分析鉆井機械設備故障成因及維修保養措施

方傳峰

摘 要：在我國，石油鉆井已實現了較高的機械化水平，表明鉆井機械設備的安全使用將變得尤為關鍵。但因使用方法不得當或維修保養不及時，導致石油鉆井機械設備出現使用故障。一般可將這些故障劃分為六類 ：一是變形、斷裂等損壞型故障 ；二是老化、非正常磨損等退化型故障 ；三是行程失調、壓力異常等失調型故障 ；四是松動、脫落等松脫型故障 ；五是漏油等堵塞型和滲漏型故障 ；六是過熱、功能喪失等衰退型故障。針對上述故障，一旦維修保養不及時，將不利于石油鉆井生產目標的實現，甚至引發嚴重的安全事故。

關鍵詞：鉆井機械設備；故障；排除與維修；保養

1 石油鉆井機械設備保養維修的重要性分析

機械設備的維修與保養都是以延長機械設備的使用性能與壽命為目的的。于石油鉆井機械設備而言，非常有必要做好設備的維修與保養工作。從某種意義而言，鉆井機械設備的維修與保養都屬于一種常規行為。在使用機械設備過程，故障無可避免，尤其是因為故障而直接導致的事故會給生產與作業帶來嚴重的損失。從另一角度而言，維修與保養屬于另一種潛在投資方式。對機械設備進行定期的維修與保養，不僅可以提升機械的運轉速度，有效提高了作業質量，無形中增加了企業生存與發展的幾率。當然，維修與保養可以確保機械設備的正常使用，而規范使用與愛護機械設備比任一維修或保養都來得重要。

2 鉆井機械設備故障的排除與維修

2.1 軸承與主螺栓斷裂

鉆井泵的軸承蓋與主螺栓斷裂一般表明其母螺紋受損。在主螺栓中，母螺紋一般設在機殼上。因此，一旦母螺紋受損，便應返廠及用大型鏜床進行修復，以保證其技術參數達標，即 ：曲軸孔同軸度小于 0.03mm、傳動軸孔與曲軸孔的平行度小于 0.076 mm、導板孔中心線與曲軸軸心線的垂度小于 0.127 mm。

2.2 齒與齒圈變形或斷裂

在交變負荷載荷的作用下，齒圈一旦出現疲勞破損，齒與齒圈將發生塑性變形或直接斷裂。針對這一故障，其一般由主螺栓斷裂所致，因此在修理時，應將整副齒圈換掉及按需換掉小齒輪軸。

2.3 機殼斷裂

在實際工作中，鉆井泵所承受的沖擊載荷非常大。因此，一旦受力不均，便會因應力集中而使薄弱環節出現疲勞損傷。一般來講，可通過補焊來修理小裂紋，而當裂縫寬度大于 10 mm 時，則需換掉鉆井泵。

2.4 導板或十字頭磨損拉傷

導板或十字頭磨損拉傷指的是接觸面在 2～3 h 內因深槽的影響而失效。其中，全磨拉傷發生在 3/4～1的接觸面上，其持續時間短及其槽深、粗糙度分別為 2～4 mm、50～100 μm ；偏磨一般發生在局部，其持續時間相對較長及其槽深、粗糙度分別為 1～2mm、25 μm 左右 ；正常磨損的持續時間最長。針對上述故障，一是應從選材上進行控制，即導板與十字頭的材料、硬度應分別為 HT200/170-220HB、QT600-2/230-280HB ；二是將十字頭的間隙調為 0.25～0.50 mm 及改善其潤滑條件 ；三是將中心拉桿與十字頭的同軸度控制在 0.381 mm 以下及將導板固定螺栓的旋緊扭矩控制在 200～270 N·m 之間。

2.5 潤滑不良

在鉆井泵的運轉中，一旦潤滑不良，將造成運轉部位失效。其中，造成潤滑不良的原因有三個 ：一是潤滑管堵塞或斷裂 ；二是冷卻水或泥漿滲入動力端 ；三是潤滑油變質。鉆井泵的潤滑方式一般包括脂潤滑和油潤滑兩種，其中在油潤滑時，應按規定選用油品及以 1 次/180 d 的頻度進行更換 ；在脂潤滑時，應以 1 次 /7 d的頻度注射潤滑脂，并在大修時進行徹底清理。另外，在保養鉆井泵時，用黃油槍將黃油注滿每個潤滑點。

