然而由于作業(yè)環(huán)境和工況的特殊性,并不是任何防爆設(shè)備都適合在鉆機(jī)上安裝,一
件原本合格的防爆產(chǎn)品可能由于安裝方式或位置的不同而不符合安全要求,進(jìn)而引發(fā)安全事故。筆者根據(jù)多年工作于川慶鉆探和殼牌公司
作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在系統(tǒng)論述如何合理選用井場(chǎng)防爆設(shè)備的基礎(chǔ)上,指出目前鉆機(jī)防爆設(shè)備在安裝和使用過程中普遍存在的問題,并
提出整改建議。
關(guān)鍵詞：防爆;危險(xiǎn)區(qū)域;選用規(guī)范
中圖分類號(hào)：T 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Research on the Selection of Anti-explosion Equipment on Well Drilling Field
Guo Yongqi ,Feng Qi, Zhang Junfeng
（Sichuan Chongqing Drilling International Engineering Company, Sichuan, 610051）
Abstract：There are many types of anti-explosion equipment on the well drilling field, and the amount is huge, however, due to the
particularity of working environment and conditions, not all the anti-explosion equipment are suitable for the installation on well rig and a originally
qualified anti-explosion product may not meet the safety requirements due to the difference of installation methods or location and then cause accidents.
According to authors’ many years’ practical work experience in Chuan-Qing Well Drilling and Kepai company and on the basis
of systematical discussion of how to reasonably choose anti-explosion equipment on wellsite, some commonly existing problems about the
installation and use of current well drilling anti-explosion equipment are pointed out, and also improvement suggestions are put forward.
Key words：anti-explosion；dangerous zone；standard selection
一、井場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域的界定與劃分
鉆機(jī)之所以配備防爆電氣設(shè)備是因?yàn)榫畧?chǎng)存在諸多危
險(xiǎn)區(qū)域，不同的危險(xiǎn)等級(jí)需要配備相應(yīng)等級(jí)的防爆設(shè)備。目
前，石油行業(yè)在世界范圍內(nèi)比較通用的危險(xiǎn)區(qū)域劃分英國石
油學(xué)會(huì)（Institute of Petroleum）安全規(guī)范中的第15部分：
《易燃易爆防護(hù)區(qū)域劃分規(guī)范》及IP15。根據(jù)危險(xiǎn)氣體釋放
源的強(qiáng)度與范圍對(duì)所在區(qū)域的危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行界定，分別劃分
