1.项目概况：

目前，油气钻井设施的现代化程度普遍提高，除了拥有高低压供配电系统外，另外还有大量的现代工业自动控制系统。随着计算机技术、控制技术、通讯技术的发展和广泛应用，油气钻井设施的自动控制普遍采用集数据采集、过程控制和信息传送于一体的监控网络。这些自动化系统含有大量的弱电设备，其对雷电瞬间过电压的承受能力低，成为油气钻井设施易受雷电损害的主要设备。近几年雷雨季节油气钻井设施经常出现电气仪表、控制系统、通信、移动设备及外供电线路遭受雷击的事件：胜利油田胜科一井、川科一井等中石化重大钻探工程作业过程中，均因雷击造成仪器设备损坏，延迟钻井进度，造成了重大经济损失；2008年12月在厄瓜多尔工区的一场雷暴天气中，湖南钻井分公司RIG169钻井队顶驱设备的电路系统被击坏，经济损失上百万元。这些事故的发生，反应出了目前国内外在油气钻井设施防雷技术领域面临诸多问题。油气钻井设施具有其独特性，已有的防雷技术标准不可完全照搬套用于钻井设施的雷电防护，现有防雷技术已难满足安全生产的需要。

针对钻井井场的防雷问题，开展了井场直击雷防护技术研究，采用FDTD方法编写程序计算和分析了雷击井架的电磁辐射危害；考虑到传统接闪器存在的缺陷，研制了新型直击雷防护装置；对新型直击雷防护装置开展了高压冲击试验，结果证明防雷效果明显优于传统接闪器；开展井场接地技术研究，建立井场接地电阻计算模型，计算了井场现有接地方式的接地电阻；采用CDEGS软件计算了雷击井架产生的跨步电压，研究了现有接地方式情况下雷击危害；研制了石油工程专用接地装置，便于安装和拆卸。开展司钻台控制系统防雷技术的研究，研制了司钻控制房防雷装置；开展转盘变频柜、送钻变频柜的防雷技术研究，研制了交流变频系统防雷装置。针对录井系统的防雷缺陷，开展弱电系统防雷控制技术研究，进行了雷电电磁脉冲（LEMP）对线路电磁耦合作用试验，分析了雷电流在环路线缆和平等线缆上耦合的电压，研制了录井系统防雷装置；基于理论计算和ATP-EMTP仿真，开展了配电系统SPD能量配合研究，形成了配电系统电涌保护技术；编制了中国石化企业标准《钻修井作业井场雷电防护技术规范》。

2.主要成果：

（1）研制了新型直击雷防护装置，可以与雷电的“梯级先导”相互作用，改变雷电的主放电渠道，使保护区内不落直击雷。

（2）开展井场接地技术研究，对现有接地装置技术存在的不足，设计了一种能在易燃易爆场所和难以破土开挖地面使用的，便于安装拆卸，可反复多次使用的石油工程专用接地装置。

（3）开展录井系统防雷技术研究，研制了司钻控制房防雷装置、交流变频系统防雷装置和录井系统防雷装置，在胜利油田进行了示范应用，取得了良好效果。

（4）编制了中国石化企业标准《钻修井作业井场雷电防护技术规范》，规定了钻机作业井场雷电防护基本要求、钻台区、钻井泵及钻井液固控系统、井控系统、动力/电控系统、钻井仪表、柴油罐区、驻井房及生活区等几个方面的防雷措施。

3.创新点和知识产权：

（1）研制了新型直击雷防护装置，可以与雷电的“梯级先导”相互作用，把被保护区域表面的感应电荷与雷电先导进行中和，改变雷电的主放电渠道，有效防止在保护区域内产生闪击，使保护区内不落直击雷。

（2）研制了一种石油工程专用接地装置，使用简单方便，无需开挖土壤，接地效果良好，能够有效节省时间和人力，适合于钻井井场等易燃易爆、临时性场所的工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地，并申报了专利。

（3）形成了油气钻井设施雷电防护技术，研制了司钻控制房防雷装置、交流变频系统防雷装置、录井系统防雷装置，可以有效防止钻机关键设备受雷电侵害，已经申报专利。

4.成果应用情况：

本课题研发的新型直击雷防护装置、石油工程专用接地装置、司钻控制房防雷装置、交流变频系统防雷装置、录井系统防雷装置等大部分科研成果已经在胜利油田进行了示范应用，取得了良好的效果。

本研究课题通过深入研究钻塔等设施的直击雷防护措施及供配电系统、自动控制系统、录井设施等的雷电感应防护措施，系统解决钻井设施雷电防护的难点和关键性问题，为油气钻井作业过程中的安全工作提供科学依据，避免盲目性；同时可以减少雷击隐患，保障安全生产，具有重要的意义和广泛的应用前景。