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高晓军，李魏钢
（川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，陕西西安 710021）
长庆钻井总公司作为长庆油田勘探开发的主力军，正全力推动油气增储上产工作，工作区域横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省（区），勘探总面积37 万平方千米。为确保在寒冷低温条件下正常施工，每年的10 月1 日至次年的5 月1 日为冬防保温阶段。
近年来，全球气候异常，长庆区域出现极寒天气，区部气温降到-30 ℃左右，2021 年处于“拉尼娜”现象范围控制下，偏冷比例高达80%，给冬季安全生产带来极大困难和挑战。
自2017 年以来，长庆钻井总公司进尺连续突破600 万米，进入冬季施工队伍整体增多，有一部分钻井队跨年作业。长庆地区冬季比较寒冷，大部分区域气温会达到-20 ℃（区部达到-30 ℃），并且低温持续时间长，使野外钻井作业变得更加困难。如果冬季保温不到位，应对偏冷天气准备不足，各种问题接踵而至，设备故障停机、耽误生产进度、引发安全隐患，甚至造成安全事故等一系列问题，所以冬季钻井施工要采取有效地防冻保温技术措施。
关于偏冷天气带来的困难与挑战，下面主要从钻井作业、人员健康、设备运转3 个方面说明。
1.1 对钻井作业的影响
因为偏冷气温形成厚约1 m 的冻土层，对钻前准备、钻进过程、完井作业均有影响，如修路和推平井场均难于其他项目，泥浆池很难挖。尤其是在西北地区，冬季枯水期加上冻冰，生产用水供应困难。泥浆时间稍长就会冻结，钻杆提出来就表面结冰、抓举困难，吊单根等常规作业较难于平常。另外，操作人员肌肉僵硬，表现出行为迟缓、笨拙、动作变形，在作业时容易摔倒、受机械伤害，也容易造成误操作，发生事故。
1.2 对人员健康的影响
气温偏冷加之夜班作业、高强度劳作，极易诱发心脑血管疾病，有损员工健康，并且野外环境恶劣，冬季满眼荒凉、使人身心压抑。当皮肤温度降到-2 ℃时就有可能发生冻伤，在-25～-30 ℃冻伤发生率最高，其中浅表冻伤最常见、约占病例总数的74%，而面部（鼻、耳）、气管和肺为最常见的受伤部位。
1.3 对钻井设备的影响
（1）偏冷天气易造成防碰天车失效，如指重表失灵，循环系统冻结等。
（2）燃油的蒸发性、燃烧性和低温流动性下降，给柴油机启动造成一定困难，同时柴油机的功率消耗较大、工作效率降低。
（3）气路管线内的水蒸气遇冷凝结，使气路变窄或冻结，继气器等气路控制阀件开闭迟钝或失灵。
（4）低温使液压油变得很稠，液压泵站的动力马达在冷机时难以形成润滑油膜，导致磨损加剧。由于液压油变得很稠，还会导致设备控制制动可靠性下降、安全性降低。
（5）液压软管、橡胶密封件及金属构件易发生冷脆性断裂。
（6）循环罐、水罐等钻井设备与地面冻结粘连导致无法搬运。
长庆区域自9 月中旬着手冬防保温工作，主要工作内容有：组织专人查验重点工程冬防保温措施落实情况；
监控重点要害部位，做好冬防物资组织、作业现场装置和管线的防冻保温、设备冬季运行和冬季供热等工作；
制定并落实极端严寒天气下的冬防保温应急措施等。
2.1 冬防保温物资组织
（1）锅炉、保温棚及蒸汽发生器等防冻保温设备设施的采购组织，毛毡、电热棒、蒸汽胶管、普通电暖气、电伴热带、柴油喷灯、防渗布、棉门帘、棉工衣、棉帽等组织。
（2）设备设施所用的燃油、润滑油、冷却液、液压油应按照使用要求，组织偏寒地区适用的品类。
（3）及时维修，确保蒸汽发生装置、余热回收装置等冬防保温设备设施配备完好，用以保障冬季施工钻井队。
2.2 现场装置和管线的防冻保温
2.2.1 油、水、气管线
（1）油管线包扎应先缠加热带，再用毛毡与防渗布包扎。高架油罐安装防爆型电加热棒，连接高架罐的管线全部用毛毡和防渗布包裹，为防止管线结蜡，需要定时用油泵进行循环。
（2）冷干机、干燥塔、电加热装置等运行正常，气瓶等15 min排水一次。接好阀导箱内的预热装置，做好保温措施。
（3）认真检查，确保水泵、闸门、管线没有渗漏。水泵、水管线、闸门、分水器等缠电加热带后，先用毛毡包再用防渗布包扎、捆绑结实，不使用时应放净水泵及管线内的积水。
2.2.2 主要现场分区保温措施
（1）油罐区：①油罐滤子、闸门组、流量计、加热装置及管线缠绕加热带并用毛毡、防渗部包扎；
②大油罐与其他油罐连接油管线采用伴热带、毛毡、防渗布包裹，有电加热装置的高架油罐则不需要采取保温措施；
③机房内油箱及发电房加油管线至少包扎2 层防火毛毡，油箱周围不得存放易燃物，严禁下部使用电热板或喷灯进行加热，严禁发电机油滤处缠绕加热带（图1）。
图1 油罐管线包扎