為0類區(qū)域Zone 0；1類Zone 1；2類區(qū)域Zone 2。以上三類
區(qū)域以外的井場(chǎng)區(qū)域統(tǒng)一標(biāo)定為安全區(qū)域。在鉆井現(xiàn)場(chǎng)一
般沒有連續(xù)釋放氣體源，故未劃定0類區(qū)域，根據(jù)強(qiáng)度和范
圍，井口、循環(huán)灌等區(qū)域都有1類和2類區(qū)域。
二、防爆設(shè)備的選配要素
防爆設(shè)備的種類繁多，準(zhǔn)確合理的配備選用需要綜合考
慮各方面的因素，圖1是用于鉆臺(tái)照明的某國產(chǎn)防爆燈具的
防爆信息標(biāo)識(shí)，包含了一個(gè)防爆設(shè)備的基本信息，這里以此
為例來說明鉆機(jī)上防爆設(shè)備的合理選配。
圖1 防爆標(biāo)識(shí)解析
1.防爆等級(jí)滿足危險(xiǎn)區(qū)域要求
適用于高危險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域的設(shè)備可以在低危險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域安
裝，低防爆等級(jí)的設(shè)備卻不能用于高危險(xiǎn)區(qū)域。
在防爆標(biāo)識(shí)中用阿拉伯?dāng)?shù)字“1、2、3”，分別表示0
類區(qū)域、1類區(qū)域、和2類區(qū)域。如圖1為例，其標(biāo)識(shí)中從左
向右第三條信息阿拉伯?dāng)?shù)字“2”代表該設(shè)備可以滿足1類
危險(xiǎn)區(qū)域使用（特別注意：容易被誤認(rèn)為是2類區(qū)域）
2.選擇適用于爆炸性氣體環(huán)境下的防爆設(shè)備
防爆設(shè)備從使用環(huán)境上可以分為爆炸性氣體環(huán)境和爆炸
性粉塵環(huán)境，分別用G和D所區(qū)分，對(duì)于石油鉆井施工環(huán)境
來說，一般只存在爆炸性氣體，因此，必須選用爆炸性氣體
環(huán)境下的防爆設(shè)備，即大寫字母“G”所代表的環(huán)境代碼。
如圖1所示的第四條信息。
3.注意氣體溫度級(jí)別
氣體溫度組別指的是防爆電氣設(shè)備本體及其元器件的最
高表面允許溫度，一般用TX來表示，X為1-6的數(shù)字。數(shù)字
越大，允許溫度越小，說明其使用環(huán)境中的氣體燃點(diǎn)越低。
井場(chǎng)最主要的可燃?xì)怏w是甲烷，甲烷的燃點(diǎn)在500℃左
右，從理論上來說可以使用包括T1在內(nèi)的所有溫度組別的
防爆設(shè)備。然而，甲烷不是天然氣唯一的成份，還含有其他
成份，因此，井場(chǎng)上的防爆設(shè)備最好是選用T4以上級(jí)別的
防爆設(shè)備，要求表面及里面的電氣設(shè)備溫度不高于135℃。
（如圖1中第7條信息所示：T3表示設(shè)備最高表面溫度不能
超過200攝氏度）
4.因地置宜、兼顧實(shí)用與安全
防爆電氣設(shè)備有隔爆型、增安型、本安型、無火花型、
正壓型、充油、充砂等很多種防爆方式，各種防爆形式都有
其特定的應(yīng)用范圍和使用特點(diǎn)，在實(shí)際選用時(shí)要根據(jù)不同的
防爆要求及尺寸、形狀、安裝位置等具體情況而選擇正確的
防爆措施。下面是幾種井場(chǎng)常用的防爆形式。
萬方數(shù)據(jù)
2016·06 技術(shù)應(yīng)用與研究 Chenmical Intermediate 42
當(dāng)代化工研究
(1)隔爆型。是至把能點(diǎn)燃潛在危險(xiǎn)源的電氣元件密封
在一個(gè)箱子里，該箱子的強(qiáng)度能夠承受內(nèi)部電氣元件爆炸所產(chǎn)
生的壓力，不至于在內(nèi)部氣體爆炸時(shí)炸裂，而從阻止內(nèi)部爆炸
氣流向外擴(kuò)散，一般用Exd表示?？梢杂迷诔宋ｋU(xiǎn)0區(qū)以
外的所有危險(xiǎn)區(qū)域，是鉆井現(xiàn)場(chǎng)使用最廣泛的防爆形式。
