修井作业论文题目

在我国的能源工业中，煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的70％左右，预计到2050年还将占50％以上，因此，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。2002年全国煤炭总量为13．9亿吨，2003年为16．0亿吨，2004年煤炭产量尽管达到了19．60亿吨，2005年达到21亿吨，仍不能完全满足需求[1_2]。当前，我国经济的快速增长，对煤炭工业发展提出了更高的要求。为此，必须确保煤炭工业*文章编号：1003—3033(2006)05—0042—05；收稿日期：2006—02—10；修稿日期：2006—04—12万方数据第5期林柏泉等：我国煤矿安全现状及应当采取的对策分析·43·持续、稳定、健康的发展。2当前煤矿安全生产形势我国95％的煤矿开采是地下作业，煤矿安全生产形势仍十分严峻，具体表现为：1)煤矿事故的死亡人数占工矿企业一次死亡10人以上特大事故的死亡人数的72．8％～89．6％(2002--2005年)；2)煤矿企业一次死亡10人以上事故中，瓦斯事故占死亡人数的71％。煤矿所面临的重大灾害事故是相当严峻的，造成的损失是极其惨重的。例如：2004年10月20日发生在郑州大平煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡148人；2004年11月28 Et发生在铜川陈家山煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡166人；2005年2月14 El发生在阜新孙家湾矿的瓦斯爆炸事故，死亡214人；2005年11月27 El发生在七台河东风煤矿的煤尘爆炸事故，死亡171人[3-51。3)由于煤矿事故多，死亡人数多，造成了我国煤矿的百万吨死亡率一直居高不下，与先进采煤国家的差距很大。20(K卜_2004年我国煤矿的百万吨死亡率为6～3，而国外先进采煤国家煤矿百万吨死亡率非常低。如2000年，南非煤矿的百万吨死亡率为0．13，印度为0．42，波兰为0．26，俄罗斯为0．46。2002年美国煤矿百万吨死亡率只有0．025。由此可见，我国煤矿安全生产水平与国外先进采煤国家相比，还有很大差距蚓6。4)煤矿特大及特别重大瓦斯(煤尘)灾害事故的频发不但造成国家财产和公民生命的巨大损失，而且严重地影响了我国的国际声誉。在以人为本、关爱生命、建立和谐社会的背景条件下，我国煤矿必须大幅度减少和控制特大以上瓦斯事故的发生。5)实际上，煤矿瓦斯事故的发生不是偶然的，它是以往煤矿生产过程中存在问题的集中暴露，涉及许多方面，既有自然因素、科技投入和研究的不足，也有人为的条件以及国家的体制、管理、经济政策，社会的传统观念，煤矿企业的文化素质等等。3煤矿生产中存在的主要问题[7]1)我国煤层自然赋存条件复杂多变，影响煤矿安全生产的因素多，是造成事故的客观因素。我国煤矿开采的煤层大多属于石炭二迭纪的煤层，其中瓦斯含量大、煤层透气性低，地质构造复杂，不易在开采前抽放瓦斯，但在采掘时，瓦斯放散量大，再加上开采煤层地质条件复杂和开采规模的扩大、开采集约化程度的提高，导致采动诱发的应力场、煤岩体裂隙场及瓦斯流动场的变化更加复杂多变，原有安全技术及理论基础已难以适应当前煤矿安全高效生产的迫切需求。在一定条件下容易诱发煤与瓦斯突出和瓦斯的突然涌出现象，造成瓦斯事故。中国的煤矿都是瓦斯矿，且高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占48％，突出灾害的发生次数为世界之最，每年达数百次。突出的规模为几百吨、几千吨，甚至超过万吨，需要解决的技术难题多。而美国、澳大利亚的煤矿多为露天矿，煤层的赋存条件相对简单，有突出灾害的煤矿所占比例小，所采取的措施往往是停产关闭。但是，我国的情况不同，在目前的能源供应条件下，对高瓦斯矿井和突出矿井，不可能采取停产关闭的措施。为此，只能是自主开发与之相应的安全技术相结合，以确保高瓦斯矿井和突出矿井的安全生产。2)国家对煤矿企业的技术定位不够准确是主观因素。长期以来，煤矿在人们的心目中是技术水平不高，要求比较低的劳动密集型产业，因而长期以来，技术投入不足，装备水平差，产业技术人才匮乏，劳动效率低。把“千军万马”的队伍放在高度危险的作业环境中劳动，因而一旦出现瓦斯(煤尘)爆炸、矿井火灾等事故时，容易导致损失惨重，甚至全矿毁灭的现象。而美国、澳大利亚等先进国家的煤矿，实现了高度机械化，井下工作人员少，全矿的巷道布局简洁，巷道面积大，风流通畅，一旦发生灾变时，易于撤离，可能造成伤亡人员较少。另外，在煤矿井下工作的人员，从某种意义上讲也是危险源，一旦出现违章作业(有意或者无意)，就可能导致事故的发生。所以对高危行业，应最大可能实现机械化，尽量减少人员。例如：澳大利亚2003年煤矿死亡人数为0，优于其他行业，其中主要原因之一就是得益于实现了高度机械化，井下作业人员少；2006年1月2日美国东部西弗吉尼亚州阿普舒尔县萨戈煤矿发生爆炸事故，仅死亡12人，也是得益于井下作业人员少【8J8。煤矿生产属于高危行业，仅靠“千军万马”低技能、低素质的矿工劳动，造成的事故风险是极大的，万方数据·44·中国安全科学学报Oaina Safety Science Jcxmml第16卷2006芷安全生产的观点，在社会上长期未能得到共识。