钻井机械设备故障维修及管理分析

2022-06-15费天然

中国设备工程 2022年11期

费天然

（大庆钻探工程公司钻井技术服务二公司钻井工具分公司，吉林松原 138000）

石油资源和天然气资源是国家工业能源发展的重要保证，是国家经济发展必需的支撑性能源，钻井机械设备能够良好运行是生产顺利的必要保障。通常情况下钻井设备需要保持连续运桩，这对设备的稳定性和可靠性提出了较高要求，在日常工作中除了针对故障原因进行针对性修理外，还需要做好安全维护工作，做好日常管理，及时保养、更换损坏零件，保证施工人员的人身安全，让钻井作业顺利进行。

1 钻井机械设备常见故障

损坏型故障。损坏型故障主要指机械设备在生产中部分零件发生变形，难以维持正常的作业需求，常见情况包括零件断裂、烧融、链条拉伤、零件表面龟裂或是存在压痕。退化型故障。部分机械设备使用时间过长，部件之间磨损情况较为严重，难以满足正常零件的卡合需求。松脱型故障。机械设备老化严重，在运转中松动脱落，离开装设位置。失调性故障。设备行程失调，预留间隙不合理，部分设备的零件在出厂时存在一定瑕疵或是潜在故障，导致原有零件在长期使用中出现非正常磨损，导致机械设备结构失调。堵塞与渗漏型故障。在部分密闭型设备运行中出现堵塞、渗油、气压泄露、漏水情况。性能衰退型故障。部分机械设备在使用中由于性能退化，难以满足使用需求，例如咬合性零件容易松脱，难以满足生产需求。

2 钻井机械设备故障发生原因

2.1 设备老化导致故障

由于钻井施工作业的强度较高，持续时间较长，各种零件的性能在长期使用过程中不但降低，并在一段时间的作业后正式进入老化阶段。这种老化形式可以分为两种类型，一种老化是无形老化，无形老化即是随着钻井设备的不断更新换代，部分未能及时更新换代的设备性能逐渐无法跟上生产需求，影响正常生产效率。另一种则是有形老化，有形老化主要指钻井设备在运行中的正常磨损情况，由于零件设备本身的质量存在一定差异，因此性能也会随着时间的推移而逐渐降低。

2.2 设备原因导致故障

设备故障发生原因主要在于设计缺陷或是故障修理水平有限导致的故障。设计缺陷故障主要由于机械设备本身的工作原理存在一定问题或是设备自身的零件质量无法满足长时间生产需求，导致在生产中频繁出现机停、螺栓或承力结构断裂、滚筒轴润滑困难等。故障修理水平有限主要是由于钻井设备种类较多，配件损坏后难以及时找到完全匹配的维修替代品，导致维修需求难以第一时间得到满足，为了恢复生产，设备维护人员通过自主加工打磨替代配件的方式进行临时处理。由于自行加工的配件与原配件之间无论是质量还是性能参数都存在一定差异，因此维修精度不足的情况普遍存在，在一段时间的运行之后仍然可能出现同样的故障。

2.3 人为原因导致故障

部分钻井平台新员工较多，通常情况下也是由新员工完成机械设备的日常维护保养工作，由于新员工缺少相应工作经验，缺乏足够的设备使用和维护知识，对设备保养关键要点理解不足，导致设备操作保养不规范的情况较为普遍，加速了设备老化速度。

2.4 管理因素导致设备故障

部分钻井平台的管理制度存在缺陷，部分钻井队伍过分重视挖掘深度，忽略了对设备的保养。部分老员工旧有的工作习惯和意识未能及时得到改变，固执的按照传统的保养方式对设备进行维护，在保养完成后对设备运行效果的检查存在疏忽大意的情况，未能真正在日常管理工作中形成一套完善的设备管理体系，监督管理力度有限。

3 钻井机械设备维修措施

3.1 机械设备维修原则

在维修机械设备之前，员工首先需要明白机械设备本身的运行方式和发挥的作用，根据故障问题的表象探究故障内部原因，才能做好钻井机械设备的维修处理工作，保证维修效率和维修质量。鉴于钻井现场的生产任务较为紧张，因此在维修中应以优先恢复正常生产为第一要务进行修理，在确定是零件损坏导致设备故障后，在有条件的情况下需要优先更换备件，恢复生产，如现场没有备件则需要现场修理零件或是寻找短时间内的零件替代品，保证正常生产。

