（一）鉆井設備簡介

　　1．概述

　　鉆井設備（簡稱鉆機）是指石油天然氣鉆井過程中所需各種機械設備的總稱。鉆機主要部件必須相互配合才能完成鉆機起升、循環和旋轉的3項主要工作。按按動力設備的不同通常可分為機械傳動鉆機、電動鉆機和復合鉆機三種。主要包括以下系統：

　　（1）提升系統：主要作用是用來起、下鉆柱（或下套管），以實現鉆頭的鉆進送鉆等工作。

　　（2）旋轉系統：主要作用是由動力機組驅動轉盤，通過轉盤方補心帶動方鉆桿（鉆桿和鉆鋌）、方鉆桿再帶著鉆頭旋轉進行鉆井。

　　（3）循環系統：主要作用是鉆井過程中，通過動力機組帶動泥漿泵來循環鉆井流體，經過立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿和鉆鋌，將泥漿池的泥漿送到鉆頭處，以實現鉆井流體將井底的鉆屑帶到地面。

　　（4）動力設備：主要作用是為驅動絞車、轉盤、鉆井泵等工作機工作提供動力。

　　（5）傳動系統：主要作用是把發動機的能量傳遞或分配給各工作機。

　　（6）控制系統：為了指揮各系統協調地工作，在整套鉆機中安裝有各種控制設備。

　　（7）底座：包括鉆臺底座、機房底座和泥漿底座等。

　　（8）輔助設備：主要功能是為了正常鉆井作業提供配套支撐。

　　鉆機所必須具有的主要設備共7大部件：絞車、井架、天車、游車、水龍頭、轉盤、鉆井泵。

　　2．鉆機輔助設備及工具

　　（1） 發電機。目前，幾乎所有電驅動鉆機的發電機都用柴油機作動力。

　　（2） 空氣壓縮機及儲氣瓶組。幾乎所有鉆機的聯動機上都配有小型空氣壓縮機和帶儲氣設備的電動空氣壓縮機，以便給氣控制裝置、氣離合器、氣動馬達、氣動工具等提供氣源和動力。

　　（3） 泥漿儲存設備。完整的泥漿循環系統通常都有一套泥漿儲存設備：如沉淀罐（或池）、吸入罐（或池）、儲存罐（或池）。

　　（4） 鉆井儀表。鉆井儀表系統可單指一個指示表，也可以包括各種儀器。如鉆井（多）參數儀、泥漿液面記錄（報警）儀、大鉗扭矩表、泥漿泵壓力表和記錄儀等。

　　（5） 剎車機構：機械剎車、輔助剎車、其他設施。

　　3．井控裝置

　　井控裝置指實施油氣井壓力控制所需的設備、管匯和專用工具儀表。井控裝置是在鉆井過程中，確保安全生產的重要裝備。

　　（二）鉆井工藝技術

　　1．噴射鉆井技術

　　利用鉆井液流經鉆頭噴嘴所形成的高壓射流充分地清洗井底，使巖屑免于重復切削，并與機械作用（鉆頭破巖）聯合破巖，從而提高鉆速的鉆井技術叫噴射鉆井技術。從鉆頭噴嘴噴出的射流具有很高的噴射速度，井底能得到很大的沖擊力和水功率，從而有效地凈化清潔井底，同時借助于射流的沖擊壓力作用和漫流橫推作用，使機械鉆速大大提高。

　　2．防斜打直技術

　　井斜是指井眼軸線偏離了鉛垂線。滿眼鉆具可以有效地預防井斜。井斜后需要糾斜，糾斜方法有兩種，一種是鐘擺法糾斜：是利用“鐘擺”原理糾斜的一種方法，通過使用專用的防斜鉆具組合及相應的技術措施來增大鐘擺減斜力，以平衡和克服促使井斜的地層力。另一種方法利用動力鉆具加彎接頭或彎鉆桿組合的鉆具組合向原井斜的相反方面造斜，以達到糾斜的目的。

　　3．定向鉆井技術

　　借助于某種造斜工具，在一定的工藝技術措施配合下，使井眼沿著預先設計的井眼軌跡鉆達目的層的鉆井方法叫定向鉆井。定向井的造斜方法有井底動力鉆具造斜，轉盤鉆造斜以及斜井鉆機造斜。