为此，笔者建议国家应当将煤矿列入高危行业，给予必要的投入，建立煤矿行业准入制度，甚至在新矿井设计时，就应当要求提高技术装备水平和劳动生产率。而目前的实际情况有时则相反，既为了满足地方扩大就业面的要求，甚至降低技术装备水平和劳动生产效率，造成资金被工资占用，无力更新设备和提高矿井的安全装备水平。3)大多数煤矿技术水平低下，从业人员素质低，工程技术人员缺口多，难以适应高危环境的要求是不容忽视的现实。由于煤矿劳动生产率低，全行业的工资收入差，在全国二十几个行业中排名倒数第二，而且工作危险、作业环境恶劣，劳动强度大，工作时间长。这就造成了人才的大量流失，出现了“工程、技术、管理人才缺口多，愿意到煤矿长期工作的一线人才少”的现象。以平顶山煤业集团为例，2001--2003年，流失的高级工程师就达162人；四川省连续6年没有进一个学采矿的大学毕业生。其导致的结果是：一方面安全技术装备不足，另一方面已有的安全技术装备由于缺乏高水平的人才而不能发挥应有的作用。以2004年10月20日发生在郑煤大平煤矿的“10·20”瓦斯突出引发的瓦斯爆炸事故为例，一280水平煤与瓦斯突出的瓦斯、流逆行到上水平运输大巷，多处瓦斯浓度监测仪超限报警，预示着全矿处于瓦斯爆炸一触即发，面临毁灭的边缘时，竟然在31分钟内没有采取切断电源的措施，致使架线电机车行驶到巷道拐弯处引起瓦斯爆炸，造成死亡148人的特别重大事故。对于广大的煤矿职工来说，安全文化素质更是—个严重的问题。由于煤矿是高危行业，煤炭生产过程中的不确定因素多，应当需要高素质的人才去从事该项工作，才能应付生产过程中出现的复杂局面。但是，实际情况是：由于工资较其他行业低、作业环境恶劣、劳动强度大和工作时间长的现状，加上当前年轻人多为独生子女的情况下，就很难招收到有一定文化程度的技术工人。因此，就只能招收农民工，而且缺乏应有的技术培训。采用安全知识和技能水平低下的劳动者，在这种高危环境中作业，产生事故是难以避免的。4)基础工作薄弱，安全技术装备不足是客观存在的现实。煤矿矿井的寿命多为几十年，甚至上百年，当建井初期，矿井的生产系统还是比较好的，但随着开采深度加大，范围延伸扩展，瓦斯涌出量增多，地应力和瓦斯压力增大，危险程度急剧增长，原有的矿井生产系统就难以适应要求，而又没有可能自筹资金来改建生产系统。也就是说，很多煤矿只能维持简单再生产，前几年困难时，甚至发不出工资。长期以来安全投入少，装备差，有的矿民国时期、解放初期的安全装备还在用，抗灾能力差，所以不产生事故则已，一旦发生事故往往就是大事故。近年来，随着国家对煤矿安全的重视和投入，矿井安全装备有了很大的改善和提高，但还有许多矿井的安全设施达不到要求，这也是当前存在的安全隐患。为此，建议进一步加大对煤矿安全的投入，改善煤矿安全生产状况。5)国家对煤矿的税制不够完善也是客观存在的事实。在笔者的印象中，税制改革时，统一采用17％的增值税，由于煤炭属于初级产品，不同于机电产品，没有副加值，是原料产品，现行税制显然是不适用的，所以税率下调了三四个百分点，笔者认为还不够，应当进一步下调税率。另外，为了保护国有资源和减少资源开采所造成的污染，笔者认为对煤炭应征收资源费和环境保护费以补偿国家的投入，收费的标准应根据自然地理环境、煤质的优劣程度和煤矿开采体制(国有、集体和个体)而不同，以体现在市场经济条件下的相对公平原则和提高资源的回收率，对高瓦斯矿井应当将减少的税费投入到安全和环保的技术改造中去。瓦斯实际上又是资源，通过瓦斯抽放不仅可以解决煤矿生产中的安全问题，而且可以提高资源的利用率，减少对大气的污染。因此，为了鼓励矿井瓦斯抽放工作，建议：抽放瓦斯利用的收入应减免税收，且鼓励瓦斯发电和开发新的瓦斯利用途径(尤其是低浓度瓦斯的合理利用)，使高瓦斯矿井有积极性千方百计地提高瓦斯抽放量和利用量。既提高了矿井的安全性，又降低了瓦斯对大气的温室效应(瓦斯对大气的温室效应是二氧化炭的21倍)t9]，同时，还增加了资源的回收率，真正实现煤和气的共采。6)对事故后的处理未能充分体现惩前毖后的作用也是客观存在的现象。长期以来，在处理瓦斯爆炸等大型恶性事故时，一方面对大量人员的伤亡和国家财产的损失深感痛心，觉得应严惩有关责任人，但另一方面也看到了事故的产生原因是多方面的。矿井自然条件困难，生万方数据第5期林柏泉等：我国煤矿安全现状及应当采取的对策分析·45·产系统不完善，安全设施不足，人员素质差，既有当事人的责任，也有领导和客观环境的原因。笔者对矿工有发至内心的同情和忧虑，觉得在煤矿工作工资低，环境恶劣，能下井上班，坚持工作，就算不易了。希望对他尊重、关爱和保护，创造安全生产的条件，否则，就更没有人干这一行了。虽然，近几年煤矿领导人工资待遇有较大提高，情况有所变化，但是，许多煤矿的领导是一年四季都在矿上坚持工作(除了外出开会)，每天工作十多个小时，无节假日，时刻还担心井下出事，连晚上睡觉都不安宁。因此，从所付出的劳动和其他行业相比，也不算高。4建议应当采取的对策和措施当前，尽管煤矿安全生产形势严峻，特别重大事故时有发生，存在许多问题，但是，也并不是一无是处。其有利条件是：有经验丰富、政治文化素质高的各级领导；有经过数十年建设的强大物质基础；有建国几十年来培养起来的技术队伍；有经过多次修订的煤矿安全规程和防治煤与瓦斯突出细则等规程规定；有专业化的煤矿安全研究机构和有关的大专院校；许多大的煤矿企业还有自己的瓦斯防治机构等..应该说做到控制瓦斯事故的频发是完全可能实现的。