3 鉆井機械設備的維修保養

3.1 提升機械設備的維修保養技術，做好日常保養維護工作

在實際維修保養工作中，為了改善機械設備的運行工況，需要保持設備表面的清潔和干燥狀態。設備表面在日常使用的過程中，容易出現沉淀物遺留在設備表面的狀況，因此，應做好常規檢查工作。要求在常規檢查工作中，應將機械設備相互摩擦的部分及軸承部分作為檢查重點，同時密切關注液壓油箱、齒輪箱溫度變化情況。若檢查中發現機械設備的溫度超過 70℃，應立即停機，直到機械設備溫度達到 70℃以下，則可重新恢復運行。在日常保養維護工作中，還有一項工作是關注機械設備是否出現異常聲響。此外，在日常保養維護工作中，還應當定期檢查機械設備的密封狀況，避免出現滲漏或堵塞故障。檢查維護機械設備中安裝的各類軟管也是重要內容。經常檢查油箱中的油品、機械設備中液壓系統等。在保養與維護鉆井機械設備時，注意一級、二級保養工作的有效銜接。一級保養工作需要做到，設備每運轉 600h，實施一次一級維護保養。具體保養包括：①檢查、拆卸及清洗機械設備的局部配件；②疏通油路；③更換密封性不良的配件或質量不符合要求的氈墊；④調整設備間隙；⑤維修設備的電氣部分。二級保養需要做到，機械設備每運行 3000h，實施一次二級維護保養。且具體保養交由專職檢修人員完成，具體保養措施包括：①解體局部；②擦洗設備；③調整設備測量精度；④修復或更換易損配件；⑤清洗設備中的潤滑系統；⑥檢查修理設備中的電氣系統；⑦刮研處理磨損較輕的部件。通常，機械設備的中修每隔 1 年～3 年安排 1 次；幾年或十幾年進行 1 次機械設備的大修。

3.2 加強維修配件的監督工作

隨著鉆井機械設備維修對于目前油氣行業越來越重要，以及鉆井機械設備的維修配件逐漸進人市場，一些不法商販受到利益驅使，將一些不合格的配件用于維修設備，但是這些配件的品質沒有達到使用要求，使用不合格的配件維修鉆井機械設備，不僅維修效果不佳而且會對設備造成二次損壞。因此，所以維修人員一定對維修配件進行嚴格的質量審查，保證每一批人庫的配件的質量，從根本上避免機械設備發生故障。

3.3 加強鉆井設備管理措施

通過現代化的管理手段對鉆井設備進行管理，監督和調控設備，使油氣田現場的設備能夠實現合理的調度、正確使用與及時保養，減少設備故障，延長機械設備使用壽命。預防維修保養制度，簡稱PMS制度，其作用是加強設備的強制保養，定期進行預防性維護和保養。機械設備產生故障、設備損壞多數原因是因為長時間使用導致零部件損壞到一定程度，從而引發了故障，因此可以通過日常維護來預防故障，減少機械零部件磨損。在鉆井機械設備的維護過程中，可以采取一些現代化的檢測手段檢查故障，并通過故障分析診斷技術對故障的原因進行探究，定期對設備實施安全檢查，及時更換破損零件、維修，以避免由于機械設備出現故障導致的重大人身財產傷亡事故。

3.4 對工作人員進行管理培訓管理

鉆井機械設備的工作人員在人崗后都必須進行鉆井機械設備維護方面的管理培訓，以讓他們擁有設備的管理意識和保養維修意識。油氣開采企業應該組織設備維護、保養的講座和課程.對新進員工進行管理培訓，通過這些方式以提高工作人員和管理人員業務素質和管理能力，在遇到管理過程中的多種復雜情況時能夠妥善處理；企業在設備操作者上崗前進行培訓，使其能夠合理正確使用設備.有熟練的設備操作技術，避免因設備操作不當導致企業的經濟損失和人員傷亡。

4 結束語

綜上，在石油鉆井生產中，除了要及時排除機械設備已經出現的故障，還應采取有效的預防措施，具體可從管理、技術、人員等方面做出努力。另外，在故障排除中，首先應通過分析來確定故障的成因和表現形式，然后再提出有效的維修辦法，如此方才能實現石油鉆井生產效益最大化。

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