隔爆型因?yàn)槠浞辣攸c(diǎn)，其箱體一般都為金屬構(gòu)件，非
常沉重，一般用于鉆臺(tái)組合液壓站、司控房監(jiān)視器控制箱、
循環(huán)罐震動(dòng)篩，一體機(jī)等隨設(shè)備一起安裝，搬家時(shí)不需要拆
線的固定設(shè)備。一般情況下隔爆型電控箱都是格蘭進(jìn)線，不
僅要求格蘭也為相應(yīng)等級(jí)的防爆設(shè)備，而且對(duì)格蘭的安裝有
非常嚴(yán)格的要求。
(2)增安型。顧名思義是增強(qiáng)安全性能，通過阻止可燃
氣體進(jìn)入裝有電氣元件的箱體從而增強(qiáng)電氣元件在可燃?xì)怏w
環(huán)境下運(yùn)行的安全性，一般用Exe來表示。增安型和隔爆型
一樣可以用在除危險(xiǎn)0區(qū)以外的所有安全區(qū)域。但是增安型
箱體里不能安裝斷路器等工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)電火花的設(shè)備，一般
情況下只是用來作為接線箱或者動(dòng)力轉(zhuǎn)接線。
(3)無火花型。指的是一般情況下不會(huì)點(diǎn)燃周圍的爆炸
性氣體混合物，且在正常情況下不會(huì)產(chǎn)生火花的電氣設(shè)備。
一般用Exn來表示。無火型防爆能力較弱，只能用于危險(xiǎn)2
區(qū)。在鉆機(jī)上出現(xiàn)比較多的是各類的插接件。
(4)本質(zhì)安全型。本質(zhì)安全型防爆簡(jiǎn)稱本安型，是指通
過限制電氣回路中的能量并配合電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得
在正常和事故工況下回路中都不可能產(chǎn)生達(dá)到點(diǎn)燃源要求的
燃點(diǎn)，通常用Exi來表示。本安技術(shù)一般是成套使用，要在
安全區(qū)設(shè)置安全柵，安全柵后面的回路均為本安設(shè)備，本安
電路的卡件、端子、電纜、格蘭等都要用淡藍(lán)色標(biāo)識(shí)。本安
型防爆可以用在包括危險(xiǎn)0區(qū)在內(nèi)的所有危險(xiǎn)區(qū)域。在井場(chǎng)
中一般是用于傳感器、探測(cè)儀等精密儀器。
(5)澆封型。澆封型是把可能引發(fā)可燃?xì)怏w爆炸的電氣
設(shè)備用特殊的材料進(jìn)行密封，使之與外界空氣隔絕。通常用
Exm來表示，可用危險(xiǎn)一區(qū)和二區(qū)。井場(chǎng)上使用澆封型防爆
較少，因?yàn)闈卜庑屯瑫r(shí)能減少震動(dòng)對(duì)電氣設(shè)備造成的損害，
因此，可以在鉆臺(tái)面等震動(dòng)較大的區(qū)域?qū)δ承┚茈姎庠?
進(jìn)行澆封處理，同時(shí)達(dá)到防爆和減震的作用。
(6)正壓型。正壓型是指給箱體內(nèi)建立正壓，阻止可燃
氣體進(jìn)入從而避免發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，一般用Exp表示，可用
于1類和2類危險(xiǎn)區(qū)域。正壓型防爆一般用于比較大型的設(shè)
備或是形狀不規(guī)則，很難用隔爆箱安裝的大型組件。是鉆機(jī)
上不可或缺的防爆形式，主要用于絞車、泥漿泵直流電機(jī)以
及司控房綜合控制柜以及直流控制箱。
三、井場(chǎng)防爆配備和使用中常見錯(cuò)誤糾正
1.正壓型在建立正壓前通電
根據(jù)正壓型防爆的特點(diǎn)，所有正壓防爆設(shè)備在箱體建立
起正壓以前，箱體內(nèi)不能有任何設(shè)備帶電，但是目前鉆機(jī)上
的正壓防爆設(shè)備一般都達(dá)不到這一要求。以直流電機(jī)接線箱
為例，在主電機(jī)通電以前，應(yīng)先開風(fēng)機(jī)建立正壓，而壓力達(dá)
到防爆要求后才能給主電機(jī)通電。但是國內(nèi)電機(jī)生產(chǎn)廠家在
箱體內(nèi)還安裝有風(fēng)壓開關(guān)、急停開關(guān)、加熱器及風(fēng)機(jī)的接線
端子排，這些設(shè)備在風(fēng)壓未建立前就已經(jīng)帶電，根本無法起