特别是我国有具有世界先进生产水平的神华煤矿，也有在高瓦斯和突出危险条件下、多年来实现安全高产的淮南和平顶山煤业集团公司等所获得的技术及管理经验。科学的理念和先进的技术对搞好煤矿安全生产，都是可贵的。为了扭转当前煤矿安全生产的状况，笔者建议，应主要采取如下对策和措施。4．1加强宣传和职工的培训工作，提高从业人员的素质，减少入的不安全行为1)将最近几次大的瓦斯事故做成vCD光盘，分发到全国所有的瓦斯矿井，说明事故产生的原因，分析有关的责任，措施的不足之处，事故的教训，以敲响警钟。在瓦斯矿井要做到人人皆知，像抗非典那样，深入人心，关心瓦斯灾害防治，做到了解安全规程，执行安全规程的模范。尤其是应当使煤矿职工了解其所工作范围内所存在的危险源，知道危险出现时应当采取何种措施，具备解决相关危险的能力，以减少人的不安全行为导致的事故。2)对高瓦斯矿井和突出矿井的负责人更应当进行技术培训并实行上岗证制度，宣讲近年来的灾害事故的实例，经验和教训，以提高一线领导人员的素质和水平，提高他们对灾害事故的预见性和发生事故时的应对处理能力。3)对地矿学科的艰苦专业，国家给予奖学金，并和学生签订毕业后在煤矿企业工作年限的协议，同时，提高在煤矿工作的技术人员的待遇，建立煤矿行业从业人员最低工资制度，改善其工作环境，以保证在煤矿中后继有人。4．2加强科研工作力度，提高安全生产水平。建立本质安全化的生产体系党和政府历来对煤矿企业的安全生产十分重视，相继出台了“劳动法”、“安全生产法”、“煤矿安全规程”等，安全管理能力得到了不断的加强，煤炭开采技术水平也得到了不断的提高，在国有重点煤矿中，综合机械化开采技术比例达到了60％左右。但是，煤矿重大瓦斯事故仍然时有发生，产生这些事故的直接原因是我国煤层瓦斯富集条件的复杂性，地下作业诱发的采动应力场、煤岩体裂隙场及瓦斯流动场的3场互动性，矿井瓦斯动力灾害的突发性，巷道网络化体系中发生的瓦斯爆炸传播过程的流动场、温度场和化学场的耦合性，增加了探索瓦斯动力灾害事故机理及防治技术的难度。特别是近十多年来，开采深度的加大和开采集约化程度的提高导致开采条件更趋复杂，原有安全技术及理论基础已难以适应当前煤矿安全高效生产的迫切需求。因此，应当采取相应的措施：1)进一步加强科研工作力度，特别是应当针对当前开采条件进行研究，其中包括基础理论的研究、应用技术的开发和安全装备的研制，以便为建立本质安全化的矿井生产系统奠定基础。2)对高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井，建议应当成立瓦斯防治小组或研究所，通过与高等院校和专职科研单位的合作，测定矿井采掘范围内煤层的瓦斯压力、煤层透气性、煤的强度、煤层瓦斯含量等技术参数，查明矿井有关区域的瓦斯危险程度，解决生产过程中遇到的技术难题，预测预报在采掘过程中应注意的事项，并提出应采取的措施。3)对高危矿井要投入必要的资金，改造通风系统和设备，装备瓦斯抽放系统、监测设备，矿井防灾救护系统等安全设施和装备，以改善安全生产的环境，提高生产系统的抗灾能力。万方数据·46·中国安全科学学报(1aina Safety Science Jc．aml第16卷2006焦4．3对高瓦斯和突出矿井应当制订特殊政策，采取特殊措施，以利于健康发展高瓦斯和突出矿井既有资源赋存条件差和容易诱发事故的一面，同时又拥有相对丰富的瓦斯资源。国家应当对其制定特殊的政策：减少对高瓦斯矿，特别是突出矿井的税收额度，将少收的税款补助至矿井对安全的投入中去，以改善矿井的安全条件；鼓励其进行瓦斯抽放和开发利用瓦斯，并且在开发利用瓦斯的过程中应减免税收，鼓励瓦斯发电，其所发的电可并网运行，不得限制和歧视。5结论煤炭是我国的主要能源，在今后相当长的时期内以煤为主的格局不会改变，笔者通过对我国煤矿安全生产现状分析及应当采取的对策分析，有以下两点结论：1)近年来，煤矿行业事故多发是由多方面因素造成的，其中包括：我国煤层自然赋存条件复杂多变，国家对煤矿企业的技术定位不够准确，煤矿从业人员素质不高，难以满足工作环境对人员素质的要求，现有煤矿安全技术装备不到位以及国家对煤矿的税制不够合理等。2)为了解决当前煤矿生产过程中存在的问题，应当采取综合措施予以解决。其中包括：加强宣传和职工的培训工作，提高从业人员的素质，减少人的不安全行为，要建立煤矿行业从业人员最低工资制度，改善其工作环境，以保证在煤矿中后继有人；加强科研工作力度，提高安全生产水平，建立本质安全化的生产体系；对高瓦斯和突出矿井应当制订特殊政策，采取特殊措施，以利于健康发展[10]。而上述问题的解决，需要引起全社会的共同关注和企业、政府等相关部门的共同参与，才能更有效地推动我国煤矿的安全与健康发展。

