预防单吊环及次生灾害 控制装置的研究与应用

在石油钻修井起下管柱时有两种重大安全隐患：一是起钻时会造成单吊环事故。二是下放过程中导致吊卡从空中落下砸向钻台，伤及人员或设备等。本文的旨在阐明一种预防单吊环及次生灾害控制装置，防止单吊环事故以及吊卡从吊环中脱落事故。本装置由三部分组成：1、安全插销两个，2、专用控制器一台，3、防爆电磁阀一台。关键词：单吊环 次生灾害 石油钻修井 起下管柱 吊卡 吊环引言在石油钻修井起下管柱时，当吊环进入吊卡耳内时，左井口操作员将插销插入吊卡耳孔内，同时右井口操作员将插销插入吊卡耳孔内，当两插销都插到位后，司钻人员操作起钻，进行正常起钻作业，但是如果此三人配合不当，当井口人员没有同时挂上吊环时，司钻起钻，引发“单吊环”事故，导致掉钻具、掉套管。当吊卡降落过程中由于摆动、震动等原因使吊卡翻转，插销将从吊卡耳孔内脱落，进而吊卡从高空坠落，引发次生灾害事故。此两种事故会对钻井平台造成重大安全隐患，带来极大损失及人员伤亡，由于老旧插销仅仅是一根L形钢筋，不能起到保护及检测作用，故此作者对插销进行改革，并增加专用控制器、感应检测电路等原件，共同组成一套预防单吊环及次生灾害控制装置，并获得国家专利（专利号：2.2）（493600327@qq.com），其工作原理如下：一、两位手持安全插销人员稍微用力将安全插销插入吊卡耳内，安全插销将感应到的已经插入到位信号发送给专用控制器，专用控制器判断：1、如果两个插销都插到位则输出信号控制防爆电磁阀打开，使得低速离合器气路管线内气路畅通，2、如果两个插销中任何一个没有插到位，则输出信号控制防爆电磁阀断开，使得低速离合器气路管线内气路不通，司钻人员此时起钻动作将不起作用，杜绝单吊环事故的发生。二、安全插销底部镶嵌有强力永久磁铁，当安全插销插入吊卡耳内时，由于强力磁铁作用，安全插销被吸附在吊卡上，即使吊卡翻转，安全插销也不会因为重力和离心力而从吊卡内脱落。三、安全插销工作原理（参见附图）：当安全插销插入耳内时，吸附环形磁铁（10）强力吸附于吊卡上，工作人员稍微用力，环形磁铁套件（8）向上移动，使得感应磁铁（9）与磁感应开关（5）接近，此时（5）感应到插销已经插入信号，并输出信号给元件安装孔（4）内的发射元件且将信号发射给专用控制器（12）并判断：1、如果两个插销都插到位则输出信号控制防爆电磁阀（14）打开，使得低速离合器气路管线（13）内气路畅通，2、如果两个插销中任何一个没有插到位，则输出信号控制（14）断开，使得低速离合器气路管线（13）内气路不通，司钻人员此时起钻动作将不起作用，杜绝单吊环事故的发生。由于定位波珠子（7）使得（8）与（5）之间不产生位移，防止由于抖动或者吊卡翻转而产生错误信号及错误动作。起钻完成后，吊环下移到平台后工作人员稍微用力将安全插销拔出，此时由于（10）强力吸附力使得（8）向下移动，使得（9）远离（5），此时（5）感应到插销已经拔出信号，并输出信号给（4）内的发射元件且将信号发射给专用控制器（12），（12）判断两个安全插销已经拔出，可以进入下一个轮回。防水护套（6）与（4）的外壁采用螺纹连接，起到很好的密封作用防止泥水进入（8）内壁，避免无法移动及错误信号。带限位凸台销杆（11）与（4）间用螺纹连接，便于拆卸及维修保养。本装置的优点和产生的有益效果是：1、本发明考虑到现场泥水多抖动多等因素，所采用的设计思想全面，杜绝了错误信号及错误控制动作，可杜绝单吊环事故及吊卡坠落事故。2、本发明采用常规件组装、操作简单、与吊卡尺寸无关、成本低，具有普遍使用的优点。3、因采用永久磁铁引力作用的原理，确保吊卡销在吊卡翻转的情况下也不会脱落。4、司钻及井口工作人员无需增加额外工作或动作，即可起到预防及保护作用，不影响生产率。