引言
雷电是雷云间或雷云对大地放电的一种自然现象，受到静电感应的作用，云层中带有正电荷，通过与大地表面或云块间的感应会有负电荷产生，一旦积累一定强度的场时，雷云和大地间就会有强烈的的电光和声音出现。大部分的钻井井场位于空旷地带，作业时间较长、设备较高且具有复杂性特征，再加上井场可能有易燃易爆气体产生，一旦遭受雷击将严重威胁着人员和作业设备安全。在短时间内雷云间或是对地放电均有强大的电磁场出现，在井场电气环路上形成瞬态感应电压，一旦该电压超过了设备自身承受的电压范围，将会对电气设备造成损坏，进而引发误操作或者突然启动、停止，对于生产安全的影响较大。笔者从事油气井防雷装置检测多年，对油气井防雷装置检测具有一定的经验，并对检测中发现存在的安全隐患问题及时反馈生产方并建议及时进行整改。本文通过分析油气钻井井场雷击危险性，可以有效提升油气钻井井场防雷的科学有效性水平。
1、油气钻井井场雷击危险性
1.1直击雷
①热效应。一旦雷电击中物体后，其产生的热效应会在雷击点附近产生瞬时高温。若是雷电击中钻井井架本体，雷电中的热效应对其并不会产生较大危害；若是雷电击中井场架空输电线路或者入侵到电气线路后，极易造成线路熔断，或者是溶体飞溅，对井场存放的易燃易爆物品的危害性极大。②冲击波。雷云对大地间放电的回击阶段，放电通道中包含强烈的空气游离及异性电荷中和，会造成放电通道中的温度快速增加，周围空气受热膨胀，并急剧向四周进行扩散，这就是冲击波。冲击波的传播速度要比声速高的多，且衰减速度较快，可在极短的时间内转化为声波，对于钻井设备和作业人员的危害较为有限。为了避免作业人员遭受冲击波的危害，尽量避免在雷暴天气下开展作业。③机械力。在发生雷击时，因雷电机械效应产生的破坏作用主要有两种表现形式：雷电流经金属物体时产生的电动力和雷电流注入被击中物体时产生的内压力。前者主要是载流导体四周有磁场存在，电磁力会对磁场内的载流导体产生影响。受到雷电流的影响，载流导体极易发生变形或者折断。若是金属构件存在拐弯部分，拐弯部分的夹角越小，承受的电动力随之增强。在油气钻井井场附近分布有大量的金属线缆，虽然走线方式尽可能平直，但也存在着拐弯部分，极易受到机械力的影响。对于后者来说，雷电中会产生强大的雷电流，其作用时间相对较短，一旦物体遭受雷击，在瞬间会有巨大的热量产生。短时间内这些热量也不可能完全传递出去，使得被击中物体内部有大量的水蒸气，之后则快速膨胀，物体内部有巨大的内压力出现。雷击内压力对油气钻井井场中的旗杆、电杆和其他露天设施均会造成不同程度的破坏。应将这些高大设备固定牢靠，避免因倒塌而发生危险。
1.2雷电感应
①静电感应。在雷雨云出现的过程中，受到静电感应的影响，其下方金属屋顶会感应到同云层相反的电荷。在雷云放电后，雷云和大地间的电场将会快速消失不见，但金属感应聚集的电荷却不会立即消散，此时会有较高的对地电压出现。若是金属屋顶不存在泄放感应电荷的通路，则会同屋内金属设备或工作人员间出现击穿放电，严重威胁着设备和作业人员生命财产安全。若是因泄放通路不畅导致电阻值过大，一旦电流经过接触不良的部位极易引发火花放电，甚至是爆炸事故。静电感应电压在数万伏左右，会引发火花放电。对于油气钻井井场内的驻井房、录井房、发电房和电控房来说，大都是金属房板，一旦防雷接地电阻值过大，很容易出现静电感应击穿，严重危害着作业设备和作业人员生命安全；针对存放柴油罐、易燃易爆物品的房间来说，因静电感应极易引发火灾爆炸事故，需要引起重视。