我国加入“WTO”后，石油钻采和石油化工设备制造业的市场发生了变化，在市场全球化大背景下，如何融入国际大市场参与世界同行业的竞争，是各企业面临的生死存亡问题。为提高竞争力，行业中各企业纷纷在产品的技术水平、产品质量、企业结构调整、基本建设、技术改造、采用国际通用标准、开拓国际市场上下功夫，成果十分显著。一、石油钻采设备技术水平取得突破 近年来，我国许多企业的产品技术水平取得突破。一批列入国家重大技术装备创新项目的石油设备研制获得成果：宝鸡石油机械厂研制的ZJ70DB钻机，采用全数字控制交流变频等多项新技术，进入国际先进钻机行列；宏华公司研制的ZJ40DBS钻机，填补了国内空白，达到国际先进水平；江汉石油四机厂研制的2000型成套压裂设备通过鉴定，填补了国内空白，达到国际先进水平。此外，山西永济电机厂研制的YZ08、YZ08A石油钻井直流电动机由国家科技部授《国家重点新产品证书》；江钻股份有限公司积极开展技术创新，与国内大专院校、科研机构以及国际间的技术合作，获得“单牙轮钻头”等国家专利21项。该公司现共拥有国家专利56项，美国、伊朗专利5项。极大地提高了核心竞争力。荣盛机械制造有限公司研制成功F35-105防喷器，能满足深井、超深井钻探的井控工艺要求，填补了国内空白，达到国外同类产品先进水平。至此，经过多年的努力，我国已有能力实现对防喷器生产的全系列覆盖。该公司研制成功高压注水井带压作业装置，有效地解决了油田中后期开发过程中高压注水井带压作业的重大技术难题；宝鸡机械厂下属公司研制成功的BSJ5080TSJ60油田专用试井车体积小、用途广、适应性强；华北油田第一机械厂研制的新一代节能抽油机获得中国、印尼、和加拿大三国专利；胜岛石油机械厂成功推出液压反馈式抽稠油泵、长柱塞防砂泵、高效旋流泵三种抽油泵；华北油田大卡热能技术开发公司研制的ZXCY系列直线电机抽油机通过河北省产品鉴定。该机达到国际先进水平，重量和占地面积仅为常规抽油机的50%，且节能效果很好；在海洋石油方面，胜利油田自行建成我国国内最大吨位的海上石油钻井平台——赵东一号、生产平台——赵东二号主体结构，胜利油田钢结构承造能力达到国际水平；兰石国民油井公司承包建造的重达1700吨的南海油田自升式井架钻井模块于3月23日完成陆地建造。该钻井模块用于香港正南20公里海域的南海油田作业的番禹4—2和5—1项目。井架可以依托安装在井架下端的导向轮滑行分段起升，无须重型起重设备，在海洋设备安装中具有很大的优势。进来，由中石油管道局承担的“大口径弯管及装备国产化研制”、“西气东输工程用感应加热弯管技术条件”、华北石油第一机械厂承担的“大口径感应加热弯管制造工艺的研究”、吉林化建有限责任公司承担的“感应加热煨制X70钢级、直径1016大弯管工艺研究”4项课题通过中石油鉴定，技术条件达到国际同类标准的先进水平、产品达到国内先进水平。胜利油田研制成功我国第一台大口径管道全自动开孔机，满足管道、容器带压下开孔、接口、碰头等施工作业。中石油管道局为西气东输工程组织开展了125项科技攻关，其中“PAW-2000型管道全位置自动焊机”“PFM3640管道坡口整形机”“PPC3640管道气动内对口器”技术性能达到或超过国外同类产品水平。总体来说，我国石油钻采设备技术水平已达到一定水平。二、化工设备的科研新产品取得较大成果 经过多年发展，我国化工设备的科研新产品取得较大成果。由我国自行设计制造的350万吨/年重油催化裂化装置在大连石化一次投料试车成功，标志着我国拥有自主知识产权的催化裂化成套技术，具备了世界级大型催化裂化装置的工程设计、制造和建设实力。由中石化工程建设公司、一重、齐鲁石化共同设计制造的千吨级加氢反应器通过中石化技术鉴定，标志着我国迈入大型加氢反应器设计与制造商行列。由中石化和美国鲁姆斯公司合作开发的10万吨/年大型乙烯裂解炉已在中石化各乙烯装置中使用。正在共同着手开发单炉生产能力15～18万吨/年大型乙烯裂解炉，以满足建设百万吨级大型乙烯装置的需要。杭州制氧机厂设计制造的乙烯冷箱在燕化71万吨/年乙烯装置运行正常，实现了大型乙烯冷箱国产化，达到国际先进水平。沈阳鼓风机厂制造的上海石化70万吨/年乙烯装置裂解气压缩机2002年4月12日正式投料运行，达到国外机组水平。由合肥通用机械研究所承担的国家重大技术装备国产化创新项目：1万m3天然气球罐研制成功。填补了国内空白。由茂名石化设计院设计、茂名石化建设公司施工的万m3原油储罐在茂名兴建，是目前我国最大的原油储罐。南化机成功制造国内最大的年产45万吨合成氨、80万吨尿素的关健设备—二氧化碳吸收塔。抚顺机械炼化设备有限公司设计制造的螺旋折流板换热器通过专家鉴定，达到国内先进水平。辽阳石油化纤公司机械厂研制成功聚酯装置用重型压力离心机，达到国外同类产品水平。 三、产品质量不断提高 国内各企业在努力提高产品技术水平的同时也在不断提高产品质量，如华北石油一机厂为保证其专利产品异型游梁式抽油机的质量，满足批量出口美国等的需要，打破常规，配套产品由原来招标改为联合国内几家获得国际API资格的厂家进行共同攻关，发挥联合优势叫响国产品牌；山西永济电机厂的石油钻井直流电动机由中国质量协会、全国用户委员会授予《全国用户满意产品》称号。 在市场竞争中形成了一些产品质量好、受到用户欢迎、市场占有率不断上升的专业厂。如：荣盛机械制造有限公司防喷器产品占据国内市场80%销售份额，跻身于世界4大防喷器制造商行列；江苏阜宁宏达石化机械制造有限公司是一家地方小厂，公司推出的四款新采油工具QS型系列可取式桥塞、KYLM型系列液力锚、DS90-Y241型组合式油层保护封隔器和Y341型系列软卡瓦封隔器，大大提高了采油作业的成功率，降低了油田生产成本，受到油田用户的欢迎。山西永济电机厂生产的直、交流系列石油钻井电动机已达30多种，国内油田钻机所用配套电机的98%来自该厂。 四、国际通用标准和信息化受到重视 北京石油机械厂获得API 16D会标使用权（API 16D是美国石油学会关于钻井控制设备控制系统规范），北京石油机械厂是国内第一家、世界第九家拥有API 16D会标使用权的厂家。 