石油鉆井機(jī)械設(shè)備的故障排除與維修研究

馮睿

（大慶油田鉆探工程公司機(jī)械修理廠，黑龍江 大慶 163000）

在科技水平不斷提升的過(guò)程中，石油鉆井工作逐漸實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化。如果沒(méi)有嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)備操作或養(yǎng)護(hù)將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，繼而影響石油開(kāi)采，因此企業(yè)需要做好石油鉆井機(jī)械設(shè)備的故障排除與維修工作。

1 鉆井設(shè)備概述

從廣義角度來(lái)看，鉆井機(jī)械設(shè)備指的是用于鉆井的地面設(shè)備、鉆井工具以及鉆井儀表（如圖一所示）。按照功能可以將鉆井機(jī)械設(shè)備分為旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等，其中旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)指的是安裝在鉆臺(tái)井口上的轉(zhuǎn)盤，具有承受反扭矩等作用。

提升系統(tǒng)指的是由絞車、大鉤、井架等構(gòu)成的起重設(shè)備；動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括動(dòng)力機(jī)與傳動(dòng)機(jī)組；循環(huán)系統(tǒng)主要是由水龍頭、泥漿泵等設(shè)備構(gòu)成的；控制系統(tǒng)可以有效控制各種機(jī)械設(shè)備。

圖1 石油鉆井機(jī)械設(shè)備

2 造成鉆井機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的原因

2.1 管理理念陳舊

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的石油開(kāi)采技術(shù)與勘探技術(shù)略微落后，設(shè)備管理理念也不夠新穎，降低了設(shè)備管理質(zhì)量。從實(shí)際情況來(lái)看，大多數(shù)石油企業(yè)都是在鉆井機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障后才進(jìn)行檢修，沒(méi)有做好預(yù)防性工作，加大了企業(yè)損失。同時(shí)，很多企業(yè)沒(méi)有意識(shí)到設(shè)備養(yǎng)護(hù)工作的重要性，沒(méi)有根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)采取合適的養(yǎng)護(hù)措施。

2.2 管理制度不完善

設(shè)備管理是石油企業(yè)管理工作的重點(diǎn)內(nèi)容，但是很多企業(yè)認(rèn)為設(shè)備管理無(wú)法直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，所以沒(méi)有構(gòu)建完善的設(shè)備管理制度，也沒(méi)有貫徹落實(shí)各項(xiàng)制度。例如，部分石油企業(yè)沒(méi)有根據(jù)鉆井機(jī)械設(shè)備的實(shí)際情況制定管理制度，而是直接照搬其他企業(yè)的制度，導(dǎo)致管理制度不符合實(shí)際需求。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)利益最大化，石油企業(yè)忽視了維修管理流程的合理性，降低了維修工作的可行性。

2.3 缺乏檢修保養(yǎng)

相對(duì)來(lái)說(shuō)，鉆井機(jī)械設(shè)備的使用年限較長(zhǎng)，但是如果沒(méi)有做好日常養(yǎng)護(hù)工作就會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命。但很多企業(yè)忽視了設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)工作，只是每年對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次檢修與養(yǎng)護(hù)，便無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備磨損、斷裂、形變、異響、振動(dòng)等問(wèn)題。

2.4 外部環(huán)境因素

鉆井機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)也會(huì)受到外界環(huán)境因素的影響，便可能會(huì)出現(xiàn)故障。例如，鹽堿腐蝕、土石沙塵等因素可能會(huì)影響到鉆井機(jī)械設(shè)備的正常散熱，導(dǎo)致設(shè)備大幅升溫。

2.5 人員素養(yǎng)有待提升

檢修人員與管理人員是開(kāi)展鉆井機(jī)械設(shè)備檢修與管理工作的主體，但部分人員的專業(yè)能力較差，無(wú)力應(yīng)對(duì)突發(fā)故障，也沒(méi)有做好日常檢修與保養(yǎng)工作。

