钻井机械设备的故障排除与维修探讨

2021-03-03劳建新

中国设备工程 2021年4期

劳建新

（大庆钻探钻井技术服务二公司管具分公司,吉林松原 138000）

钻井机械设备在日常运行过程中可能出现的故障是比较多的，不同故障类型其成因以及维修方式各有不同，导致故障的原因可能是外部不利因素，也可能是设备自身保养检修不佳，外部不利因素包括操作失误、运行环境影响等。当钻井机械设备出现故障后，不同故障类型对设备运行产生影响程度各不相同，但不论是何种故障，一经发现，必须马上进行维修解决，钻井机械设备严禁带病运行。作为石油钻探工作的核心设备，钻井机械设备出现故障对整体工作进度造成极大的影响，因此必须对常见故障类型有充分的认识，对故障的排除与维修技术要有更深入的了解，本文将针对钻井机械设备常见的故障原因进行详细分析，并针对故障内容的维修重点内容进行解读，同时也根据工作经验对减少设备故障的相应预防措施进行分析，希望对业界同仁有所帮助。

1 钻井机械设备常见故障成因

当前我国石油工业在发展过程中对设备技术层面的重视程度是比较高的，因此不同区域不同单位在日常工作中所使用的钻井机械设备有较大的差异，本文将结合我单位实际情况对相应类型的设备故障成因进行分析，在分析过程中重点挑选一些具有代表性的故障成因以便起到普遍性的研究特点。

1.1 缺乏检修保养及退化性故障

钻井机械设备一般来讲使用年限是比较长的，但是在日常运行过程中也需要周期性的维护保养，如果保养检修工作不到位就容易导致一些耗损机构出现过度损耗的情况，长此以往导致相应部位出现故障，由此引发的故障内容中比较常见的是异常磨损、形变以及断裂等故障，出现此类故障后钻井设备在运行过程中会出现较大的异响，同时还可能出现震动、卡滞乃至于完全停机的情况。钻井机械设备虽然具有较长的使用年限，但是其在运行过程中一些重点损耗部位存在较大的磨损情况，机械动作单元在运行过程中也需要良好的润滑，如果在使用过程中没有按照检修保养标准按时予以保养并排除潜在故障就会导致故障进一步放大。当然，随着设备使用年限的不断增加，设备各结构部分的损耗也在不断增加，设备逐渐出现老化的情况，设备老化后一些动力传动机械结构、减震结构以及钻头部分都会出现强度和稳定性下降的情况，这种故障我们一般称之为退行性故障。

1.2 外部不利因素

设备正常运行的情况下也会受到较多的外部不利因素的影响，由于在运行过程中钻井机械设备与外部环境存在较多直接接触的部分受到工作环境的直接影响，土石沙尘以及盐碱腐蚀等都是钻井机械设备经常要面对的不利环境因素，土石沙尘会在设备散热系统上形成覆盖层进而影响散热效果，在这种情况下设备就会出现过热的情况，这不仅会导致动力输出下降，甚至会导致设备出现烧蚀的问题。土石沙尘除了会影响散热之外还经常造成管线堵塞的问题，不论是水管还是油管都容易因土石沙尘而出现不同程度的堵塞，这种问题也是导致设备故障的重要原因。另外，设备在安装运输过程中也容易因外力因素出现损坏的情况，比如在日常检修过程中，如果未按照相应检修流程以及操作规章制度来进行就容易导致设备安装精度下降，在运行过程中就容易出现共振等损坏设备的问题，而运输过程中也可能因颠簸、磕碰等造成相应的设备部件出现损坏的情况。