经过近15年的努力，全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会已形成了面向陆上和海上石油勘探、钻采设备、材料标准体系。现行有效的国家标准中，等同等效采用国际标准和国外先进标准的有27项。目前，我国通过API认证的石油设备制造企业已达196家。宝鸡石油机械厂已获得API认证达8大类55项，是我国取得API认证最多的石油设备制造企业。为我国的石油机械装备进入国际市场打下了坚实的基础。 为了实现世界级制造商的目标，江钻股份公司一直把信息化建设摆在十分重要的位置。江钻股份公司信息化系统的成功开发应用，大大提高了在全球一体化市场竞争中的生存与发展能力。2002年成为湖北省制造业信息化工程重点示范企业。 五、企业结构调整取得较大进展 上海神开科技工程有限公司成功购并上海第一石油机械厂、上海第二石油机械厂、上海石油仪器厂、上海石油化工机械设备研究所等。由上海神开科技工程有限公司参股60%、上海电器集团总公司参股20%、个人参股20%，成立上海神开石油化工设备有限公司。宝鸡石油机械厂按照现代企业制度，建立规范的法人治理结构，成功改制为宝鸡石油机械有限责任公司；并全面启动耗资7000万元的钻机生产线技术改造项目。具有50年历史，生产炼油、化工设备的抚顺机械厂与一些大中型国有企业一样，在竞争激烈的市场竞争中，步履蹒跚，举步维艰。近年来，虽几经努力，但亏损不断加剧。在得到员工的支持和认可、在市委、市政府指导组的协调指导下，采取国有民营策略，顺利实现企业转制；原华北石油二机厂的产品85%以上的市场在华北石油管理局外，由于体制的束缚，经营陷入困境。2002年顺利完成了整体带资分流改制工作，新成立了河北华北石油荣盛机械制造有限公司。 六、石油钻采设备向海外进军取得成效。 江钻股份公司是世界石油钻头三强之一，石油钻头出口到美国、加拿大等19个国家和地区；宏华公司已交付中亚ZJ70D钻机5台，又新接中亚国家的10台ZJ50DBS电动钻机订单；南阳石油机械厂先后有7台3000米车装钻机随长城钻井公司和大港油田等用户赴墨西哥作业，其钻机性能给用户留下了良好印象。2002年，750马力电动拖挂式钻机在墨西哥中标；中国石油技术开发公司向土库曼出口成套钻机及其外围设备；中原油田特车修造总厂石油钻采特车出口土库曼、格鲁吉亚、哈萨克；新疆石油局采研院研制的一批固井工具、抽油泵出口哈萨克；四川射孔器材公司批量射孔器材出口哈萨克等。

深水石油钻井技术现状及发展趋势*摘要:随着世界深水油气资源不断发现,近几年来深水钻探工作量越来越大。随着水深的增加和复杂的海况环境条件,对钻井工程提出了更高的挑战,钻井技术的难度越来越大。从目前国内外深水钻井实践出发,对深水的钻井设备、定位系统、井身结构设计、双梯度钻井技术、喷射下导管技术、动态压井钻井技术、随钻环空压力监测、钻井液和固井工艺技术和钻井隔水管及防喷器系统等关键技术进行了阐述,对深水的钻井设计和施工进一步向深水钻井领域发展具有重要导向作用。关键词:深水钻井;钻井设备;关键技术全世界未发现的海上油气储量有90%潜伏在水深超过1000 m以下的地层,所以深水钻井技术水平关系着深海油气勘探开发的步伐。对于海洋深水钻井工程而言,钻井环境条件随水深的增加变得更加复杂,容易出现常规的钻井工程难以克服的技术难题,因此深水钻井技术的发展是影响未来石油发展的重要因素。1国内外深水油气勘探形势全球海洋油气资源丰富。据估计,海洋石油资源量约占全球石油资源总量的34%,累计获探明储量约400×108,t探明率30%左右,尚处于勘探早期阶段。据美国地质调查局(USGS)评估,世界(不含美国)海洋待发现石油资源量(含凝析油)548×108,t待发现天然气资源量7815×1012m3,分别占世界待发现资源量的47%和46%。因此,全球海洋油气资源潜力巨大,勘探前景良好,为今后世界油气勘探开发的重要领域。随着海洋钻探和开发工程技术的不断进步,深水的概念和范围不断扩大。目前,大于500 m为深水,大于1500 m则为超深水。据估计,世界海上44%的油气资源位于300 m以下的水域,其中,墨西哥湾深水油气资源量高达(400~500)×108桶油当量,约占墨西哥湾大陆架油气资源量的40%以上,而巴西东部海域深水油气比例高达90%左右。20世纪90年代以来,由于发现油气田储量大,产量高,深水油气倍受跨国石油公司青睐,发展迅速。据估计,近年来,深水油气勘探开发投资年均增长30. 4%, 2004年增加到220亿美元。1999年作业水深已达2000 m, 2002年达3000 m。90年代以来,全球获近百个深水油气发现,其中亿吨级储量规模的超过30%。2000年,深水油气储量占海洋油气储量的12. 3%,比10年前增长约8%。2004年,全球海洋油气勘探获20个重大深水发现(储量大于110×108桶)。1998-2002年有68个深水项目,约15×108t油当量投产; 2003-2005年则增至144个深水项目,约4216×108t油当量投产, 2004年深水石油产量210×108,t约占世界石油产量的5%。2目前深水油气开发模式深水油气开发设施与浅水油气开发设施不同,其结构大多从固定式转换成浮式,因此开发方式和方法也发生了变化。国外深水油气开发中常用的工程设施有张力腿(TLP)平台、半潜式(SEMIOFPS)平台、深吃水立柱式(SPAR)平台、浮式生产储油装置(FPSO)以及它们的组合。3深水钻井关键技术深水钻井设备适用于深水钻井的主要是半潜式钻井平台和钻井船2种浮式钻井装置。. 