石油鉆井機(jī)械設(shè)備故障預(yù)防與維護(hù)保養(yǎng)分析

呂彬

摘 要：石油鉆井機(jī)械設(shè)備的故障預(yù)防與維護(hù)保養(yǎng)，已經(jīng)成為石油企業(yè)日常工作需要重點(diǎn)考慮的問題。本文闡述了機(jī)組設(shè)備的構(gòu)成及故障預(yù)防與維護(hù)保養(yǎng)的重要性，結(jié)合機(jī)械設(shè)備常見的故障，從材料的選擇、金屬防腐蝕處理兩個(gè)方面闡述了故障預(yù)防的具體方式，提出制定嚴(yán)格的設(shè)備管理制度、提高重視程度、形成完善的維護(hù)保養(yǎng)方案等方式，希望石油鉆井機(jī)械設(shè)備能夠得到良好的維護(hù)，為我國石油事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：石油鉆井設(shè)備;故障預(yù)防;維護(hù)保養(yǎng);金屬防腐蝕處理;材料選擇

石油鉆井設(shè)備是石油勘探、開采工作中必不可少的重要設(shè)備，由于其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中必然鉆探土層且與巖石發(fā)生“碰撞”，不僅容易造成磨損、錯(cuò)位等機(jī)械故障，還容易沾染地下土層中的很多物質(zhì)，如果不及時(shí)處理，很可能對(duì)設(shè)備中的金屬及其他材質(zhì)造成腐蝕，從而影響設(shè)備的性能和使用壽命。基于此，必須建立完善的故障預(yù)防和維護(hù)保養(yǎng)機(jī)制，使設(shè)備以最佳狀態(tài)投入使用。

1 石油鉆井機(jī)械設(shè)備的構(gòu)成及故障預(yù)防與維護(hù)保養(yǎng)的重要性

現(xiàn)代石油鉆井機(jī)械設(shè)備，是系統(tǒng)性的大型聯(lián)合機(jī)組，其目的是多打井、快打井、打好井，最終實(shí)現(xiàn)鉆井速度的翻倍。該聯(lián)合機(jī)組主要由以下設(shè)備構(gòu)成：第一，升降系統(tǒng)，用于升降鉆具、更換鉆頭、下套管;第二，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，控制鉆具高速旋轉(zhuǎn)，鉆破土層和巖石，使井眼向下延伸;第三，循環(huán)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)向井底運(yùn)送循環(huán)鉆井液，起到清潔作用的同時(shí)還能運(yùn)出土壤碎屑，使機(jī)械設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);第四，動(dòng)力設(shè)備，帶動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵等重型設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，通常情況下采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī);第五，傳動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)力學(xué)原理，將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其他設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的能量根據(jù)需要進(jìn)行傳送;第六，指揮（控制）系統(tǒng)，使整個(gè)機(jī)組有條不紊地開展工作，同時(shí)技術(shù)人員還能夠通過相關(guān)儀器監(jiān)控每一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況;第七，底座，主要為鉆臺(tái)、機(jī)房、鉆井泵等設(shè)備設(shè)置，既能起到支撐作用，又可以保證穩(wěn)定性;第八，其他輔助設(shè)備，如井口防噴、空氣壓縮、輔助發(fā)電、起重等[1]。

以上八個(gè)組成部分構(gòu)成了現(xiàn)代石油鉆井機(jī)組，在日常工作中，工作人員必須按照一定的章程，對(duì)每一個(gè)組成環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)的維護(hù)保養(yǎng)，重點(diǎn)檢查零部件磨損、金屬材質(zhì)表面沾染油污等情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，既可以增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的耐久性，又能夠保證作業(yè)安全，滿足石油企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2 石油鉆井機(jī)械設(shè)備常見的故障

