石油鉆機的可靠度與維修規則

吳 威

（大慶鉆探工程公司國際事業部，黑龍江大慶 163411）

0 引言

石油鉆機可靠度是實現設備檢修工作的主要因素，通過提高石油鉆機可靠度不僅可以制定出維修規則，同時也可以建立石油鉆機維修計劃。因此，應針對石油鉆機可靠度與維修規則展開全面研究與分析，以此制定出石油鉆機維修規則，為提高石油鉆機可靠性與運行質量起到幫助。

1 石油鉆機可靠度標準要求

1.1 石油鉆機智能化。

石油鉆機智能化是石油工程建設主要因素與基礎，截至目前并未實現真正意義上投入運行智能化石油鉆機，多是通過使用常規石油鉆機+智能組件構成的智能石油鉆機。例如，智能斷路器、智能變壓器等。但因在智能化改造時采用數字化電子式互感器與光纖網絡，促使石油鉆機與保護等石油鉆機之間的數據交互方式實現了完全數字化。

1.2 定向鉆進

在進行定向鉆進工序過程中，需要通過科學的方式制定出相應技術方案，具體方案主要包括：

（1）嚴格確保回次沖孔，單回次鉆進后活動鉆具沖孔，通過使用鉆具在孔洞內形成的攪動作用來完成沖洗介質與沖洗鉆孔的工作。

（2）需要嚴格把控單班進尺，每班進尺需要控制在42 m 以內，從根本上降低因鉆渣累積而導致孔內工況出現復雜的情況。

（3）需要定期進行重新掃孔，因鉆孔的孔深與設計孔深之間會出現較大差異，這時就需要針對鉆孔進行重新掃孔工作。

1.3 信息交互標準化

石油工程內石油鉆機的數據通信都基于統一的IEC 61850規約。統一標準方式使得不同的設備廠家可以基于同一標準，不再需要考慮和其他設備的數據通信問題，簡化了石油鉆機的安裝、調試及檢修流程。從真正意義上實現石油鉆機即插即用，這一因素促使石油工程智能化改造后，各項工作開展更加方便快捷[1]。

2 石油鉆機應用設備與維修模型

2.1 石油鉆機應用設備

射孔工程質量與水平井開采之間有著密不可分的關系，因此，為了可以更加順利實現對深層水平井的開采，就需要通過更加科學的方式對工程質量進行評價，同時也需要確保工程質量。通常情況下深層水平井多級復合深穿透定向射孔技術的動力設備主要包括定向鉆機、泥漿泵等。其中定向鉆機可以選擇由中煤科工集團西安研究院研制的ZDY6000LD 型履帶式全液壓鉆機，該設備具有良好的自行式、低轉速、大扭矩等諸多特點。該鉆機參數主要包括：最大回轉扭矩6000 N·m、最大給進壓力180 kN、最大起拔壓力180 kN、主軸傾角-10°～20°；泥漿泵主要可以選擇BW300/12B 型三缸臥式活塞泵。該設備定功率排量屬于可調機制，共計4 個擋位，分別對應4 組排量與限定壓力，其最大排量300 L/min、最大限定壓力12 MPa。在進行鉆進工作過程中，可以通過采用快Ⅱ擋，排量194 L/min、限定壓力9 MPa。與此同時，深層水平井多級復合深穿透定向射孔技術使用的鉆孔鉆具主要包括鉆桿、鉆頭、螺桿鉆具等。一般情況下鉆桿為1.5 m長、Φ73 mm 外平鉆桿，3 m 長、Φ73 mm 統攬鉆桿與Φ73 mm無磁鉆桿，在鉆進過程中會傳遞出回轉力、給進力和起拔力等。Φ96 mmPDC 四翼鉆頭主要用于開孔回轉轉進與后續的定位鉆進工作，而Φ94/153 mmPDC 鉆頭與Φ153/193 mmPDC 鉆頭主要用于回轉擴孔工作。除此之外，一般情況下在施工過程中，所選擇的測量系統可以通過YHD1-1000 型測量系統來實現。該系統主要由防爆電腦、測量探管與數據線組合而成，同時該系統也是實現深層水平井多級復合深穿透定向射孔技術在深層水平井區中順利應用的主要因素。YHD1-1000 型測量系統在實際運作過程中，可以測量與記錄相應的評價參數，同時可以在顯示器中顯示出相應的設計與實際巖性運行的軌跡。同時隨評價測量系統可以測量出探管在深層水平井中的具體位置，并計算深層水平井的巖性、油藏位置、巖性強度等參數，為后續的參數處理提供更加精準的數據[2]。