1深水钻井船钻井船是移动式钻井装置中机动性最好的一种。其移动灵活,停泊简单,适用水深范围大,特别适于深海水域的钻井作业。钻井船主要由船体和定位设备2部分组成。船体用于安装钻井和航行动力设备,并为工作人员提供工作和生活场所。在钻井船上设有升沉补偿装置、减摇设备、自动动力定位系统等多种措施来保持船体定位。自动动力定位是目前较先进的一种保持船位的方法,可直接采用推进器及时调整船位。全球现有38艘钻井船,其中额定作业水深超过500 m的深水钻井船有33艘,占总数的87%。在这33艘深水钻井船中,有26艘正在钻井,有5艘正在升级改造。在现有的深水钻井船中, 20世纪70年代建造的有10艘, 80年代和90年代建造的各有7艘,其余9艘是2000-2001年建造的。其中2000年建成的钻井船最多,有8艘;其次是1999年,有4艘。目前在建的7艘钻井船中,均是为3000多米水深建造的, 2007年将建成1艘, 2008年和2009年将各建成3艘。钻井船主要活跃在巴西海域、美国墨西哥湾和西非海域。2006年7月初,正在钻井的26艘深水钻井船分布在8个国家。其中巴西8艘,占1/3;其次是美国,有6艘;安哥拉、印度和尼日利亚分别有4艘、3艘和2艘;中国、马来西亚和挪威各1艘。. 2半潜式钻井平台半潜式钻井平台上部为工作甲板,下部为2个下船体,用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线面积小,波浪影响小,稳定性好、支持力强、工作水深大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,到本世纪初,工作水深可达3000 m,同时勘探深度也相应提高到9000~12 000 m。据Rigzone网站截至2006年7月初的统计,全球现有165座半潜式钻井平台,其中额定作业水深超过500 m的深水半潜式钻井平台有103座,占总数的62%。在这103座深水半潜式钻井平台中,有89座正在钻井,有11座正在升级改造。其中31座是20世纪70年代建造的,最长的已经服役30多年; 40座是20世纪80年代建造的; 13座是90年代建造的; 19座是2000 -2005年建造的。此外,还有24座深水半潜式钻井平台正在建造。深水半潜式钻井平台主要活跃在美国墨西哥湾、巴西、北海、西非、澳大利亚和墨西哥海域。2006年7月初,处于钻井中的89座深水半潜式钻井平台分布在18个国家,其中美国最多, 24座,占总数的27%;巴西17座,挪威10座,英国6座,澳大利亚、墨西哥和尼日利亚各5座,其余国家各有1~3座。深水定位系统半潜式钻井平台、钻井船等浮式钻井装置在海中处于飘浮状态,受风、浪、流的影响会发生纵摇、横摇运动,必须采用可靠的方法对其进行定位。动力定位是深水钻井船的主流方式。在现有的深水钻井船中,只有6艘采用常规锚链定位(额定作业水深不足1000 m),其余27艘都采用动力定位(额定作业水深超过1000 m)。1000 m以上水深的钻井船采用的都是动力定位,在建的钻井船全部采用动力定位。动力定位系统一般采用DGPS定位和声纳定位2种系统。声纳定位系统的优点: (1)精确度高(1% ~2% )、水深(最大适用水深为2500 m); (2)信号无线传输(不需要电缆); (3)基本不受天气条件的影响(GPS系统受天气条件的影响); (4)独立,不需要依靠其他系统提供的信号。声纳定位系统的缺点: (1)易受噪声的影响,如环境噪声、推进器噪声、测试MWD等; (2)折射和阴影区; (3)信号传输时间; (4)易受其他声纳系统的干扰,如多条船在同一地方工作的情况。大位移井和分支水平井钻井技术海上钻井新技术发展较快,主要包括大位移井、长距离水平钻井及分支水平井钻井技术。这些先进技术在装备方面主要包括可控马达及与之配套的近钻头定向地层传感器。在钻头向地层钻进时,近钻头传感器可及时检测井斜与地层性质,从而使司钻能够在维持最佳井眼轨迹方面及时做出决定。由于水平井产量高,所以在国外海上油气田的开发中已经得到了广泛的应用。目前,国外单井总水平位移最大已经达11 000m。分支水平井钻井技术是国际上海洋油气田开发广泛使用的技术,近年来发展很快。利用分支井主要是为了适应海上需要,减少开发油藏所需平台数量及平台尺寸(有时平台成本占开发成本一半还多)。具体做法是从一个平台(基础)钻一口主干井,然后从主干井上急剧拐弯钻一些分支井,以期控制较大的泄油面积,或者钻达多个油气层。深水双梯度钻井技术与陆地和浅海钻井相比,深海钻井环境更复杂,容易出现常规钻井装备和方法难以克服的技术难题:锚泊钻机本身必须承受锚泊系统的重量,给钻机稳定性增加了难度;隔水管除了承受自身重量,还承受严重的机械载荷,防止隔水管脱扣是一个关键问题;地层孔隙压力和破裂压力之间安全钻井液密度窗口窄,很难控制钻井液密度安全钻过地层;海底泥线处高压、低温环境影响钻井液性能产生特殊的难题;海底的不稳定性、浅层水流动、天然气水合物可能引起的钻井风险等。国外20世纪60年代提出并在90年代得到大力发展的双梯度钻井(DualGradi-entDrilling,简称DGD)技术很好地解决了这些问题。双梯度钻井技术的主要思想是:隔水管内充满海水(或不使用隔水管),采用海底泵和小直径回流管线旁路回输钻井液;或在隔水管中注入低密度介质(空心微球、低密度流体、气体),降低隔水管环空内返回流体的密度,使之与海水相当,在整个钻井液返回回路中保持双密度钻井液体系,有效控制井眼环空压力、井底压力,克服深水钻井中遇到的问题,实现安全、经济的钻井。