3 鉆井機(jī)械設(shè)備的故障排除

3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)故障排除

傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)不同的故障。（1）聯(lián)動(dòng)機(jī)支撐軸承表面溫度過(guò)高、油脂內(nèi)部存在雜物等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)發(fā)熱等情況。檢修人員需要從各個(gè)方面入手分析造成問(wèn)題的原因并采取有效的解決措施。（2）軸承磨損過(guò)多、傳動(dòng)齒輪點(diǎn)蝕等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致減速箱出現(xiàn)較大的異響與振動(dòng)。檢修人員需要及時(shí)更換軸承或傳動(dòng)齒輪等零部件，避免對(duì)減速箱造成影響。此外，若支撐軸承運(yùn)行質(zhì)量差或軸封損壞，變速箱就會(huì)出現(xiàn)殼體升溫、呼吸器出油等情況。檢修人員就需要綜合分析支撐軸承的運(yùn)行狀態(tài)或軸封的情況，降低變速箱出現(xiàn)故障的幾率。

3.2 絞車故障排除

（1）在正常情況下，進(jìn)行絞車剎車會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，不會(huì)導(dǎo)致剎車鼓出現(xiàn)裂紋。但若絞車剎車存在問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致剎車鼓外部出現(xiàn)龜裂。檢修人員需要通過(guò)冷卻等方式解決這一問(wèn)題，提高絞車的運(yùn)行效率。（2）在高低氣胎離合器掛合變換的狀態(tài)下，絞車若在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)情況就說(shuō)明絞車的底座不夠穩(wěn)固。為此，檢修人員需要對(duì)絞車底座進(jìn)行檢修，并通過(guò)緊固螺栓等方式增強(qiáng)底座的穩(wěn)固性。（3）若絞車鏈條與齒節(jié)之間的距離較大，絞車在運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)等情況。檢修人員需科學(xué)調(diào)整絞車鏈條與齒節(jié)之間的距離，避免絞車出現(xiàn)振動(dòng)。（4）若車軸長(zhǎng)期處于機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中可能會(huì)出現(xiàn)彎曲等情況，繼而導(dǎo)致絞車出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)。檢修人員便需要重點(diǎn)檢修車軸的狀態(tài)，及時(shí)更換存在問(wèn)題的零部件。

3.3 鉆井泵故障排除

在石油鉆井過(guò)程中，鉆井泵處于核心位置。但是鉆井泵也容易出現(xiàn)機(jī)殼斷裂等故障，需要做好故障的排除與維修工作。

（1）機(jī)殼斷裂故障的排除與檢修。在運(yùn)行過(guò)程中，鉆井泵需要承受較大的沖擊荷載，如果受力不均就會(huì)出現(xiàn)機(jī)殼斷裂等情況。在進(jìn)行小裂紋的維修時(shí)，維修人員可以采用補(bǔ)焊等方式。但如果裂縫寬度超過(guò)10mm，就需要及時(shí)更換鉆井泵。

（2）軸承與主螺栓斷裂故障的排除與檢修。一般情況下，一旦鉆井泵的軸承蓋與主螺紋斷裂就說(shuō)明母螺紋存在故障。主螺紋中的母螺紋多位于鉆井泵的機(jī)殼上，所以如果母螺紋受損就需要及時(shí)進(jìn)行返廠修復(fù)，確保大型鏜床的技術(shù)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)（如表1所示）。

表1 鏜床技術(shù)參數(shù)

（3）齒與齒圈變形或斷裂故障的排除與檢修。在交變負(fù)荷載荷等因素的影響下，若齒圈出現(xiàn)疲勞破損等情況，齒與齒圈就會(huì)出現(xiàn)塑性變形甚至斷裂等情況。為了解決這一問(wèn)題，檢修人員可以更換齒圈與小齒輪軸。

（4）潤(rùn)滑不良故障的排除與檢修。若鉆井泵存在潤(rùn)滑不良的問(wèn)題將會(huì)影響運(yùn)轉(zhuǎn)部位的正常運(yùn)行。而造成鉆井泵潤(rùn)滑不良的原因有很多，例如潤(rùn)滑油變質(zhì)、冷卻水或泥漿滲透到動(dòng)力端、潤(rùn)滑管堵塞或斷裂等。若想增強(qiáng)鉆井泵的潤(rùn)滑性，檢修人員需要做好潤(rùn)滑管理工作，科學(xué)選擇潤(rùn)滑方式。常用的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑與脂潤(rùn)滑這兩種，若采用油潤(rùn)滑就需要科學(xué)選擇油品并每隔180天進(jìn)行一次更換，若采用脂潤(rùn)滑就需要每隔7天注射一次潤(rùn)滑脂，并做好潤(rùn)滑脂的清理工作。同時(shí)，在進(jìn)行鉆井泵保養(yǎng)時(shí)，檢修人員需利用黃油槍在每一個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)中注射黃油。

