分析钻井机械设备故障成因及维修保养措施

方传峰

摘 要：在我国，石油钻井已实现了较高的机械化水平，表明钻井机械设备的安全使用将变得尤为关键。但因使用方法不得当或维修保养不及时，导致石油钻井机械设备出现使用故障。一般可将这些故障划分为六类 ：一是变形、断裂等损坏型故障 ；二是老化、非正常磨损等退化型故障 ；三是行程失调、压力异常等失调型故障 ；四是松动、脱落等松脱型故障 ；五是漏油等堵塞型和渗漏型故障 ；六是过热、功能丧失等衰退型故障。针对上述故障，一旦维修保养不及时，将不利于石油钻井生产目标的实现，甚至引发严重的安全事故。

关键词：钻井机械设备；故障；排除与维修；保养

1 石油钻井机械设备保养维修的重要性分析

机械设备的维修与保养都是以延长机械设备的使用性能与寿命为目的的。于石油钻井机械设备而言，非常有必要做好设备的维修与保养工作。从某种意义而言，钻井机械设备的维修与保养都属于一种常规行为。在使用机械设备过程，故障无可避免，尤其是因为故障而直接导致的事故会给生产与作业带来严重的损失。从另一角度而言，维修与保养属于另一种潜在投资方式。对机械设备进行定期的维修与保养，不仅可以提升机械的运转速度，有效提高了作业质量，无形中增加了企业生存与发展的几率。当然，维修与保养可以确保机械设备的正常使用，而规范使用与爱护机械设备比任一维修或保养都来得重要。

2 钻井机械设备故障的排除与维修

2.1 轴承与主螺栓断裂

钻井泵的轴承盖与主螺栓断裂一般表明其母螺纹受损。在主螺栓中，母螺纹一般设在机壳上。因此，一旦母螺纹受损，便应返厂及用大型镗床进行修复，以保证其技术参数达标，即 ：曲轴孔同轴度小于 0.03mm、传动轴孔与曲轴孔的平行度小于 0.076 mm、导板孔中心线与曲轴轴心线的垂度小于 0.127 mm。

2.2 齿与齿圈变形或断裂

在交变负荷载荷的作用下，齿圈一旦出现疲劳破损，齿与齿圈将发生塑性变形或直接断裂。针对这一故障，其一般由主螺栓断裂所致，因此在修理时，应将整副齿圈换掉及按需换掉小齿轮轴。

2.3 机壳断裂

在实际工作中，钻井泵所承受的冲击载荷非常大。因此，一旦受力不均，便会因应力集中而使薄弱环节出现疲劳损伤。一般来讲，可通过补焊来修理小裂纹，而当裂缝宽度大于 10 mm 时，则需换掉钻井泵。

2.4 导板或十字头磨损拉伤

导板或十字头磨损拉伤指的是接触面在 2～3 h 内因深槽的影响而失效。其中，全磨拉伤发生在 3/4～1的接触面上，其持续时间短及其槽深、粗糙度分别为 2～4 mm、50～100 μm ；偏磨一般发生在局部，其持续时间相对较长及其槽深、粗糙度分别为 1～2mm、25 μm 左右 ；正常磨损的持续时间最长。针对上述故障，一是应从选材上进行控制，即导板与十字头的材料、硬度应分别为 HT200/170-220HB、QT600-2/230-280HB ；二是将十字头的间隙调为 0.25～0.50 mm 及改善其润滑条件 ；三是将中心拉杆与十字头的同轴度控制在 0.381 mm 以下及将导板固定螺栓的旋紧扭矩控制在 200～270 N·m 之间。

2.5 润滑不良

在钻井泵的运转中，一旦润滑不良，将造成运转部位失效。其中，造成润滑不良的原因有三个 ：一是润滑管堵塞或断裂 ；二是冷却水或泥浆渗入动力端 ；三是润滑油变质。钻井泵的润滑方式一般包括脂润滑和油润滑两种，其中在油润滑时，应按规定选用油品及以 1 次/180 d 的频度进行更换 ；在脂润滑时，应以 1 次 /7 d的频度注射润滑脂，并在大修时进行彻底清理。另外，在保养钻井泵时，用黄油枪将黄油注满每个润滑点。