1.3 典型故障成因

钻井泵是钻井机械设备的重要组成部分，其所常见的故障也具有较强的代表性，钻井泵故障主要都是结构部位断裂或者异常磨损等，包括机壳断裂、主螺栓断裂、齿圈断裂或磨损以及导板和十字头的磨损等。导致机壳断裂的原因主要是机壳本身出现了受力不均的情况，机壳本身在运行过程中承受较大的作用力，但在设计过程中对相应的应力已经进行了平衡设计，所以因外力导致机壳断裂主要是受力不均，当受力不均的情况长期存在，就会出现机壳薄弱区域长时间异常受力的问题，这是导致机壳断裂的主要原因，而主螺栓断裂或者是轴承盖断裂一般都与母螺纹有关。在当前实际工作研究中，我们发现母螺纹受损后会导致其所固定的主螺栓无法与结构部位保持正常的受力情况，震动、异常拉力等都会导致主螺栓损坏，所以容易造成主螺栓断裂。齿圈断裂或磨损的原因，一般也与主螺母损坏有关，当主螺栓损坏导致齿圈运行过程中出现异常磨损的情况，如果不及时解决就会导致齿圈断裂。导板和十字刀头的磨损在正常运行过程中也会发生，当然当机壳本身出现固定不稳的情况时其磨损情况会更甚。

2 钻井机械设备故障排除与维修

2.1 针对性进行检修保养

钻井机械设备在检修保养过程中要根据具体的检修工作内容对相应部位的重点检修内容进行详细的查看，比如齿轮啮合部位以及其他接触摩擦部位，这些部位在日常运行过程中容易出现磨损的情况，在检查过程中要重点对齿轮啮合情况以及齿轮本身是否存在裂痕等进行检查。同时我们还要重点进行设备不同状态下的检修工作，静态检修以及设备运行检修工作都要妥善进行，如果在设备运行过程中发现齿轮箱以及液压油箱等部位存在过热的情况要对散热系统进行全面的检查包括散热片、水泵、散热水管等进行全面的检查，导致散热异常的原因比较多，如果是散热片有污物覆盖要及时进行清理，散热管堵塞的要进行清掏。在运行检查过程中要格外注意一些异常的响动，这些异常响动主要包括金属碰撞音以及摩擦音等，找到具体位置并进行拆卸检查，对异常受力或者润滑不佳的情况进行排除。注意一些设备的时限性保养工作，按照检修手册要求对达到检修标准的相应部分按照手册内容进行相应的检查，发现故障及时进行排除。

2.2 具体故障维修

常见故障内容比较多，我们在此对其中一部分典型故障内容的维修进行分析。首先是磨损及断裂故障，上文中我们对常见的磨损断裂故障内容进行了叙述，当出现母螺纹受损时，一般需要进行机床镗修，使其恢复相应的设计参数。而齿圈断裂或者磨损，则需要针对损坏的齿轮进行整体更换。不论是磨损还是断裂都需要将损坏的部分进行更换，同时还要对周边齿轮以及传动部分进行检查，如果发现磨损的情况也要进行更换。机壳断裂一般需要详细查看机壳断裂的具体程度，多数情况下设备检修手册中会规定机壳允许修复的损伤标准，当尚未达到整体更换标准时可以采用焊接修复的方式来恢复机壳整体强度，一旦超过允许的损坏标准则应该整体更换机壳。导板和十字刀头的磨损需要进行更换，更换后为了改善磨损情况一般从选材和润滑两方面来进行改良，根据实际工作需求更换强度更高耐磨损性更佳的导板和刀头材料，同时对其运行过程中的润滑情况进行改良。还要根据导板以及刀头的工作适应范围对扭矩进行调整，避免过大的扭矩对二者造成过度磨损。

3 故障预防

保养检修工作对钻井机械设备故障有直接影响，是否能够根据相应的检修保养要求定期或者动态进行保养检修工作直接决定了设备故障的发生率，而想要有效预防故障的发生，就必须从检修保养工作上来进行思考，首先应该强化工作人员的专业素质和责任意识，要求所有技术人员必须具备相应的技术资质，并对其进行定期考核。同时要加强责任意识，落实责任制度，保障检修保养工作的整体质量，及时发现异常问题，减小故障损害。