頂驅鉆井電機上端蓋改進設計

王福沖（中海油安全技術服務有限公司， 天津 300452）

頂驅鉆井電機上端蓋改進設計

王福沖（中海油安全技術服務有限公司， 天津 300452）

鉆井電機是頂驅的關鍵設備。對鉆井電機上端蓋改進設計，解決了因泥漿和雨水造成的電機軸承損壞。

頂驅；鉆井電機；軸承

蓬萊19-3 油礦目前共有七個平臺， 承擔著渤海油田1/3的油氣產量。因此， 保證鉆井作業的連續性非常重要。針對頂驅鉆井電機頻繁故障的問題，進行優化設計， 現已成功應用于蓬萊19-3油礦二期五部頂驅， 徹底解決了上部軸承損壞的問題，避免了頂驅停工。保證模塊鉆機的正常工作與鉆井作業的連續進行。

1 工況

蓬萊19-3油礦二期安裝有五部6027AC-939 型canrig頂驅。這些頂驅隨機使用WEG和WL兩種立式變頻電機。電機的上軸承為4點接觸球軸承，以承受電機轉子自重和提供徑向拖動。兩種電機的參數如下：

WEG立式變頻電機參數：

電機型號：TGA 355B；額定功率：448kW；額定電壓：600V；

上軸承：FAG QJ318-C4；下軸承：FAG 558826D；防護等級：IP23。

Ward-Leonard 立式變頻電機參數

電機型號：WL381060VSSSPAB； 額定功率：447.6 kW；額定電壓600V；

上 軸 承：FAG QJ318N2MPA-C4；下 軸 承：FAG 558826D；防護等級：IP23。

2 電機故障

從2008年開始，陸續發生頂驅鉆井電機上軸承損壞，電機轉子下沉故障。

鉆修機B頂驅：故障時間：2008年5月；電機運行時間：2個月；電機：WEG。

鉆修機C頂驅：故障時間：2009年1月；電機運行時間：22個月；電機：WEG。

鉆修機F頂驅：故障時間：2009年12月；電機運行時間：1個月；電機：Ward-Leonard。

3 故障分析

立式電機的上端軸頭是電動機整體最容易進水損壞的部位，因此WEG和WL電機上端蓋都采用迷宮式結構，并用密封圈密封，防止外面的灰塵和水進入軸承室，保持軸承清潔。而且Canrig頂驅在鉆井電機上端蓋制動裝置總成基座上設計了4個排放口，用來排放泥漿和水。

在解體第一臺故障電機后，發現密封環斷裂，軸承支架底破損。潤滑油脂變黑。

在解體第二臺故障電機后，在軸承腔室內發現大量泥漿，滾珠變形。由此分析，在鉆井作業中，鉆井泥漿和雨水進入電機制動裝置基座內并積累。然后逐漸通過迷宮密封進入上部軸承潤滑油腔，污染潤滑油脂，導致軸承損壞。

取樣化驗第三臺故障電機潤滑油后，發現潤滑油脂內含大量泥漿和水。證實了泥漿和雨水通過迷宮密封進入軸承內，破壞潤滑油脂導致軸承損壞的推論。

圖1 第二臺故障電機滾珠

圖2 第二臺故障電機軸承

4 優化設計

鉆井電機制動裝置總成基座的4個排放口，可以排放部分進入基座內的泥漿和水，但是積累的泥漿和雨水可以逐漸通過迷宮密封進入軸承腔內，造成軸承損壞。根據兩種電機的具體情況，重新設計迷宮密封。首先增加一道迷宮密封，加強密封；然后在迷宮密封外側增加一個防水臺階，用來防止累積的泥漿和雨水通過迷宮密封進入軸承。

5 結語

鉆井電機作為頂驅的核心部件，直接決定著頂驅的效率和可靠性。通常鉆機在野外或者海上作業，遠離基地和維修工廠，更換故障鉆井電機非常困難；鉆井電機故障還可能造成卡鉆，甚至井控事故，直接影響井隊的作業進度。因此頂驅拖動電機的可靠性非常重要。

［1］ Canrig Drilling Technology LTD. 6027AC-939頂驅安裝調試維修手冊［K］.2007.