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防爆設備在鉆井現場的選用研究

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		點擊數：	更新時間： 2024年08月08日
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Chenmical Intermediate
41 當代化工研究 技術應用與研究 2016·06
防爆設備在鉆井現場的選用研究
郭永岐 馮琦 張軍峰
（川慶鉆探國際工程公司 四川 610051）
摘要：防爆設備在鉆井現場的種類繁多,數量巨大,然而由于作業(yè)環(huán)境和工況的特殊性,并不是任何防爆設備都適合在鉆機上安裝,一
件原本合格的防爆產品可能由于安裝方式或位置的不同而不符合安全要求,進而引發(fā)安全事故。筆者根據多年工作于川慶鉆探和殼牌公司
作業(yè)現場的實踐經驗,在系統論述如何合理選用井場防爆設備的基礎上,指出目前鉆機防爆設備在安裝和使用過程中普遍存在的問題,并
提出整改建議。
關鍵詞：防爆;危險區(qū)域;選用規(guī)范
中圖分類號：T 文獻標識碼：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、井場危險區(qū)域的界定與劃分
鉆機之所以配備防爆電氣設備是因為井場存在諸多危
險區(qū)域，不同的危險等級需要配備相應等級的防爆設備。目
前，石油行業(yè)在世界范圍內比較通用的危險區(qū)域劃分英國石
油學會（Institute of Petroleum）安全規(guī)范中的第15部分：
《易燃易爆防護區(qū)域劃分規(guī)范》及IP15。根據危險氣體釋放
源的強度與范圍對所在區(qū)域的危險等級進行界定，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)域以外的井場區(qū)域統一標定為安全區(qū)域。在鉆井現場一
般沒有連續(xù)釋放氣體源，故未劃定0類區(qū)域，根據強度和范
圍，井口、循環(huán)灌等區(qū)域都有1類和2類區(qū)域。
二、防爆設備的選配要素
防爆設備的種類繁多，準確合理的配備選用需要綜合考
慮各方面的因素，圖1是用于鉆臺照明的某國產防爆燈具的
防爆信息標識，包含了一個防爆設備的基本信息，這里以此
為例來說明鉆機上防爆設備的合理選配。
圖1 防爆標識解析
1.防爆等級滿足危險區(qū)域要求
適用于高危險等級區(qū)域的設備可以在低危險等級區(qū)域安
裝，低防爆等級的設備卻不能用于高危險區(qū)域。
在防爆標識中用阿拉伯數字“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，其標識中從左
向右第三條信息阿拉伯數字“2”代表該設備可以滿足1類
危險區(qū)域使用（特別注意：容易被誤認為是2類區(qū)域）
2.選擇適用于爆炸性氣體環(huán)境下的防爆設備
防爆設備從使用環(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.注意氣體溫度級別
氣體溫度組別指的是防爆電氣設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的數字。數字
越大，允許溫度越小，說明其使用環(huán)境中的氣體燃點越低。
井場最主要的可燃氣體是甲烷，甲烷的燃點在500℃左
右，從理論上來說可以使用包括T1在內的所有溫度組別的
防爆設備。然而，甲烷不是天然氣唯一的成份，還含有其他
成份，因此，井場上的防爆設備最好是選用T4以上級別的
防爆設備，要求表面及里面的電氣設備溫度不高于135℃。
（如圖1中第7條信息所示：T3表示設備最高表面溫度不能
超過200攝氏度）
4.因地置宜、兼顧實用與安全
防爆電氣設備有隔爆型、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
其特定的應用范圍和使用特點，在實際選用時要根據不同的
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。下面是幾種井場常用的防爆形式。
萬方數據
2016·06 技術應用與研究 Chenmical Intermediate 42
當代化工研究
(1)隔爆型。是至把能點燃潛在危險源的電氣元件密封
在一個箱子里，該箱子的強度能夠承受內部電氣元件爆炸所產
生的壓力，不至于在內部氣體爆炸時炸裂，而從阻止內部爆炸
氣流向外擴散，一般用Exd表示。可以用在除了危險0區(qū)以
外的所有危險區(qū)域，是鉆井現場使用最廣泛的防爆形式。
隔爆型因為其防爆特點，其箱體一般都為金屬構件，非
常沉重，一般用于鉆臺組合液壓站、司控房監(jiān)視器控制箱、
循環(huán)罐震動篩，一體機等隨設備一起安裝，搬家時不需要拆
線的固定設備。一般情況下隔爆型電控箱都是格蘭進線，不
僅要求格蘭也為相應等級的防爆設備，而且對格蘭的安裝有
非常嚴格的要求。
(2)增安型。顧名思義是增強安全性能，通過阻止可燃
氣體進入裝有電氣元件的箱體從而增強電氣元件在可燃氣體