（5）導(dǎo)板或十字頭磨損拉傷故障的排除與檢修。導(dǎo)板或十字頭磨損拉傷指的是在深槽等因素的影響下，接觸面在2～3h內(nèi)出現(xiàn)失效的情況。磨損拉傷主要包括偏磨、全磨等類型，其中偏磨多發(fā)生在局部，磨損時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，且槽深為1～2mm、粗糙度為25μm左右；全磨多發(fā)生在3/4接觸上面，磨損時(shí)間相對(duì)較短，槽深為2～4mm、粗糙度為50～100μm；正常磨損會(huì)持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。為了減少這一故障的發(fā)生，檢修人員應(yīng)優(yōu)化選材、調(diào)整十字頭間隙。首先，檢修人員應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定選擇導(dǎo)板與十字頭的材料，確保材料硬度符合 HT200/170-220HB等要求。其次，檢修人員應(yīng)科學(xué)調(diào)整十字頭的間隙，將間隙控制在0.25～0.50mm之間并優(yōu)化潤(rùn)滑條件。此外，檢修人員應(yīng)將導(dǎo)板固定螺栓的旋緊扭矩控制在200～270N·m之間，將中心拉桿與十字頭的同軸度控制在0.381mm以內(nèi)。

4 提升鉆井機(jī)械設(shè)備故障排除與維修質(zhì)量的策略

4.1 加大對(duì)鉆井機(jī)械設(shè)備的管理力度

若想降低鉆井機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率，石油企業(yè)需要提高對(duì)設(shè)備管理工作的重視程度，加大管理力度。石油企業(yè)管理者應(yīng)具備較強(qiáng)的設(shè)備管理意識(shí)，并做好宣傳工作，讓所有的工作人員都意識(shí)到對(duì)鉆井機(jī)械設(shè)備進(jìn)行規(guī)范操作與定期檢修的重要性。其次，管理人員應(yīng)利用信息技術(shù)對(duì)鉆井機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的故障。此外，應(yīng)做好設(shè)備養(yǎng)護(hù)工作，使設(shè)備維持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

4.2 健全鉆井機(jī)械設(shè)備管理制度

鉆井機(jī)械設(shè)備管理工作涉及到了諸多內(nèi)容，例如設(shè)備日常使用規(guī)范、設(shè)備維護(hù)、管理人員評(píng)估等，為了提高管理質(zhì)量，石油企業(yè)應(yīng)從各個(gè)方面入手健全鉆井機(jī)械設(shè)備管理制度。首先，石油企業(yè)應(yīng)構(gòu)建獨(dú)立的鉆井機(jī)械設(shè)備管理小組，明確管理小組的具體職責(zé)。同時(shí)，應(yīng)貫徹落實(shí)責(zé)任制度，確保出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠在第一時(shí)間找到責(zé)任人。其次，石油企業(yè)應(yīng)構(gòu)建完善的鉆井機(jī)械設(shè)備管理體系，將設(shè)備安裝制度、設(shè)備調(diào)試制度、設(shè)備更新制度、重點(diǎn)設(shè)備管理制度、設(shè)備檢修制度、設(shè)備維護(hù)制度等內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，為鉆井機(jī)械設(shè)備的管理工作提供依據(jù)。

4.3 提高檢修保養(yǎng)技術(shù)水平

在石油鉆井機(jī)械設(shè)備管理過(guò)程中，管理人員與檢修人員應(yīng)不斷提升自身的技術(shù)水平，繼而提高維修保養(yǎng)質(zhì)量。第一，在維修保養(yǎng)過(guò)程中需要使設(shè)備表面一直處于潔凈與干燥狀態(tài)中。第二，需多關(guān)注零部件之間的磨損程度以及齒輪箱、液壓油箱的溫度情況，將溫度控制在70℃以內(nèi)，若超過(guò)70℃就需要立即關(guān)閉設(shè)備。第三，需定期檢查設(shè)備的密封性以及各個(gè)連接件的穩(wěn)固性。第四，需定期檢查設(shè)備的液壓系統(tǒng)，判斷濾芯是否存在堵塞等情況，若存在需及時(shí)更換。第五，需定期檢查軟管的性能，及時(shí)更換存在裂紋等問(wèn)題的軟管。