喷射下导管技术海上浅水区的表层套管作业通常采用钻孔、下套管然后固井的作业方式。在深水区,由于海底浅部地层比较松软,常规的钻孔/下套管/固井方式常常比较困难,作业时间较长,对于日费高昂的深水钻井作业显然不合适。目前国外深水导管钻井作业通常采用“Jetting in”的方式。常规做法是在导管柱(Φ914. 4 mm或Φ762 mm)内下入钻具,利用导管柱和钻具(钻铤)的重量,边开泵冲洗边下入导管。3. 6动态压井钻井技术(DKD)DKD(Dynamic killDrilling)技术是深水表层建井工艺中的关键技术。该技术是一种在未建立正常循环的深水浅层井段,以压井方式控制深水钻井作业中的浅层气井涌及浅层水涌动等复杂情况的钻井技术。其工作原理与固井作业中的自动混浆原理相似,它是根据作业需要,可随时将预先配好的高密度压井液与正常钻进时的低密度钻井液,通过一台可自动控制密度的混浆装置,自动调解到所需密度的钻井液,可直接供泥浆泵向井内连续不断地泵送。在钻进作业期间,只要PWD和ROV监测到井下有地层异常高压,就可通过人为输入工作指令,该装置立即就可泵送出所需要的高密度钻井液,不需要循环和等待配制高密度钻井液,真正意义上地实现边作业边加重的动态压井钻井作业。3. 7随钻环空压力监测(APWD)由于深水海域的特殊性,与浅水和陆地钻井相比,部分的上覆岩层被水代替,相同井深上覆岩层压力降低,使得地层孔隙压力和破裂压力之间的压力窗口变得很窄,随着水深的增加,钻井越来越困难。据统计,在墨西哥湾深水钻井中,出现的一系列问题,如井控事故、大量漏失、卡钻等都与环空压力监测有关。随钻环空压力测量原理是主要靠压力传感器进行环空压力测量,可实时监测井下压力参数的变化。它可以向工程师发出环空压力增加的危险报警,在不破坏地层的情况下,提供预防措施使井眼保持清洁。主要应用于实时井涌监测和ECD监控、井眼净化状况监控、钻井液性能调整等,是深水钻井作业过程中不可缺少的数据采集工具。3. 8随钻测井技术(LWD /MWD /SWD)深水测井技术主要是指钻井作业过程中的有关井筒及地层参数测量技术,包括LWD、MWD和SWD测井技术。由于深水钻井作业受到高作业风险及昂贵的钻机日租费的影响,迫使作业者对钻井测量技术提出了多参数、高采集频率和精度及至少同时采用2套不同数据采集方式的现场实时数据采集和测量系统,并且具有专家智能分析判断功能的高标准要求。目前最常用的定向测量方式是MWD数据测量方式,这种方式通常只能测量井眼轨迹的有关参数,如井斜角、方位角、工具面。LWD是在MWD基础上发展起来的具有地层数据采集的随钻测量系统,较常规的MWD增加了用于地层评价的电阻率、自然伽马、中子密度等地层参数。具有地质导向功能的LWD系统可通过近钻头伽马射线确定井眼上下2侧的地层岩性变化情况,以判断井眼轨迹在储层中的相对位置;利用近钻头电阻率确定钻头处地层的岩性及地层流体特性以及利用近钻头井斜参数预测井眼轨迹的发展趋势,以便及时做出调整,避免钻入底水、顶部盖层或断裂带地层。随钻地震(SWD)技术是在传统的地面地震勘探方法和现有的垂直地震剖面(VSP———VerticalSeismic Profiling)的基础上结合钻井工程发展起来的一项交叉学科的新技术。其原理是利用钻进过程中旋转钻头的振动作为井下震源,在钻杆的顶部、井眼附近的海床埋置检波器,分别接收经钻杆、地层传输的钻头振动的信号。利用互相关技术将钻杆信号和地面检波器信号进行互相关处理,得到逆VSP的井眼地震波信息。也就是说,在牙轮钻头连续钻进过程中,能够连续采集得到直达波和反射波信息。深水钻井液和固井工艺随着水深度的加大,钻井环境的温度也将越来越低,温度降低将会给钻井以及采油作业带来很多问题。比如说在低温情况下,钻井液的流变性会发生较大变化,具体表现在黏、切力大幅度上升,而且还可能出现显著的胶凝现象,再有就是增加形成天然气水合物的可能性。目前主要是在管汇外加绝缘层。这样可以在停止生产期间保持生产设备的热度,从而防止因温度降低而形成水合物。表层套管固井是深水固井的难点和关键点。海底的低温影响是最主要的因素。另外由于低的破裂压力梯度,常常要求使用低密度水泥浆。深水钻井的昂贵日费又要求水泥浆能在较短的时间内具有较高的强度。深水钻井隔水管及防喷器系统深水钻井的隔水管主要指从海底防喷器到月池一段的管柱,主要功能是隔离海水、引导钻具、循环钻井液、起下海底防喷器组、系附压井、放喷、增压管线等作用。在深水钻井当中,隔水管柱上通常配有伸缩、柔性连接接头和悬挂张力器。在深水中,比较有代表性的是Φ533. 4 mm钻井隔水管,平均每根长度为15. 2~27. 4 m。为减小由于钻井隔水管结构需要和自身重量对钻井船所造成的负荷,在钻井隔水管外部还装有浮力块。这种浮力块是用塑料和类似塑料材料制成的,内部充以空气。在钻井隔水管外部,还有直径处于50~100 mm范围的多根附属管线。在深水钻井作业过程中,位于泥线以上的主要工作构件从下向上分别是:井口装置、防喷器组、隔水管底部组件、隔水管柱、伸缩短节、转喷器及钻井装置,井口装置通常由作业者提供。4结论深水石油钻井是一项具有高科技含量、高投入和高风险的工作,其中喷射下导管技术、动态压井钻井技术、随钻环空压力监测、随钻测井技术、ECD控制等技术是深水钻井作业成功的关键。