環(huán)境下運行的安全性，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會出現電火花的設備，一般
情況下只是用來作為接線箱或者動力轉接線。
(3)無火花型。指的是一般情況下不會點燃周圍的爆炸
性氣體混合物，且在正常情況下不會產生火花的電氣設備。
一般用Exn來表示。無火型防爆能力較弱，只能用于危險2
區(qū)。在鉆機上出現比較多的是各類的插接件。
(4)本質安全型。本質安全型防爆簡稱本安型，是指通
過限制電氣回路中的能量并配合電氣設備的結構設計，使得
在正常和事故工況下回路中都不可能產生達到點燃源要求的
燃點，通常用Exi來表示。本安技術一般是成套使用，要在
安全區(qū)設置安全柵，安全柵后面的回路均為本安設備，本安
電路的卡件、端子、電纜、格蘭等都要用淡藍色標識。本安
型防爆可以用在包括危險0區(qū)在內的所有危險區(qū)域。在井場
中一般是用于傳感器、探測儀等精密儀器。
(5)澆封型。澆封型是把可能引發(fā)可燃氣體爆炸的電氣
設備用特殊的材料進行密封，使之與外界空氣隔絕。通常用
Exm來表示，可用危險一區(qū)和二區(qū)。井場上使用澆封型防爆
較少，因為澆封型同時能減少震動對電氣設備造成的損害，
因此，可以在鉆臺面等震動較大的區(qū)域對某些精密電氣元件
進行澆封處理，同時達到防爆和減震的作用。
(6)正壓型。正壓型是指給箱體內建立正壓，阻止可燃
氣體進入從而避免發(fā)生爆炸的危險，一般用Exp表示，可用
于1類和2類危險區(qū)域。正壓型防爆一般用于比較大型的設
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
上不可或缺的防爆形式，主要用于絞車、泥漿泵直流電機以
及司控房綜合控制柜以及直流控制箱。
三、井場防爆配備和使用中常見錯誤糾正
1.正壓型在建立正壓前通電
根據正壓型防爆的特點，所有正壓防爆設備在箱體建立
起正壓以前，箱體內不能有任何設備帶電，但是目前鉆機上
的正壓防爆設備一般都達不到這一要求。以直流電機接線箱
為例，在主電機通電以前，應先開風機建立正壓，而壓力達
到防爆要求后才能給主電機通電。但是國內電機生產廠家在
箱體內還安裝有風壓開關、急停開關、加熱器及風機的接線
端子排，這些設備在風壓未建立前就已經帶電，根本無法起
到正壓防爆的作用。解決措施就是把風壓開關和急停開關移
到箱體外單獨進行防爆處理，而電熱器必須在正常打鉆時從
SCR房切斷電源。
2.增安型接線箱里安裝電氣設備
增安型雖然也能用于一類危險區(qū)域，但不能在里面安
裝繼電器等可能會引起電氣火花的設備，只能作為隔爆型設
備的接線箱和隔爆型設備配合使用，或者用于電纜轉接等功
能，但是國產鉆機經常在增安型設備里面安裝功能型電氣元
件。整改措施就是拆除增安型設備的功能型電氣元件，用隔
爆型重新封裝。
3.本安型設備使用不規(guī)范
本安設備的原理是將電壓和電流限定在一個允許的范
圍內，確保儀表在發(fā)生短路或者故障情況下產生的電火花不
足以點燃周圍的爆炸性氣體。本安形防爆設備是鉆機上傳感
器、探測器等儀表采用的最主要的防爆形式，但是在實際使
用中有很多不符合標準要求的地方需要規(guī)范。
首先是隔離柵的安裝，隔離柵必須是和本安設備配合使
用。不同的本安設備應該配套相應的隔離柵，而國產鉆機普
遍的現象是不安裝隔離柵或者隔離柵選型時沒有經過計算，
所選的隔離柵和本安設備不相匹配。其次，隔離柵還要考慮
接地，井場上常用的本安設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接地，也稱為本
安接地。
4.防爆設備不能隨意二次加工和改裝
防爆設備因為其特殊的使用功能，要求有一定的機械強
度。如果二次加工或是改裝就有可能破壞了原有的機械強度
以及密封性能。這就要求現場在維修更換時盡量采用與原器
件相同規(guī)格尺寸的備件，盡量避免在防爆箱內重新加工安裝
新器件。
鉆機是露天作業(yè)，為了增加防水性能，有些廠商會在
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，這樣會直接導致防爆性能的破壞。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。
5.防爆設備的配件不防爆
一件設備的防爆并不僅僅是本體的防爆，而是指與之
配套安裝的所有設備都要達到防爆要求，以隔爆型防爆箱為
例，其箱體達到防爆要求外，與之配合的格蘭、堵頭也要有
相應的防爆認證。這種不規(guī)范在鉆機上極其普遍，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、堵頭等配件達到相應級別的防爆要求，而且在
安裝工藝上也要嚴格按照防爆標準。
四、結論
1.電氣防爆是安全生產的重要環(huán)節(jié)，防爆設備的合理選
用與規(guī)范使用不僅是安全生產的重要保證，而且對整部機的
用電安全、整體性能和成本控制都有重要的提高與幫助。
2.防爆設備不應該被隨便整改，如需整改必須要通過有
資質的廠商嚴格按照相關規(guī)范進行。
【作者簡介】郭永岐(1983~)，男，川慶鉆探國際工程公司，研究方向：鉆井技術、鉆井現場生產與設備的安全管理工作。

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