石油鉆井機(jī)組的常見故障為：第一，機(jī)械部件經(jīng)過長時(shí)間的使用后，出現(xiàn)磨損、老化、松脫等現(xiàn)象，由此致使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的性能下降。第二，一些設(shè)備如果長時(shí)間停工，遺漏的油污很可能使齒輪出現(xiàn)粘合等現(xiàn)象，如果沒有及時(shí)清理，驟然啟動(dòng)設(shè)備，容易造成卡殼，進(jìn)而出現(xiàn)更大的磨損。第三，鉆具鉆破巖石和土層后，最先接觸到石油資源，由于化學(xué)反應(yīng)，必然出現(xiàn)油污腐蝕現(xiàn)象。一般來說，與石油資源直接接觸的部分在短時(shí)間內(nèi)即會(huì)出現(xiàn)腐蝕跡象;暴露在空氣中的機(jī)組設(shè)備產(chǎn)生腐蝕及擴(kuò)散的速度雖然較慢，但也需予以重視。如果設(shè)備中金屬材料分布較為集中且長時(shí)間與石油接觸，腐蝕效果十分明顯且影響范圍會(huì)逐漸向外擴(kuò)張。基于此，維護(hù)保養(yǎng)人員必須定期對(duì)石油鉆井機(jī)組進(jìn)行全面的故障、腐蝕檢查，根據(jù)相應(yīng)的問題，做好處理工作。同時(shí)提升維護(hù)保養(yǎng)力度，使機(jī)組時(shí)刻處于良好的環(huán)境中。

3 石油鉆井機(jī)械設(shè)備有效的故障預(yù)防及維護(hù)保養(yǎng)方式

3.1 石油鉆井機(jī)械設(shè)備故障預(yù)防材料的選擇

由上文可知，造成石油鉆井機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的常見原因是零部件磨損及收到腐蝕污染，從而導(dǎo)致設(shè)備性能下降。基于此，在進(jìn)行故障預(yù)防時(shí)，必須選擇抗磨損、抗腐蝕的材料。第一，對(duì)于一些零部件，比如鉆頭、鉆具、齒輪以及不同設(shè)備的接合部位的器件等，應(yīng)該從設(shè)備制造商處購買原廠材料，如果需要在市場自行購買，應(yīng)該反復(fù)檢測(cè)其性能和所用材料。第二，設(shè)備出現(xiàn)腐蝕污染，一方面是受到石油內(nèi)元素的“入侵”，另一方面是鉆井液中存在泥漿，其中的腐蝕物滲入機(jī)組設(shè)備，使接觸位置首先出現(xiàn)局部的腐蝕現(xiàn)象;完成作業(yè)之后，在外部環(huán)境的影響下，局部腐蝕逐漸擴(kuò)大范圍，經(jīng)由金屬材質(zhì)傳遞到其他位置。目前市場上性能最佳的材質(zhì)為碳鋼材料。與其他材料相比，碳鋼的價(jià)格雖然貴，但其抗腐蝕、抗磨損能力均十分出眾，從長遠(yuǎn)投資的角度看，其性價(jià)比非常高。

3.2 石油鉆井機(jī)械設(shè)備金屬表面防腐蝕處理工藝

常見的石油鉆井機(jī)械設(shè)備金屬表面防腐蝕處理方式如下：第一，在鉆井機(jī)組表面涂抹防腐材料，但此舉僅能在短時(shí)間內(nèi)起到作用。在磨損、接觸鉆井液的過程中，防腐層會(huì)很快遭到破壞，其中的化學(xué)成分一旦形成陰陽離子，必然造成電化學(xué)腐蝕，無法保證設(shè)備不受侵害。如果采用此種方式，應(yīng)該定期對(duì)防腐層覆蓋的完善性進(jìn)行檢測(cè)，否則出現(xiàn)局部“漏洞”，不僅該位置會(huì)受到嚴(yán)重的腐蝕，還會(huì)從內(nèi)部對(duì)設(shè)備造成侵蝕，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的操作事故。第二，為了從根本上解決問題，應(yīng)該從內(nèi)部構(gòu)造入手，提升石油鉆井設(shè)備的抗腐蝕性。一般來說，調(diào)整過程需要遵循“預(yù)留腐蝕余量”的原則，即削弱石油中雜質(zhì)對(duì)設(shè)備影響的同時(shí)，還需要考慮設(shè)備是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果改造之后的設(shè)備性能下降，無法達(dá)到原來的生產(chǎn)效率，或是涂抹了較厚的防護(hù)層，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降，那么這樣的調(diào)整會(huì)失去意義。最后，對(duì)鉆井設(shè)備表面的金屬材質(zhì)進(jìn)行防腐處理時(shí)，應(yīng)該根據(jù)腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的實(shí)際原因，選用物理或化學(xué)方式進(jìn)行處理。如腐蝕現(xiàn)象是由泥污及石油資源內(nèi)的雜質(zhì)經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)而生成，則解決方案也應(yīng)該采用電化學(xué)方式，破壞金屬材料之間的“原電池反應(yīng)”環(huán)境，防止其擴(kuò)大腐蝕范圍。而采用物理方式，即在金屬材質(zhì)表面涂抹防腐層并定期清除表面雜物，從而起到防護(hù)作用[2]。