②雷电电磁辐射。对于雷电流或感应雷电流来说，其幅值和波头上升陡度较大，辐射频率在5~10kHz间的电磁辐射强度最大。这种类型的脉冲电磁波在大气中辐射传递时，一旦超过电子设备自身的承受能力，将会损害电子设备，轻则对通信信号产生干扰，重则会对设备仪器造成破坏。电磁辐射极易对油气钻井井场内的司钻台、电控房、顶驱装置等的微电子设备产生影响。③电磁感应。在雷击出现后，其四周会有瞬变强电磁场出现。针对空间变化的强电磁场导体，因电磁感应的作用，会有浪涌电压和电流出现，在阻性/感性/容性耦合的作用下将会感应过电流和过电压，进而对作业设备造成危害。油气钻井井场中包含了很多作业设备和作业仪器，这些仪器设备大都是通过信号线连接，雷电过电压和过电流对其的危害较大。当前，油气钻井井场中面临最严峻的雷电危害形式是电磁感应。
2、油气钻井井场防雷措施
通常情况下，对于整个钻井井场内部的设备来说，钻井架的高度最大，当前国内的钻井架高度大都在50m左右。由于高度较高，雷雨天气出现时，钻井架极易遭受雷击。由于钻井架是工作人员频繁施工的场所，为了确保工作人员生命安全，需将其的防雷工作做好。
2.1直击雷防范措施
由于井架只有在钻井工作开始时才进行安装，再加上自身是钢质材料结构，且从顶端到底部均是贯通的大型钢构，即使使用频率不高，也需要将其的直击雷防护工作做好。应将所有钻井井场井架的顶部安装避雷针，并定期查看输电线路和电气线路之间的连接情况，始终确保线路联通的可靠性及安全性水平。应保证储存易燃易爆物品的油罐同国家规定标准要求相符，针对顶板厚度不足4mm的油罐需做好直击雷防护；若顶板厚度超过4mm，可自行决定是否进行直击雷防护。为了避免雷电接地产生的连带性影响，应选择共用接地系统，避免或者降低跨步电压的出现，降低地电位对钻井井场的危害。
2.2雷电电磁波防范
雷电电磁脉冲主要危害钻井机场内供电系统、测量仪器、网络通信、部分检测工具等，由于这些设备都属于电气化设备，受雷电电磁脉冲的影响较大。可以将屏蔽措施与可靠接地进行结合，通过连接浪涌保护器进行等电位连接。
2.3静电与电磁脉冲防护措施
实际上，对于储存易燃易爆油品的储油罐来说，需做好静电和电磁脉冲防护。为了避免雷电以接地传导的方式将雷电流输送到储油罐内，针对储油罐周围的金属工具、不带电金属电器外壳等分别与接地系统进行连接，防止因静电而造成油罐起火或者爆炸。
2.4等电位连接
井队内的各活动房屋、发电机房、供电房、储备罐、水罐、井架均属于独立接地，由于活动房屋外壳属于金属物体，而且接地都是各自独立接地，为了避免因雷击或电源对壳体短路时导致活动房与大地间出现电位差，需要做好活动房的等电位连接。
结论：
综上所述，雷电是自然灾害现象，人类不能避免，钻井工作则是人类开发新能源无法停止的施工项目。针对野外钻井工作，需要作业人员始终将安全放在首位，相关部门需要全面分析雷电可能带来的危害，并制定出科学有效的防雷措施，以降低雷电对钻井井场的危害，确保施工人员生命安全。
参考文献：
[1]罗明.井场防雷系统应用中的问题及整改探讨[J].当代化工研究,2016(05).
[2]刘俊.雷电灾害的类型及其致灾机理浅析[J].安全,2011(05).
作者简介：程斌（1972.05），男，汉族，四川省盐亭县人，本科，雷电防御工程师，从事雷电防御工作。