4.4 加強(qiáng)針對(duì)性管理

在日常管理過(guò)程中，鉆井機(jī)械設(shè)備管理人員需要做好潤(rùn)滑管理工作與防腐管理工作等針對(duì)性管理工作。（1）潤(rùn)滑管理。從實(shí)際情況來(lái)看，大多數(shù)鉆井機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)磨損故障都是因?yàn)闈?rùn)滑不良。所以設(shè)備管理人員需要做好潤(rùn)滑管理工作，通過(guò)改善潤(rùn)滑條件控制零部件之間的間隙，從而增強(qiáng)鉆井機(jī)械設(shè)備的精密性與準(zhǔn)確性。首先，管理人員需要科學(xué)選擇潤(rùn)滑劑。管理人員在選擇潤(rùn)滑劑時(shí)不僅需要考慮鉆井機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與使用要求，也需要充分考慮季節(jié)與外界環(huán)境等因素，避免選擇劣質(zhì)潤(rùn)滑劑或不符合要求的潤(rùn)滑劑。其次，管理人員應(yīng)做好潤(rùn)滑劑的管理工作，即對(duì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行分類管理，避免出現(xiàn)使用不規(guī)范等情況，否則可能會(huì)造成設(shè)備出現(xiàn)故障。例如，在存儲(chǔ)過(guò)程中部分潤(rùn)滑劑可能會(huì)出現(xiàn)變質(zhì)、失效等情況，管理人員就需要及時(shí)清除這些潤(rùn)滑劑，避免設(shè)備再次出現(xiàn)磨損。（2）防腐管理。在日常管理中，管理人員不僅需要做好潤(rùn)滑管理工作，也需要做好防腐管理工作，避免鉆井機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)銹蝕等情況。首先，管理人員應(yīng)綜合分析鉆井機(jī)械設(shè)備的使用環(huán)境，做好環(huán)境檢測(cè)工作，為防腐材料的選擇提供依據(jù)。其次，管理人員需要加大對(duì)機(jī)械設(shè)備重點(diǎn)部位的檢查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的銹蝕問(wèn)題，避免設(shè)備出現(xiàn)故障。

4.5 加強(qiáng)人員培訓(xùn)

人員素養(yǎng)將直接影響鉆井機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，石油企業(yè)需要做好人員培訓(xùn)工作。首先，石油企業(yè)需要構(gòu)建完善的入職培訓(xùn)機(jī)制，確保所有的人員都是通過(guò)考核后入職的，從而增進(jìn)管理人員與檢修人員對(duì)鉆井機(jī)械設(shè)備的了解。其次，石油企業(yè)應(yīng)構(gòu)建完善的在職培訓(xùn)機(jī)制，定期對(duì)管理人員與檢修人員進(jìn)行職業(yè)素養(yǎng)培訓(xùn)、專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)以及專業(yè)技能培訓(xùn)，進(jìn)一步提升管理人員與檢修人員的專業(yè)水平與業(yè)務(wù)能力。在培訓(xùn)過(guò)程中，石油企業(yè)需要多為管理人員與檢修人員提供一些經(jīng)典案例，讓管理人員與檢修人員吸取更多的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。同時(shí)，石油企業(yè)也可以組織一些技術(shù)比拼活動(dòng)，調(diào)動(dòng)工作人員的積極性與主動(dòng)性。此外，在日常管理過(guò)程中應(yīng)增強(qiáng)管理人員與檢修人員的規(guī)范意識(shí)，讓管理人員與檢修人員嚴(yán)格按照規(guī)章制度開(kāi)展工作。

5 結(jié)語(yǔ)

在石油鉆井過(guò)程中，檢修人員需要加大對(duì)鉆井機(jī)械設(shè)備的管理力度，及時(shí)排除變形、老化、松動(dòng)、脫落等故障，同時(shí)需要通過(guò)健全管理制度、加強(qiáng)潤(rùn)滑管理、加強(qiáng)防腐管理等手段預(yù)防機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，從而為石油鉆井工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)石油企業(yè)的良好發(fā)展。