3 钻井机械设备的维修保养

3.1 提升机械设备的维修保养技术，做好日常保养维护工作

在实际维修保养工作中，为了改善机械设备的运行工况，需要保持设备表面的清洁和干燥状态。设备表面在日常使用的过程中，容易出现沉淀物遗留在设备表面的状况，因此，应做好常规检查工作。要求在常规检查工作中，应将机械设备相互摩擦的部分及轴承部分作为检查重点，同时密切关注液压油箱、齿轮箱温度变化情况。若检查中发现机械设备的温度超过 70℃，应立即停机，直到机械设备温度达到 70℃以下，则可重新恢复运行。在日常保养维护工作中，还有一项工作是关注机械设备是否出现异常声响。此外，在日常保养维护工作中，还应当定期检查机械设备的密封状况，避免出现渗漏或堵塞故障。检查维护机械设备中安装的各类软管也是重要内容。经常检查油箱中的油品、机械设备中液压系统等。在保养与维护钻井机械设备时，注意一级、二级保养工作的有效衔接。一级保养工作需要做到，设备每运转 600h，实施一次一级维护保养。具体保养包括：①检查、拆卸及清洗机械设备的局部配件；②疏通油路；③更换密封性不良的配件或质量不符合要求的毡垫；④调整设备间隙；⑤维修设备的电气部分。二级保養需要做到，机械设备每运行 3000h，实施一次二级维护保养。且具体保养交由专职检修人员完成，具体保养措施包括：①解体局部；②擦洗设备；③调整设备测量精度；④修复或更换易损配件；⑤清洗设备中的润滑系统；⑥检查修理设备中的电气系统；⑦刮研处理磨损较轻的部件。通常，机械设备的中修每隔 1 年～3 年安排 1 次；几年或十几年进行 1 次机械设备的大修。

3.2 加强维修配件的监督工作

随着钻井机械设备维修对于目前油气行业越来越重要，以及钻井机械设备的维修配件逐渐进人市场，一些不法商贩受到利益驱使，将一些不合格的配件用于维修设备，但是这些配件的品质没有达到使用要求，使用不合格的配件维修钻井机械设备，不仅维修效果不佳而且会对设备造成二次损坏。因此，所以维修人员一定对维修配件进行严格的质量审查，保证每一批人库的配件的质量，从根本上避免机械设备发生故障。

3.3 加强钻井设备管理措施

通过现代化的管理手段对钻井设备进行管理，监督和调控设备，使油气田现场的设备能够实现合理的调度、正确使用与及时保养，减少设备故障，延长机械设备使用寿命。预防维修保养制度，简称PMS制度，其作用是加强设备的强制保养，定期进行预防性维护和保养。机械设备产生故障、设备损坏多数原因是因为长时间使用导致零部件损坏到一定程度，从而引发了故障，因此可以通过日常维护来预防故障，减少机械零部件磨损。在钻井机械设备的维护过程中，可以采取一些现代化的检测手段检查故障，并通过故障分析诊断技术对故障的原因进行探究，定期对设备实施安全检查，及时更换破损零件、维修，以避免由于机械设备出现故障导致的重大人身财产伤亡事故。

3.4 对工作人员进行管理培训管理

钻井机械设备的工作人员在人岗后都必须进行钻井机械设备维护方面的管理培训，以让他们拥有设备的管理意识和保养维修意识。油气开采企业应该组织设备维护、保养的讲座和课程.对新进员工进行管理培训，通过这些方式以提高工作人员和管理人员业务素质和管理能力，在遇到管理过程中的多种复杂情况时能够妥善处理；企业在设备操作者上岗前进行培训，使其能够合理正确使用设备.有熟练的设备操作技术，避免因设备操作不当导致企业的经济损失和人员伤亡。

4 结束语

综上，在石油钻井生产中，除了要及时排除机械设备已经出现的故障，还应采取有效的预防措施，具体可从管理、技术、人员等方面做出努力。另外，在故障排除中，首先應通过分析来确定故障的成因和表现形式，然后再提出有效的维修办法，如此方才能实现石油钻井生产效益最大化。

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