高溫環境對鉆井設備的影響及改進措施

摘 要：石油鉆機是石油鉆探企業鉆井作業的關鍵設備，在高溫環境下對鉆井設備的操作使用及維修保養提出了更高的要求。本文以70DB鉆機的設備組成為框架，從原理、維護保養、改進措施三方面，論述在高溫環境下鉆井設備需要做的一些適應性改進。

關鍵詞：高溫；鉆井設備；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.080

相比國內鉆井市場而言，勝利鉆井在科威特市場面臨的困難更多，由于科威特項目備用設備很少，配件供應速度慢，再加上高溫多沙等惡劣的氣候條件，對鉆井設備的操作使用及維修保養提出了更高的要求，如何在高溫多沙等惡劣的氣候條件下使用管理好設備，對每個裝備管理人員來說非同一般。

1 高溫環境對絞車電機的影響及應對措施

目前選用YJ13X5/YJ13X6 型變頻調速異步電動機作為交流傳動鉆機的拖動電機，定子繞組在環境溫度15℃時阻值為0.00862Ω，隨著環境溫度升高，阻值增大，壓降增加，反電勢、磁負荷、輸出扭矩均降低。此外，環境溫度升高，冷卻介質的散熱系數降低，電機散熱困難，從而進一步造成電機溫升增加、損耗增大，電機輸出功率降低。因此鉆井現場在高溫作業要采取以下措施來降低電機溫升，提高輸出功率：搭遮陽棚，減少陽光對電機的直射；電機外殼保證通風，冷卻裝置無積垢，風葉保持完好；定期用0.6Mpa 左右的壓縮空氣吹掃電機的內外表面的灰塵、污垢，提高電機散熱性；及時清理冷卻風機進風口，保障電機冷卻風量充足；定時檢測軸承溫度等。

2 高溫環境下絞車制動單元及制動電阻的維護注意事項

作為鉆機驅動系統的變頻器，它的整流元件為大功率二極管，BLM不具有能量回饋功能，絞車反制動所產生的能量必須通過制動電阻釋放掉，此過程制動電阻會產生大量的熱能，使制動電阻自身溫度上升，這一現象在起下鉆作業中尤為明顯，環境溫度高責更加劇了這一現象，這樣很容易造成制動電阻的燒毀，因此在高溫環境起下鉆過程中一定要確保制動單元及制動電阻的安全。在此期間必須做好以下檢查：檢查制動單元運轉情況，正常工況指示燈為綠色，檢查內置風扇是否運轉；檢查制動電阻及其風機的工作情況，看有無過熱或風機不運轉，是否有異常聲音，異常振動，螺栓類有無松動，是否有由于過熱而變色的部分；檢查通風道、散熱片、給氣排氣口的間隙有無堵塞，是否附著異物。

3 高溫環境對電控系統穩定性的影響及改進措施

由于構成變頻系統的大部分電子功率器件就是一個大功率諧波源，自身對整個系統都會有一定的干擾。而高溫環境更會加劇這一問題，從而使系統控制模塊零位電壓值發生變化，產生信號干擾問題，降低系統的穩定性。目前比較容易受到干擾的部分是系統中通訊線路與編碼器線路等弱電控制回路。因此在高溫環境鉆井作業現場，要加強對控制系統的抗干擾設施的維護、檢查，至少需認真落實以下措施：使用變頻驅動時必須確保所有部件都通過外殼接地；變頻信號電纜和動力電纜必須分開敷設；消除不需要的電纜長度，將備用電纜/導體兩端接地以獲得附加的屏蔽效果；通常驅動柜內電纜應敷設應盡量靠近柜子，外殼和安裝板而不能隨意通過柜子線路電纜；電機測速編碼器必須通過屏蔽電纜進行連接；數字信號電纜的屏蔽層通過最大可能表面積使其兩端接地；模似信號電纜的屏蔽層在具有很好等電位連接情況下，應兩端接地；每一套驅動系統盡量使用自己的獨立電源，這是最佳的選擇；為防止通過電源耦合而產生的干擾，驅動系統和自動化裝置應連接到不同的電網上。如果僅有一個公共電網，則自動化裝置應使用隔離變壓器與電源去耦；為了抑制干擾，所有變頻電機要使用帶屏蔽層的電纜進行連接，屏蔽層在低感應情況下兩端應接到各端所連設備的外殼等。

4 高溫環境對柴油發動機的影響與應對措施

環境溫度越高，空氣密度越小，發動機的實際進氣量減少，由于發動機過熱，發動機罩內溫度更高，發動機充氣能力降低，充氣系數下降，造成發動機功率下降，進入氣缸的混合氣溫度也高，發動機整個工作循環的溫度也高，而散熱器的散熱效率又低，使發動機處于過熱狀態。另外，過熱的發動機易造成可燃混合氣的早燃。這種不正常的燃燒，更加劇了發動機的過熱現象，形成惡性循環。

應對措施：為保證散熱效果，必須使用合格的軟化水；為減少灰塵沙土等影響散熱的因素，定期清洗散熱片；定期檢查水箱水位以及水泵工作狀況確保確保循環水量達到要求；定期檢查風扇皮帶及皮帶輪，及時調整風扇皮帶的張緊度；定期檢查風扇；定期檢查發動機房進氣口處的濾網是否堵塞；定期檢查渦輪增壓器是否有積碳，葉輪是否卡死；定期檢查節溫器確保節溫器正常工作。

5 高溫環境對鉆井泥漿泵運行的影響與應對措施

在高溫、高泵壓、大排量的生產狀態下，鉆井泥漿泵過熱，也會加速磨損及橡膠密封件的老化變形，造成工況不穩、泄露等現象。為了克服這一難題，至少需要采取以下措施：檢查動力端油位，至少每天檢查一次；檢查機架的缸套腔，若有大量泥漿、油污沉淀，應加以清理；檢查噴淋泵水箱，水量不足時應補充，水質污染時應更換，同時還需定期清理水箱；高溫時段，可對泥漿泵本體定時噴水降溫。

6 高溫環境對油品及密封件的影響與應對措施

高溫使油品的粘度變小，粘度過低，液壓系統泄露增大，效率降低，甚至液壓系統不能正常工作；高溫使油品氧化作用加劇，污染油品，縮短油品使用壽命；高溫使摩擦部位金屬表面上形成的潤滑膜發生化學作用分解，潤滑膜遭到破壞；常常會造成鋼和其它有色金屬在油品中的腐蝕加劇，造成零件表面損壞；高溫更容易產生氣泡，油品中的水分高溫汽化，變成水蒸氣，使系統壓力降低，穩定性下降；高溫對液壓及密封件的影響也比較大。

應對措施：確保在高溫環境下設備的液壓、潤滑系統采用正確的油品標號；液壓系統的工作維持適當的載荷，不能長期過載；定期對散熱器散熱片進行清洗，不要被油及雜物污染，以防塵土附著影響散熱效 果；定期檢查水冷裝置，確保冷卻裝置正常運轉；保持足夠的油量以利于油的循環散熱。

參考文獻：

[1]武惠芳，郭芳.電機與電力拖動[M].清華大學出版社.

[2]高佑芳.潤滑與密封[J].2003（06）.