3.2 传动系统故障处理

（1）轴承温度异常提升。联动机支承轴承温度过高，在运行时严重发热，温度在短时间内上升较快，轴承位置出现大量油脂和金属粉末。故障原因在于支承轴承的润滑油中含有杂物，导致润滑效果降低；也可能是传动皮带过紧，摩擦力较强，导致轴承温度异常上升，影响设备正常运转；或是轴承本身损坏，零件功能损坏。在处理过程中可以首先根据维修便利性，先对传动皮带进行测试，排除皮带过紧的问题后，再尝试更换轴承润滑油，并重新开动联动机，确认问题是否得到解决，如果问题没有复现则可以在后续的运作时间内保持观察记录，避免问题再次出现。在这两项原因确认完毕后，如果故障问题仍然存在，则基本可以确定问题出现在轴承本身，更换轴承后再次进行测试。在整个维修过程中需要抓住一个原则，即除非维修人员明确了解问题出现原因，否则需要优先测试那些测试较为方便的故障原因，快速排查确定问题所在，提高维修效率。在轴承温度异常提升问题处理过程中，联动装置的皮带情况可以直接进行测试；而轴承是否缺少润滑油的情况则需要拆除设备外部机壳才能确认；确认轴承是否损坏通常需要将轴承拆卸下来，才能完成修理作业，整个修理过程用时较长。

图1

（2）联动机振动严重。在联动机工作中发出的噪音与以往相比更大，振动振幅超出正常作业限度，在一定程度上影响底座和柴油机振动幅度也随之增大。

故障出现的主要原因包括压板螺母松动、机房底座松脱、联动机离合器安装不同心、万向轴与联动机安装误差过大、支承轴承磨损严重、井架底座过高等情况。针对这种情况，维修人员在修理中需要先将机械外部保护壳拆卸下来，并对各部分设备情况逐一进行观察和感受，感受其非工作状态与以往相比存在哪些情况，在修理完成疑似问题根源后，连通机械设备进行验证，如果问题未得到解决则继续进行修理。由于出现该问题的原因较多，因此在工作中维修人员除了需要充分运用自身经验和观察力外，还可以尝试查找设备以往保养和维修记录，结合记录中出现的问题寻找共同点，并优先进行维修测试，提高维修效率。

（3）减速箱齿轮啮合不良。在减速箱工作时发出较大声响和振幅，且响声与振幅会随着减速箱转速的提升而不断增加。故障原因通常与轴承磨损严重、传动齿轮点蚀有关。最常用的解决措施就是更换零件。为了加快维修效率，在维修人员到场准备前需要与现场工作人员进行详细沟通，有条件的可以拍摄故障信息视频，在大致确定问题范围后维修人员先行将可能用到的零件备件准备好，到达现场查看零件状况后直接采取措施更换零件，保证维修效率，快速恢复生产，避免来回奔走取零件消耗多余时间。

3.3 绞车常见故障机理

（1）绞车刹车鼓表面出现龟裂与裂纹。绞车刹车鼓出现的裂纹与常见刮擦痕迹相比较长且深，通常情况下问题出现在刹车上。这是由于刹车本身属于制动装置，在工作中会产生大量的热量，损耗较大。矿井机械设备解决这一问题的主要方案是用水对刹车装置进行冷却。在理解绞车绞车刹车鼓工作原理的条件下，维修人员工作重点在于排查刹车鼓的具体情况，重点排查水冷却系统，完成故障检修工作。

（2）绞车异常振动。如果绞车气胎离合器挂合转换中出现严重震动，可能是绞车链条与链齿节差距太大，导致绞车使用中某一档链条的咬合不紧密，引起跳动。如果跳动较为剧烈，上半部分与下半部分振幅不同，且上半部分振动幅度明显大于下半部分，这种情况的问题原因主要在于三大轴固定螺栓松动。绞车在正常运转时的振动较为剧烈，且无论是空载还是负载振感都比较强烈，问题主要原因可能在于绞车车轴出现损坏。这几类原因的外在表象都为异常振动，新员工很难明确抓住问题关键原因进行清晰描述，因此维修人员需要根据自身工作经验和基础知识结合可能出现的问题情况对振动类型逐一进行确认，在确认过程中完成对故障原因的精准定位，携带工具做好相应准备。例如链条咬合不严密的情况可以通过更换链条或是拆除重装的方式完成修理；三大轴固定螺栓松动，维修人员可以携带维修工具和配件赶赴现场，及时固定螺栓或是更换螺栓；由于绞车车轴损坏的情况较为罕见，因此配件更换较为困难，为了解决这一问题，需要维修人员在确认问题原因后，与上级领导积极联系，请求焊接技术人员帮助，共同完成维修工作，解决绞车质量安全问题。