　　4．取芯鉆井技術

　　利用專門的取芯工具和一定技術措施，將地下的巖石取到地面上來的一種鉆井工藝。取芯工具包括取芯鉆頭、巖芯筒、巖芯爪、止回閥、扶正器和懸掛軸承等輔助部件。

　　5.完井技術

　　完井方法一般分為套管完井和裸眼完井兩大類，共有6種方式：套管射孔完井、尾管射孔完井、先期裸眼完井、后期裸眼完井、篩管完井、礫石充填完井。

　　6．鉆井井控技術

　　在鉆井作業中，一旦發生井噴，就會使井下情況復雜化，無法正常鉆井，被迫進行壓井作業，對油氣層造成不同程度的損害。同時，井噴后極易導致失控，井噴失控后，將使油氣資源受到嚴重破壞，還易釀成火災，造成人員傷亡，設備毀壞，油氣井報廢，自然環境受到污染。所以，井噴失控是鉆井工程中性質嚴重，損失巨大的災難性事故。

　　（三）鉆井施工作業風險管理

　　1．鉆井作業 HSE危害和影響的確定

　　1） 鉆井作業風險識別的特征

　　（1） 差異性；

　　（2） 嚴重性；

　　（3） 多樣性；

　　（4） 時間性；

　　（5） 隱蔽性；

　　（6） 變化性。

　　2）鉆井及相關作業的主要風險

　　（1） 共同作業風險：井噴及井噴失控可能造成地層碳氫化合物的溢出；火災及爆炸：地層碳氫化合物的溢出，特別是輕質油、硫化氫等可燃（劇毒）氣體溢出，汽油及柴油、潤滑油、機油等泄漏造成火災爆炸危險事故等；