2.2 石油鉆機維修模型

石油鉆機設備主要是由12 個元件組合而成，主要包括轉盤、泵房、壓風機、水龍頭、游溝、變速箱、井架、泥漿泵、天車、底座、絞車和鉆臺。當石油鉆機元件可靠度下降時，就會導致石油鉆機整體系統可靠系數隨之下降，這時就需要針對石油鉆機展開維修。在石油工程中的石油鉆機經過不斷完善與創新，并在這種基礎上展開持續革新，因此石油鉆機自身擁有較高的自動化性能。對于計算機依賴較大，而且這種設備自身還具有多種特點，例如，需要投入的人力、物力、財力較低，運行質量較高和運行成本較低等。由于這種設備在石油工程中的應用量較大，因此石油鉆機也兼具磨損較快、日常維護次數較多等特點。此外，石油鉆機在運用第一年時，并不需要更換零件，同時故障發生概率也較低。當石油鉆機使用一年內出現故障時，其主要原因在于安裝或生產方面[3]。假設一臺石油鉆機設備可以正常運行5 年，其零件更換模型見表1。

表1 不同年數下石油鉆機更換零件

3 石油鉆機維修規則

3.1 明確石油鉆機操作流程

如果要確保在石油工程中鉆機技術可以得到有效提高，就一定要針對石油鉆機操作流程制定相應制度。

（1）需要培訓操作石油鉆機相關人員，加強其對于石油鉆機操作水平，而且在對其展開培訓過程中加強其自身綜合素養與職業責任感，只有不斷提高相關人員綜合素養，才能夠使其在操作石油鉆機時降低失誤概率。

（2）實際培訓相關人員時，一定要制定較為規范且科學的機制，從而加強相關人員監管力度，同時綜合石油工程施工實際狀況對其展開科學講解。

（3）還需要在施工現場構建一個針對突發事件的有效處理流程制度，這樣即便在施工過程中出現較為嚴峻問題，相關人員也可以在第一時間明確自身工作職責，從而針對問題展開有效處理，提高機電設施實際效率，為我國社會經濟整體發展起到一定程度推動作用[4]。

3.2 構建安全管理完善體系

如果想在真正意義上降低石油鉆機異常問題概率，就一定要構建安全管理方面完善體系，具體情況見表2。

表2 安全管理體系結構

針對工程施工過程中經常發生異常問題來構建相關條例，使其能夠在施工過程中得到更好實踐。除此之外，針對石油鉆機維修工作需要展開嚴格監督管理。在對石油鉆機展開安裝過程中，也需要嚴格遵守標準安裝流程，發現石油鉆機存有異常問題時，一定要第一時間對其展開處理并將整個過程記錄下來，這樣在日后石油鉆機出現相似異常問題時，這些記錄就可以為石油鉆機維修工作起到一定幫助，從而為石油鉆機整體質量提供保障基礎。

3.3 加強對相關人員專業培訓

由于石油鉆機經常會在運行過程中出現異常問題，而石油鉆機操作人員就是異常問題出現關鍵原因。因此，就需要加強相關人員專業培訓，主要可以通過2 點開展。

（1）石油工程管理工作者，一定要深入了解所有工作人員自身安全意識，以及對專業技術掌握狀況。加強專業技術較差相關人員專業培訓，確保所有上崗相關人員自身能夠熟練展開石油鉆機操作。

（2）可以在施工現場構建激勵制度，從而使高級技術人員能夠將自身經驗與技能傳授下去，逐漸形成一種老帶新發展模式。這樣不僅可以減少石油鉆機操作時失誤概率，還可以確保石油鉆機穩定運行[5]。

4 結束語

目前，在石油工程中石油鉆機實際應用越發普遍，特別是在安裝階段時，通過較為先進的技術確保石油鉆機穩定運行，并以此提高石油工程在經濟與社會方面的實際效益。因此，就需要相關人員充分掌握石油鉆機的性能與特點，并將其與日常工作中的操作經驗相互結合，按照工程現場實際狀況，充分利用處理措施。這樣就可以在第一時間找到石油鉆機中運行異常問題的原因，從而在真正意義上確保石油鉆機的運行效率與質量。