4 钻井机械设备管理措施

4.1 强化培训管理，提升员工素质

在工作中，为了尽可能降低机械设备出现故障的概率，真正让养护维修措施落实到位，需要强化展开对新进员工的技术培训工作，形成一套完整的技术培训体系，加大对老员工的管理力度，落实奖惩制度，在工作中真正做到奖勤罚懒，鼓励员工积极学习相应技术知识，提升自身综合能力，为矿井机械设备的保养维修工作提供必要保证。除日常培训外，在工作中积极实施“老带新”工作制度，让新进员工跟随经验丰富的技术人员学习相应技术知识，了解设备情况；定期选派表现出色的基层员工、技术人员和管理人员到其他单位进行参观学习，了解先进技术经验和管理经验，为后续机械设备的维修保养作业打下良好基础；在工作中定期展开技术评比，设置相应奖项，鼓励参与竞赛，激发员工创造性，引导他们以积极主动的态度参与到机械设备的维护保养工作中，打造一支高素质的设备维修保养队伍，保证正常生产。

4.2 听取员工意见，建立日常维护管理制度

为了保证设备维护到位，保证正常施工作业，需要加强监管力度，每天工作定期组织技术人员和生产组长沿各个部门巡检，查看设备情况，如果发现设备运行存在问题，根据情况及时安排维修人员对设备进行维修，保证正常使用，避免设备完全损坏影响机械性能或是阻碍正常生产。为了让各项维修养护工作有序展开，需要在管理中制定完善、规范、符合实际情况的管理制度，为了让员工发自内心的认可制度，保证制度规范的科学性，在制定各项制度条约的过程中需要召开员工大会，所有员工都可以自由发言，共同就制定的规范条款发表意见，管理人员可根据实际工作环境的情况对条款进行适当修改，以此约束员工不当行为，让日常维护管理制度落实到实际工作当中。

在制定维护管理制度的过程中，需要从以下几点核心思想出发确定制度细节，保证制度规范性。（1）全体员工需要爱护钻井机械设备，在生产中树立主人翁意识。（2）管理人员与普通员工仅在工作内容与责任义务上存在细微差别，双方身份地位不存在高低差别，针对工作中可能遇到的危险情况应以保护施工人员人身安全为主，基于此，管理人员在工作中需要发挥榜样作用，在工作中身先士卒，不畏困难，深入现场察看设备运行状态，监督工作人员做好设备检查与管理工作。（3）在工作人员进入岗位之前做好检查工作，杜绝带病上工与饮酒上工的情况发生。（4）管理人员在工作中需要积极与员工进行交流，了解具体情况，关心员工的生活。（5）严格按照技术要求保养设备，如果部分设备存在特殊情况，可由员工发起技术申请，由管理人员详细了解情况后报请上级领导处理，保证正常施工进度。用制度约束作业人员和管理人员的行为，保证作业目标和管理方向不会发生偏差，为监管工作的开展打下良好基础。

4.3 保证备件齐全，降低维修难度

鉴于钻井施工活动的特殊性，为了保证生产进度，强化修理效率，需要在日常维修工作中尽可能储备足够数量的备件，备用设备主要包括大钩、钻井泵、转盘、游车等，这类都属于更换性较强的备件，因此可用备件的替补需要提前编写报告说明具体情况。部分设备的拆卸和细致维修较为困难，为了保证生产进度，可以将设备上出现问题的总成件整个替换下来，例如钻井泵液缸、冰车传动箱的传动轴、钻机角箱等，确定问题大致范围后直接更换整个总成件，有限保证施工，随后再由维修人员在零件内部查找问题原因，完成细节故障的修理工作。