（2）泵房区。泵房区的泥浆泵空气包、泄压管线、冷却水管线、高压阀门组、仪表管线、防喷器内控管线、闸门等均需包扎并缠绕加热带。
（3）机房区：①柴油机所有的进油管线、启动气管线、高低温水箱外漏的循环水管线均需包扎2 层以上的毛毡；
②柴油机冷却液必须按要求更换防冻液，测试冰点，保证防冻液质量，并且对柴油机冷却水管线进行包扎。
（4）钻台区：①指重表、防碰天车气管线均要包扎并缠绕加热带，司控台内安装防爆热风机，阀导箱保温等措施。液气大钳、气动小绞车，包扎气管线；
②绞车，机械钻机绞车防碰过卷阀、插拔式防碰天车可使用加热头进行加热，DB、LDB 钻机绞车气管线进行包扎并缠绕加热带，DB、LDB 钻机阀岛箱内部加热装置功能完好，箱体使用毛毡包扎并缠加热带。
（5）固控区：①除气器的真空泵泵头、水箱及管线，除砂器和除泥器的供液砂泵蜗壳及管线、离心机的泥浆进出管线等，必须用伴热带加热，并采取保温措施；
②砂泵、电动漏斗、射流漏斗管线安装最低点排污阀，进出液管线缠伴热带并使用毛毡包扎保温，使用完后及时放净泥浆或水；
③高压管汇及水龙带使用完毕后，应用专用的清扫排空装置反复清扫管汇积液直至排空，防止冻结。
（6）生产水罐：管线、闸门均需要包扎并缠绕加热带，使用完毕后应及时排空泵体与管线内的积水，防止冻结。
2.2.3 防冻设施配备运行
（1）锅炉。重点施工钻井队现场应配备1 台蒸汽锅炉及相关配套设施，蒸汽管线铺设范围为钻台、机房、循环罐区、油罐4 个区域，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，以满足钻井队高温耐压橡胶管线及散热片的接出需求。
（2）蒸汽发生器。蒸汽发生器有体积小、产气快、自动化程度高、绿色环保等特点，符合安全节能环保的要求。长庆区域在用的蒸汽发生器大多数为KZF-Ex 系列，配有小型电蒸汽锅炉、储水罐、给水泵、温度检测装置等，每小时可产生67 kg 的蒸汽，能够满足钻井队现场应急性解冻的需要（图2）。
图2 在用的KZF-Ex 系列蒸汽发生器
（3）保温棚。保温棚搭建范围为钻台上下、机房、泵房、循环罐区、节流管汇、压井管汇等：在钻井队节流、压井管汇搭设的保温棚高度一般在2 m 以上，铁管直径5.0 cm、壁厚不小于2.0 cm，用铁管卡子固定（间距不超过2 m），可抵御6 级以下风力；
棚内放置防爆电热板或油汀及防爆照明灯，内设温度计，确保室内温度不低于0 ℃。
（4）挡风围墙围。在机房可安装挡风围墙围，杆顶部固定围布，既可以遮挡寒风，也可将柴油机散热器热风遮挡返回，提高机房区整体温度；
井架二层台围布、钻台围布必须挂全；
机泵房、循环系统需要保温的，由相关专业公司配合钻井队根据生产需要搭建机泵房或围围布。
（5）电保温。主要保温部位为节流管汇、压井管汇、内防喷管线，空气包及法兰，防碰天车、机房主气管线、气瓶放气口、营地区上水及排水管线，要求：①电热带从正规渠道购置，表面有无破损；
②电热带的绝缘性能良好（要求在DC 1000 V 测试时绝缘电阻不低于20 MΩ）；
③电源线与电伴热带之间、电伴热带与电伴热带之间用防爆接线盒连接，电伴热带的尾端采用防爆端子密封。
（6）其他保温措施：①设备所有裸露在外的气源管线用毛毡缠绕后再用防渗布包裹，气控箱、阀岛箱内加装电热板，箱内温度控制在2～5 ℃；
②井场柴油管线，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再埋入地面（埋深大于10 cm）；
③井场水罐、宿舍区生活水罐内放入防爆电热棒，水温应控制在10 ℃左右。
（1）各岗位挂合气控开关，必须执行“一起、二带、三负荷”三次挂合规程。
（2）下钻起空游车每起高10～15 m，需要活动滚筒提升离合器开关一次，下放钻具前要试刹车一次，中途点刹试刹车减速；
起钻，每个接箍出转盘面要活动起升离合器开关一次，第三个接箍出转盘面前应提前放气减速；
正常作业各气控开关（阀件）每10～15 min 活动放气一次。
（3）起钻前应吹尽方钻杆内泥浆，长时间停泵的则要放尽泥浆泵和地面管汇内的泥浆，或采用间歇地面循环法，防止冻结；
开泵前要先预热保险阀和泵压表，打开回水低压闸门循环正常后方可倒高压闸门挂合，挂泵时应采用多次挂合法，一次挂合摘泵后压力不降的，则要认真检查循环回路，在确认循环畅通后方可完全挂合。
（4）下钻时，内外钳工要认真检查钻具水眼是否通畅，防止泥浆冻结、开泵憋压。
（5）转盘启动前，应先多次试挂合，空转灵活后，在方补心座入后带负荷运转。
在气候偏冷的条件下，分别从物资组织、现场装置和管线防冻保温、防冻设施的配套运行等方面入手，研究钻机冬防保温的问题，给钻机穿上“保温服”的同时严格落实各项防冻措施，确保钻井冬季施工安全高效。
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