东北地区钻井设备的冬季保温措施

赵宇，张国辉，蔡理想，郭成明，张伟

(渤海钻探工程有限公司第三钻井工程分公司吉林项目部，天津 300280)

0 引言

当今社会，国内经济发展迅速，各项产业对于石油的需求量日益增大，国内原油产量不足，促使北方部分高寒地区油田将冬季生产纳入日常生产活动中。吉林地区冬季环境温度最低可达-35 ℃，黑龙江地区冬季环境温度最低可达-40 ℃，因此，如何对钻机设备设施做好冬季生产的冬防保温工作，避免因环境温度过低引起设备损坏而延误生产进度，显得尤为重要[1-3]。本文针对高寒地区钻机设备保温工作进行介绍和探讨。

1 冬季生产物资物料准备工作

高寒地区作业的钻井队在入冬之前需要进行越冬物料及设备设施统计，如表1所示。

表1 冬季生产部分所需物料及设备设施(参考)

表1中，毛毡用于柴油管线的包裹保温；电热棒用于生产水罐的加热；油酊类防爆电暖气用于井场气瓶房、各处泵仓内水(油)泵及泵仓管线的保温；设备设施所用的润滑油及冷却液应按照说明书要求，挑选高寒地区适用的品类。

2 井场内部保温措施

井场内部保温措施主要有：锅炉保温；保温棚搭建；电保温；其他保温措施。

3 保温措施及相关要求

3.1 锅炉

每个钻井队现场应配备1台型号为1 t、压力为0.7～1.0 MPa的燃油蒸汽锅炉及相关配套设施，如果区块中作业的钻井队超过4支，应按照实际需求，每个区块备用1台锅炉，并保证备用锅炉能在3 h内到井投入使用，以免锅炉故障蒸汽供应不足造成损失。

蒸气管线铺设范围为钻台、机房、循环罐区、油罐4个区域，要求每个区域铺设1根主蒸汽管线，并留有足够数量的三通变径接头(钻台面2个接口、钻台底座2个接口、固井水罐2个接口、气瓶房1个接口、柴油机2个接口、油罐1个接口、泵房2个接口、每循环罐2个罐1个接口)，以满足钻井队高温耐压橡胶管线及散热片接出需求。

3.2 保温棚

搭建范围为钻台上下、机房、泵房、循环罐区、节流管汇、压井管汇、油罐、远程控制台。钻台下部和机房须分离搭建、除油罐不封顶外其余保温棚均需要封顶(循环罐顶部须采取部分拉帘式封顶方式)。在保温围布适当位置进行开窗设计，以满足甲方作业视线需求。保温棚铁管直角采取端部防磨处理。保温棚铁管直径为5.0 cm、壁厚为2.0 cm以上，长度及数量满足现场作业需求，铁管卡子间距立根不大于2.0 m、以保证保温棚的稳定性可抵御6级以下风力。围布四周采用轻便、防风、防火阻燃的材料，顶部采用透光透气性能较好的帆布，具体数量满足现场需求。保温棚搭建须充分考虑钻机平移需求，须将保温架固定在设备本体上，保证钻机平移过程中钻台、机房、泵房保温棚可随设备同步移动，避免二次拆装。

3.3 电保温

须采用36 V防爆变压器和安全电压保温用电伴热带，变压器箱位置摆放合理，做架高处理，禁止直接摆放于地面，变压器输入输出端有标识，接地可靠。输入防爆变压器的电源应设置漏保装置，防爆变压器输出的电源线应使用2×6 m2的橡套电缆，所承载的电伴热带长度应与变压器功率匹配，且长度小于30 m。在电源线与电伴热带之间、电伴热带与电伴热带之间使用防爆接线盒连接，电伴热带的尾端使用防爆端子密封。接线盒及端子无裂痕或损坏，密闭有效，铜丝或电热丝无裸露，接头处无遮挡便于检查。电伴热带无扭结，外皮无破损。电伴热带缠绕间距不得小于200 mm，缠绕松紧适度，与金属棱角处有防磨措施；使用保温材料包裹，外层使用阻燃塑料布包扎严密。安装保温设施时，仪表、黄油嘴等日常检查、维护、保养部位不能被包裹；设备设施连接处应使用防爆接线盒连接电伴热带，不宜使用超长电伴热带。电保温包括钻机地面设备和井控设备电热保温套、电热带、防爆变压器、防爆控制柜、及配套设备设施等。