钻井船、隔水管和水下防喷器等设备的合理选择也是深水钻井作业成功的重要因素。另外,强有力的后勤支持和科学的作业组织管理是钻井高效和安全的重要保障。参考文献:[1]潘继平,张大伟,岳来群,等.全球海洋油气勘探开发状况与发展趋势[J].中国矿业, 2006, 15(11): 1-4.[2]刘杰鸣,王世圣,冯玮,等.深水油气开发工程模式及其在我国南海的适应性探讨[ J].中国海上油气,2006, 18(6): 413-418.[3]谢彬,张爱霞,段梦兰.中国南海深水油气田开发工程模式及平台选型[ J].石油学报, 2007, 28(1): 115-118.[4]李芬,邹早建.浮式海洋结构物研究现状及发展趋势[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版, 2003, 27(5): 682-686.[5]杨金华.全球深水钻井装置发展及市场现状[J].国际石油经济, 2006, 14(11): 42-45.[6]赵政璋,赵贤正,李景明,等.国外海洋深水油气勘探发展趋势及启示[J].中国石油勘探, 2005, 10(6): 71-76.[7]陈国明,殷志明,许亮斌等.深水双梯度钻井技术研究进展[J].石油勘探与开发, 2007, 18(2): 246-250.

在我国的能源工业中，煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的70％左右，预计到2050年还将占50％以上，因此，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。2002年全国煤炭总量为13．9亿吨，2003年为16．0亿吨，2004年煤炭产量尽管达到了19．60亿吨，2005年达到21亿吨，仍不能完全满足需求[1_2]。当前，我国经济的快速增长，对煤炭工业发展提出了更高的要求。为此，必须确保煤炭工业*文章编号：1003—3033(2006)05—0042—05；收稿日期：2006—02—10；修稿日期：2006—04—12万方数据第5期林柏泉等：我国煤矿安全现状及应当采取的对策分析·43·持续、稳定、健康的发展。2当前煤矿安全生产形势我国95％的煤矿开采是地下作业，煤矿安全生产形势仍十分严峻，具体表现为：1)煤矿事故的死亡人数占工矿企业一次死亡10人以上特大事故的死亡人数的72．8％～89．6％(2002--2005年)；2)煤矿企业一次死亡10人以上事故中，瓦斯事故占死亡人数的71％。煤矿所面临的重大灾害事故是相当严峻的，造成的损失是极其惨重的。例如：2004年10月20日发生在郑州大平煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡148人；2004年11月28 Et发生在铜川陈家山煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡166人；2005年2月14 El发生在阜新孙家湾矿的瓦斯爆炸事故，死亡214人；2005年11月27 El发生在七台河东风煤矿的煤尘爆炸事故，死亡171人[3-51。3)由于煤矿事故多，死亡人数多，造成了我国煤矿的百万吨死亡率一直居高不下，与先进采煤国家的差距很大。20(K卜_2004年我国煤矿的百万吨死亡率为6～3，而国外先进采煤国家煤矿百万吨死亡率非常低。如2000年，南非煤矿的百万吨死亡率为0．13，印度为0．42，波兰为0．26，俄罗斯为0．46。2002年美国煤矿百万吨死亡率只有0．025。由此可见，我国煤矿安全生产水平与国外先进采煤国家相比，还有很大差距蚓6。4)煤矿特大及特别重大瓦斯(煤尘)灾害事故的频发不但造成国家财产和公民生命的巨大损失，而且严重地影响了我国的国际声誉。在以人为本、关爱生命、建立和谐社会的背景条件下，我国煤矿必须大幅度减少和控制特大以上瓦斯事故的发生。5)实际上，煤矿瓦斯事故的发生不是偶然的，它是以往煤矿生产过程中存在问题的集中暴露，涉及许多方面，既有自然因素、科技投入和研究的不足，也有人为的条件以及国家的体制、管理、经济政策，社会的传统观念，煤矿企业的文化素质等等。3煤矿生产中存在的主要问题[7]1)我国煤层自然赋存条件复杂多变，影响煤矿安全生产的因素多，是造成事故的客观因素。我国煤矿开采的煤层大多属于石炭二迭纪的煤层，其中瓦斯含量大、煤层透气性低，地质构造复杂，不易在开采前抽放瓦斯，但在采掘时，瓦斯放散量大，再加上开采煤层地质条件复杂和开采规模的扩大、开采集约化程度的提高，导致采动诱发的应力场、煤岩体裂隙场及瓦斯流动场的变化更加复杂多变，原有安全技术及理论基础已难以适应当前煤矿安全高效生产的迫切需求。在一定条件下容易诱发煤与瓦斯突出和瓦斯的突然涌出现象，造成瓦斯事故。中国的煤矿都是瓦斯矿，且高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占48％，突出灾害的发生次数为世界之最，每年达数百次。突出的规模为几百吨、几千吨，甚至超过万吨，需要解决的技术难题多。而美国、澳大利亚的煤矿多为露天矿，煤层的赋存条件相对简单，有突出灾害的煤矿所占比例小，所采取的措施往往是停产关闭。但是，我国的情况不同，在目前的能源供应条件下，对高瓦斯矿井和突出矿井，不可能采取停产关闭的措施。为此，只能是自主开发与之相应的安全技术相结合，以确保高瓦斯矿井和突出矿井的安全生产。