到正壓防爆的作用。解決措施就是把風(fēng)壓開關(guān)和急停開關(guān)移
到箱體外單獨(dú)進(jìn)行防爆處理，而電熱器必須在正常打鉆時(shí)從
SCR房切斷電源。
2.增安型接線箱里安裝電氣設(shè)備
增安型雖然也能用于一類危險(xiǎn)區(qū)域，但不能在里面安
裝繼電器等可能會(huì)引起電氣火花的設(shè)備，只能作為隔爆型設(shè)
備的接線箱和隔爆型設(shè)備配合使用，或者用于電纜轉(zhuǎn)接等功
能，但是國產(chǎn)鉆機(jī)經(jīng)常在增安型設(shè)備里面安裝功能型電氣元
件。整改措施就是拆除增安型設(shè)備的功能型電氣元件，用隔
爆型重新封裝。
3.本安型設(shè)備使用不規(guī)范
本安設(shè)備的原理是將電壓和電流限定在一個(gè)允許的范
圍內(nèi)，確保儀表在發(fā)生短路或者故障情況下產(chǎn)生的電火花不
足以點(diǎn)燃周圍的爆炸性氣體。本安形防爆設(shè)備是鉆機(jī)上傳感
器、探測(cè)器等儀表采用的最主要的防爆形式，但是在實(shí)際使
用中有很多不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的地方需要規(guī)范。
首先是隔離柵的安裝，隔離柵必須是和本安設(shè)備配合使
用。不同的本安設(shè)備應(yīng)該配套相應(yīng)的隔離柵，而國產(chǎn)鉆機(jī)普
遍的現(xiàn)象是不安裝隔離柵或者隔離柵選型時(shí)沒有經(jīng)過計(jì)算，
所選的隔離柵和本安設(shè)備不相匹配。其次，隔離柵還要考慮
接地，井場(chǎng)上常用的本安設(shè)備使用的隔離柵分為齊納型和隔
離型，如果是齊納型就必須考慮隔離柵單獨(dú)接地，也稱為本
安接地。
4.防爆設(shè)備不能隨意二次加工和改裝
防爆設(shè)備因?yàn)槠涮厥獾氖褂霉δ?，要求有一定的機(jī)械強(qiáng)
度。如果二次加工或是改裝就有可能破壞了原有的機(jī)械強(qiáng)度
以及密封性能。這就要求現(xiàn)場(chǎng)在維修更換時(shí)盡量采用與原器
件相同規(guī)格尺寸的備件，盡量避免在防爆箱內(nèi)重新加工安裝
新器件。
鉆機(jī)是露天作業(yè)，為了增加防水性能，有些廠商會(huì)在
防爆箱隔爆面上刻防水槽，試圖通過加密封圈的方式增加防
水性，這樣會(huì)直接導(dǎo)致防爆性能的破壞。隔爆面除了涂抹專
用的密封劑增加防水性能以外，不能做任何的加工和改動(dòng)。
5.防爆設(shè)備的配件不防爆
一件設(shè)備的防爆并不僅僅是本體的防爆，而是指與之
配套安裝的所有設(shè)備都要達(dá)到防爆要求，以隔爆型防爆箱為
例，其箱體達(dá)到防爆要求外，與之配合的格蘭、堵頭也要有
相應(yīng)的防爆認(rèn)證。這種不規(guī)范在鉆機(jī)上極其普遍，常常是防
爆箱上配普通格蘭，甚至是不用格蘭。對(duì)堵頭的處理更是隨
意，有的甚至用膠布、玻璃膠等方法封堵孔眼。正確的做法
是不僅格蘭、堵頭等配件達(dá)到相應(yīng)級(jí)別的防爆要求，而且在
安裝工藝上也要嚴(yán)格按照防爆標(biāo)準(zhǔn)。
四、結(jié)論
1.電氣防爆是安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，防爆設(shè)備的合理選
用與規(guī)范使用不僅是安全生產(chǎn)的重要保證，而且對(duì)整部機(jī)的
用電安全、整體性能和成本控制都有重要的提高與幫助。
2.防爆設(shè)備不應(yīng)該被隨便整改，如需整改必須要通過有
資質(zhì)的廠商嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。
【作者簡(jiǎn)介】郭永岐(1983~)，男，川慶鉆探國際工程公司，研究方向：鉆井技術(shù)、鉆井現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)與設(shè)備的安全管理工作。

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