3.3 提高重視程度、形成完善的維護(hù)保養(yǎng)方案

根據(jù)對(duì)大量石油鉆井設(shè)備的維護(hù)資料分析，總結(jié)出較為完善的保養(yǎng)方案：第一，設(shè)備的作業(yè)環(huán)境一旦較為潮濕且雜質(zhì)較多，必然會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致故障頻發(fā)。此外，雜物如果不能及時(shí)清除，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與其碰撞的次數(shù)會(huì)顯著增加，造成嚴(yán)重的磨損。因此必須盡一切努力，保持設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的干燥。此外，應(yīng)該對(duì)石油鉆井設(shè)備的運(yùn)行溫度進(jìn)行時(shí)刻監(jiān)督，正常情況下，溫度不會(huì)超過70℃，一旦接近臨界值，說明機(jī)組內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)異常情況，需要立刻停機(jī)并進(jìn)行全面的檢測(cè)、排查[3]。如果在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聽到細(xì)微的聲響，很可能是部件接合部位出現(xiàn)異常或是某些設(shè)備表面出現(xiàn)裂開，為了慎重起見，也需要進(jìn)行停機(jī)維護(hù)。第二，石油鉆井機(jī)組中的運(yùn)輸軟管，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)堵塞、滲漏或是管身出現(xiàn)膨脹、干裂等情況，除了檢查軟管是否出現(xiàn)問題外，還應(yīng)該重點(diǎn)檢查與其相連的設(shè)備是否出現(xiàn)故障。如果是前者，需要立刻更換;如果是后者，則必須準(zhǔn)確檢測(cè)問題產(chǎn)生的具體位置。

3.4 制定嚴(yán)格的石油鉆井機(jī)械設(shè)備管理制度

大量事實(shí)證明，設(shè)備正常使用過程中產(chǎn)生的故障在總數(shù)中占據(jù)的比例較小，更多故障產(chǎn)生的原因是不規(guī)范的操作以及其他人為因素。因此，在日常使用及維護(hù)管理過程中，必須制定嚴(yán)格的制度，從根源上降低故障的發(fā)生頻率。首先，設(shè)備開機(jī)之前，維護(hù)人員必須做好全面的檢查工作，務(wù)必使每一項(xiàng)要求達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);其次，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，派遣經(jīng)驗(yàn)豐富、水平過硬的技術(shù)人員進(jìn)行時(shí)刻監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常問題立刻上報(bào)，及時(shí)停機(jī)并進(jìn)行檢測(cè)，無關(guān)人員一律不得靠近。最后，石油企業(yè)應(yīng)該將眼光放長遠(yuǎn)，不應(yīng)計(jì)較眼前的成本支出，用“算大賬”、“算長期賬”的思維辯證看待設(shè)備與效益之間的關(guān)系，確保設(shè)備能夠得到良好的維護(hù)。

4 結(jié)語

石油鉆井機(jī)械設(shè)備的故障維護(hù)和保養(yǎng)工作，無論是對(duì)于延長設(shè)備壽命還是保證施工作業(yè)的安全均起著十分重要的作用。除了以更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)選擇預(yù)防材料以及逐漸提高防腐蝕處理工藝外，還應(yīng)該將維護(hù)保養(yǎng)工作、設(shè)備的日常使用管理通過方案和制度進(jìn)行約束，從根本上提高故障預(yù)防及維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量，進(jìn)而降低石油企業(yè)的成本支出。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉默.石油鉆井機(jī)械設(shè)備管理和維護(hù)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39（20）：48-49.

[2]劉洋.石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及措施探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39（19）：46-47.

[3]吳國平.鉆井機(jī)械設(shè)備日常保養(yǎng)及維護(hù)工作[J].設(shè)備管理與維修，2019（16）：75-76.