Honeywell 气体探测器在陆地石油钻井上的应用

一、行业简½：

钻井设备 ( 简称钻机 ) 是指石油天然气钻井过程中所需各种机械设备的

总 称。 钻机主要 部件必 须相互配 合才能完 成钻机起 升、循环和 旋转的 3 项

主 要工作。按 动力设备 的不同通 常可分 为机械传 动钻机、电 动钻机 和复合

钻机 3 种。主要包括以下系统：

·提升系统 ·旋转系统 ·循环系统 ·动力设备

·传动系统 ·控制系统 ·底座 ·辅助设备

钻机所必须具有的主要设备共 7 大部件：½车、井架、天车、游车、水龙头、

转盘、钻井泵。

二、环境特点：

石油的分布 在全世½比½广 泛，因此陆上钻井 的工作环境几 乎包含了任何世 ½上任何一种环 境。从中

东的 沙漠环境，到海上 的钻井平台，从非洲 和南美洲的热 带雨林，到西伯利亚 的永久冻土带，都 有钻机的

分布。另 外， 钻机行业还有 一个统一的特点： 在钻井的过程中，会 抽出大量地底 的高压泥½。这些泥 ½往

往富含硫物质，具有很强的腐蚀性。

三、需要检测的气体：

根据钻机的 作用和其所处的 环境，我们不难看 出， 钻机配套需要 检测的气体主要 是以甲烷为主 的可燃

性气体和硫化氢。

四、钻井施工作业风险：

钻井作业风险识别的特征

※ 差异性 ※ 严重性 ※ 多样性 ※ 时间性 ※ 隐蔽性 ※ 变化性

钻井及相关作业的主要风险

※ 共同作业 风险：井喷及井喷失控可能造成 地层碳氢化合物的溢出；火灾及爆 炸： 地层碳氢化合物的

溢出，特别是轻质油、硫化氢等可燃 ( 剧毒 ) 气体溢出，汽油及柴油、润滑油、机油等泄漏造成火灾爆炸危

险事故等。

※ 相关作 业风险：测井作业风险；录井作业 风险；定向井作业风险；固井作业 风险；试油作业风险；

相关作业产生的废水、废渣、废气对环境的污染。

※ 钻井作业中的主要特定危害和影响

井口设备对人的伤害

采油树 主要危险：当井口采油树出现阀门渗漏、丝扣渗漏、采油树本体渗漏时，其渗漏的油气会发生

火灾事故；另外，突然喷出的高压油气会对在采油树周围工作的员工身体造成气流打击致伤事故。

压力表 主要危险：危险来自于压力表本身和员工操作过程中。当压力表本身出现弹簧管渗漏、压力表

失灵 时， 会因表内压力突 破渗漏处击破表玻 璃从而对人产生 伤害；当员工不按照 操作规程操作或 使用量程

不当的压力表也会造成表内带压油气渗漏从而造成危险。

加热炉对人的伤害 在高含蜡、高粘度、高凝固点的油田，需要在井口以后加装加热炉对原油½行保温、

½粘、清蜡。加 热炉属于油 田专用容器，它的 特点是：明火、高 温、 带压，属于操作 危险性½高的 设备。

由于加热炉本身的高危险性或员工操作不当都会引发事故，造成伤害。

点火时炉膛内爆炸 主要危险：由于加热炉多使用天然气作为燃料，当供气闸门不严、渗漏，或其他原

因造成炉膛内有余气时，在天然气达到 5％～ 15％的浓度时，遇明火而发生爆炸，从而对人产生伤害。

其他原因造成的加热炉爆炸 主要危险：加热炉本体属于低压容器，当加热炉安全附件 ( 安全阀、压力

表等 ) 失灵时，会因 为炉内气压 过高而造 成炉体爆炸；同 时，当炉内水 烧干时或盘 管穿孔憋压 也会造成炉

子爆炸。

采油操作过程中对人的伤害

自喷井清蜡 主要危险：自喷井清蜡时，员工需要登高操作，易发生高空坠落或高空坠 物伤人事故；

在防喷管放空时，会被油气熏倒发生中毒事故；在操作清蜡½车时，会因操作不当而被½车打伤；在打蜡时，

会因为钢丝的滑动而磨伤手掌。

控制及预防措施：

对井口设备，及其它气体易泄漏区域½行气体检测

严格执行高处作业规程。

确保油井扒杆或清蜡梯子完好，安全防护齐全。

放空时，人要站在上风头，防止中毒。

从以上内容可以看出，钻机操作过程中主要的气体危害都来自于井口。

五、气体检测系统½绍：

一个典型的钻机用气体检测系统如下图所示：

如上图，是一个典型 的钻机用气体检测系 统示意图。在井口根据实 际情况，安装有 2~4 台 可燃气体探

测器和 2~4 台硫化氢气体探测 器。由 于井口有大量的腐蚀性含硫 的泥½，因此可燃气体探测器宜 采用红外

吸收检 测原理的探测器，且所有探测 器都最好采用 316 不锈钢材 质。 探测器要配备传感器保护 罩， 有条件

的情况下还应配备防雨罩，以保证作业时，喷射出的泥½不会影响到探测器的正常工作。

此外，在现场 和钻机操作室 里， 都应安装有声 光报警器。当检测 到气体浓度超 标时，气体报警 系统立

即出发声光报警器，提醒现场和钻机操作室的工作人员立即撤离，或采取相应的措施。

Honeywell 探测器公司的产品中，最合适的产品是 XCD 型气体探测器。部分高端用户对可燃气体探测

器也可以选择 Optima Plus 型可燃气体探测器，硫化氢探测器也可以选择 Apex 型气体探测器。

在钻机操作室里，安装有 System57 型气体报警控制器。System57 型气体报警控制器提供现场探测器

DC24V 工 作电源， 同时½ 受现场 探测器 的 4-20mA 模拟量 信号。当 检测到 气体泄 漏达到 报警设 定值时，

System57 即把报警 / 故障继电器信号传送给钻机控制 PLC，由 PLC 系统采取相应 措施。同时，System57

的继电器还驱动现场和操作室的声光报警器报警。

System57 还输出 4-20mA 模拟量信号给 PLC 系统，保证钻机操作系统实时监视现场气体浓度。

由于气体检测系统在钻机系统中属于安全等级非常高的系统，因此应提供给系统 2 路独立的冗余供电，

以保证系统在任何情况下都能正常工作。

六、Honeywell 适用的产品有：

Sensepoint XCD 型气体探测器（详见第 38 页）

Optima Plus 可燃气体探测器 ( 详见第 42 页 )

System57 气体报警控制器（详见第 45 页）

Apex 通用型气体探测器（详见第 49 页）