　　（2） 相關作業風險：測井作業風險；錄井作業風險；定向井作業風險；固井作業風險；試油作業風險；相關作業產生的廢水、廢渣、廢氣對環境的污染。

　　3）鉆井作業中的主要特定危害和影響

　　鉆井作業中主要的特定危害和影響見表3-1。

表3-1 鉆井作業中主要的特定危害和影響

　　4）井噴失控的原因及危害和影響

　　井噴失控是鉆井工程中性質最嚴重的災難性事故，對健康、安全與環境的危害和影響是巨大的，造成井噴失控的直接原因主要有：

　　（1）起鉆抽吸，造成誘噴；

　　（2）起鉆不灌鉆井液或沒有及時灌滿；

　　（3）未能準確地發現溢流；

　　（4）發現溢流后處理措施不當或井口不安裝防噴器；

　　（5）井控設備的安裝及試壓不符合要求；

　　（6）井身結構設計不合理；

　　（7）對淺氣層的危害缺乏足夠的認識；

　　（8）地質設計未能提供準確的地層孔隙壓力資料，使用了低密度鉆井液，鉆井液柱壓力低于地層孔隙壓力；

　　（9）空井時間過長，又無人觀察井口；

　　（10）鉆遇漏失層段未能及時處理或處理措施不當；

　　（11）相鄰注水井不停或未減壓；

　　（12）思想麻痹，違章操作。

　　井噴失控的危害和影響包括以下幾個方面：

　　（1）打亂正常的工作秩序，影響全局生產；

　　（2）使鉆井事故復雜化，處理難度增加；

　　（3）井噴失控極易引起火災，危及井場人員及周圍居民的生命安全；

　　（4）噴出的油、氣、水及有害物質（如硫化氫）會造成嚴重的環境污染，危及人員的健康和安全；

　　（5）傷害油氣層，破壞地下油氣資源；

　　（6）井噴著火，造成機毀人亡和油氣井報廢，帶來巨大的經濟損失；

　　（7）涉及面廣，在國際、國內造成不良的社會影響。

　　2．鉆井作業HSE風險削減措施

　　1）措施內容

　　制定鉆井活動中的風險管理措施，是達到風險控制目標、保證風險削減措施的落實以及順利實施鉆井活動的重要保證，主要包括以下內容：

　　（1）建立完善的鉆井HSE風險防范保障體系和運行機制，保證有關風險削減措施的實施；

　　（2）組織落實風險防范和削減措施必備的人、財、設備等必備條件和手段，并制定有關保護設備、工具的配置和采購計劃；

　　（3）識別鉆井活動中各個階段和不同工藝施工作業中可能產生的HSE風險，制定防止和削減措施；

　　（4）制定鉆井作業中各種險情和危害發生的應急反應計劃以減少影響；

　　（5）鉆井安全生產管理措施應形成文件，以規定、制度和條例形式下發，指導鉆井安全生產；

　　（6）制定危害影響和恢復措施；

　　（7）對提出的風險防范、削減和恢復措施也可能產生的危害進行再識別和評估，以確定這些措施在風險控制目標中的作用；

　　（8）監控措施。

　　 2）建立安全生產指南

　　主要制定以下安全生產指南：鉆井作業安全規程、常規鉆井安全技術規程、含硫油氣田安全鉆井法、鉆井設備拆裝安全規定、關井操作程序、井場動火管理、井場用電安全規程等。

　　3）鉆井HSE管理監測

　　實施鉆井風險削減措施，還必須對有關情況進行監測（包括檢查、測試等），并建立和保存相應結果與記錄。

　　（1）對鉆井隊現場的監測檢查包括但不限于以下范圍：HSE管理實施情況；各項安全規程、標準執行情況；各種設備、設施的安全技術性，運行及維護保養情況；自動報警裝置及安全防護裝置的配置、性能、運行及維護保養情況；應急措施落實情況，應急設備的配置、維護保養情況；員工HSE培訓，應急演習情況；醫療設備、藥品的配備及使用情況；井場、營地環保規定的執行情況、廢物回收、污水處理、環境破壞后的恢復等；宿舍、餐廳、廚房、廁所、浴室的衛生情況。

　　（2）檢查的對象與內容：

　　①對鉆井隊HSE管理的檢查（包括但不限于）：HSE管理機構及職責；HSE管理體系運行；HSE管理的規章制度建立及執行；鉆井作業HSE指導書、計劃書、檢查表；對員工的HSE宣傳、教育和培訓；危險部位的警示標志或警示牌；例行的HSE檢查。

　　②對鉆井隊員工的檢查（包括但不限于）：HSE管理知識；特殊崗位的持證情況；HSE方面的培訓；緊急情況下控制處理險情的技能；緊急情況下個人防護能力；控制險情的設備、工具（如不同類型的滅火器）的使用；勞保用品的穿戴；是否會使用個人防護器材（如空氣呼吸器等）；員工的健康狀況等。

　　③對鉆井及HSE設備、設施的檢查（包括但不限于）：設備、設施安裝是否符合有關技術、安全規定要求；設備、設施運行是否良好、完整性如何；設備、設施的安全防護裝置是否齊全有效；消防設施、滅火器材等是否配備齊全有效。

　　④設備、設施具體的檢查內容按有關規定進行，對有關的設備裝置，如井控設備要進行測試。

　　⑤營地的檢查：安全距離、電氣線路、消防器材及周邊環境等。

　　⑥醫療設施及藥械的檢查：衛生員資質、常規及急救藥品、設施等。

　　另外，削減鉆井作業HSE的風險還包括配備控制和消除危害的設備、儀器、工具、防護裝置以及安全勞保用品等硬件的配置和保證鉆井設備、設施的完整性及有效使用措施。

　　3．鉆井作業HSE應急反應計劃

　　1）鉆井作業HSE應急分類根據鉆井作業的工藝特點和作業環境特點，應急反應可分為5大類

　　（1）鉆井作業中的突發事件；

　　（2）人身傷害事故；

　　（3）急性中毒；

　　（4）有害物質泄漏；

　　（5）自然災害。

　　2）鉆井作業HSE應急計劃內容

　　（1）應急反應工作的組織和職責；

　　（2）參與應急工作的人員；

　　（3）環境調查報告；

　　（4）應急設備、物資、器材的準備；

　　（5）應急實施程序；

　　（6）現場培訓及模擬演習計劃；

　　（7）緊急情況報告程序、聯絡人員和聯絡方法；

　　（8）應急搶險防護設備、設施布置圖；

　　（9）井場及營區逃生路線圖；

　　（10）簡易交通圖等。

　　3）鉆井作業過程中緊急情況下的應急程序清單（包括但不限于）

　　（1）火災及爆炸應急程序；

　　（2）硫化氫防護應急程序；

　　（3）井涌、井噴應急程序；

　　（4）油料、燃料及其他有毒物質泄漏應急程序；

　　（5）放射性物質落井的處理應急程序；

　　（6）惡劣天氣應急程序；

　　（7）現場醫療急救程序。