主要保温部位为节流管汇(包括8#、10#闸阀及其管线)、压井管汇、内防喷管线，远程控制箱气泵及其管线、气管缆、回收管线、节控箱与司控箱连接气管线、反循环压井管线、液动节流阀控制管线、空气包及法兰、加重装置、泵安全阀及泵的泄压管线、高低压管线及其阀门组、压力表、钻台阀门组、1#罐泵仓阀门组、灌浆管线、储备罐连通管、钻机气源气管排、泥浆罐连接管、泥浆泵上水管、立管及备用立管、固井水罐闸门组及其管线、防碰天车、机房主气管线、气瓶放气口、营区上水及排水管线。

3.4 其他保温措施

设备所有裸露在外的气源管线需要使用保温材料进行包裹，气控箱、阀岛箱内加装电热板保证箱内的温度在2～5 ℃。井场柴油管线，套装水罐至泥浆循环罐的供水管线需要与蒸汽管线敷设在一起，用保温材料包裹好后埋入地面，埋深不小于10 cm。井场套装水罐、宿舍区生活水罐、宿舍区收污罐、绞车伊顿刹车冷却水罐内放入防爆电热棒，保证水温在10 ℃左右。将柴油罐进行改造，内部设置蒸汽管线，将锅炉蒸汽管线通入，保证柴油温度在15～20 ℃，避免柴油结蜡堵塞输油管线。钻台保温采取二层围板和帆布相结合的保温方式，二层围板用于防风，将帆布挂在围板内侧，堵住缝隙，使防风效果更好。

4 钻井施工过程中设备使用的一些注意事项

4.1 气路

气路干燥装置要在入冬前做好换药和检修工作，确保工作正常，气瓶每20 min放水一次。主气路系统上安装放水闸门，每30 min放水一次；气路管线、控制开关、继气器应采取有效的保温措施。设备运转期间所有气开关应每10～15 min活动一次，起游车中途离合器开关活动不少于二次。重锤式防碰天车气开关用保温材料进行保温，每30 min活动一次防碰天车开关。保持气开关、继气器等气控元件的清洁卫生，防止进水冻结。

4.2 钻井泵及高压管线

作业前检查方钻杆、水龙头、水龙带是否畅通；使用前应对安全阀、压力表、闸门组等进行预热。钻井泵短时停用应将喷淋泵内的水放净。长时间停泵，可用压缩空气排除高低压循环管线中的钻井液，拆除凡尔，放空泵内的钻井液或保持间歇循环。钻井泵长期不用时，应拆除液力端阀件，排空高低压管线及闸门组内的钻井液。高低压管线不用时，应倒好闸门，放空管线内的钻井液。钻井施工中应保持回水闸门和低压管线不冻结。

4.3 柴油机、发电机

柴油机、发电机冷车启动前应预热机油，盘车2圈以上无卡滞方可启动，短时间停用，要注意跑温；使用好保温套(垫)。必须使用预供油泵供油，使压力升到0.05～0.2 MPa方可启动。禁止将继气器芯杆拿出。启动后应全面检查油压、温度等情况，并使柴油机暖机。

待各部位运转正常后，冷却液温度升到45 ℃以上，方可带负荷运转。动力机停用且无法跑温时，要放净油、水(加防冻液的除外)。190柴油机放水时应特别注意卸掉机油冷却器端盖、中冷器丝堵，2000系列柴油机拆开中冷器丝堵，3000系列柴油机的多功能支架丝堵，并用压缩空气吹净余水。压风机(自动、电动)启动前应用蒸汽预热机油和机体。更换机油时应热车更换。

4.4 固控设备

离心机、加重泵、水泵、除砂泵等启动前应盘动2圈以上，正常后启动。加重漏斗使用完毕后要及时放空钻井液，管线应采取保温措施或放空钻井液，保证畅通。钻井液药剂罐和出口闸门、管线应用蒸汽加温，防止冻结。固控设备(除砂器、除泥器、砂泵、离心机等)短时间停用时要定期活动，长时间停用时应将内部的钻井液放空，清洗干净。

5 结语

经过三个月的生产活动，钻机设备设施运转正常，未因野外温度过低而出现损坏和管线冻堵现象。由于设备运转期间也会散发一定热量，因此保温棚内实际温度比预计温度高出2～3 ℃，保温效果良好，符合预期，保温措施能够保证高寒地区冬季施工正常作业。