石油鉆機的可靠度與維修規則分析

喬福家

（川慶鉆探國際工程公司，四川成都 610051）

0 引言

在石油開采過程中鉆機是非常重要的一種開采設備，其主要的作用是進行石油鉆探。對于石油鉆機來說，概率論以及數理統計是其可靠度的理論依據，對石油鉆機的可靠度進行評價的過程中會充分考慮其隨機因素的可靠度指數，會應用到物理故障、檢測管理維修、數學失效等多學科的理論，也存在多學科交叉的現象。我國的科學技術水平目前正處在快速發展過程中，但是對于石油鉆機可靠度的評價存在相對落后的問題，因此要想保障石油鉆機運行狀態的可靠性，就必須要做好石油鉆機可靠度的評價工作，進而才能對石油行業未來的發展路徑進行合理規劃，才能進一步促進我國石油工業的快速發展。

1 石油鉆機可靠度標準要求

1.1 石油鉆機智能化

石油鉆機智能化是未來石油行業發展以及行業工程建設的基礎，但是當前智能化石油鉆機并未真正投入實際應用，多數情況下是以常規石油鉆機+智能組件的形式出現。例如當前石油鉆機中已經實現了智能斷路器、智能變壓器等的應用[1]。針對石油鉆機進行智能化改造的過程中需要充分借助于數字化電子式互感器以及光纖網絡等來實現石油鉆機之間的數據交換，這樣才能實現石油鉆機生產的數字化。

1.2 定向鉆進

從石油鉆機定向鉆進的基本工序可以知道，必須要制定出科學的技術方案才能保障順利鉆進。

（1）保障回次沖孔，每次完成鉆進后需要通過活動鉆具實現沖孔，鉆孔內部的介質沖洗以及鉆孔沖洗工作都需要活動鉆具來完成。

（2）對于單班次進尺要進行嚴格控制，將每班次的進尺嚴格控制在42 m 的范圍內，這樣才能從根本上解決因鉆渣過度累積而導致井下出現復雜工況的現象。

（3）鉆進作業定期開展重新掃孔，如果鉆進過程中發現鉆孔深度與設計深度之間存在明顯差距，必須要重新進行鉆孔清掃。

1.3 信息交互標準化

石油行業數據通信過程需要嚴格遵循IEC 61850 的相關規定。通過標準的統一就能讓各個通信生產廠商嚴格按照統一標準生產，能有效避免不同設備之間出現通信不暢的問題，也能使得石油鉆機的安裝、調試、檢修等個流程得到簡化[2]。從而保障石油鉆機真正實現即插即用，這也使得經過智能化改造后石油鉆機的各項工作能夠順利開展。

2 石油鉆機可靠度分析

進行石油鉆機可靠度分析的過程中不僅需要利用公式進行計算，還需要對其可靠度進行深入分析。由于石油鉆機的鉆進速度不斷提升，而且當前的石油勘探環境也更加復雜化，鉆探設備的強化，改善設備運行及操作的靈活性勢在必行。另外，目前石油鉆機在設備的備件以及維修技術方面也存在較大的問題，上述因素的出現不僅會對石油開采效率以及開采進度產生影響，同時也會導致大量開采材料的浪費，因此，可以采取以下兩種方式對其可靠度進行全面分析。

（1）可采取隨機抽樣的方式[3]。針對石油鉆機進行可靠度分析的過程中并非僅僅是對單一零部件的分析過程，其本質上是對設備系統整體的一個評估，要想達到這一基本要求，就必須要對系統內部各個零部件實施批量化處理。但從設備運行的實際角度來看，石油行業經常會因為存在時間和資金的限制因素，導致不可能針對每一臺設備開展分析，鑒于此可以充分借助于隨機抽樣的方式，選擇其中一些具有代表性的產品來進行無差別選取，這樣的分析結果才能真正保障可靠性，才能將石油鉆機設備系統的可靠度進行最直觀的反映。

（2）可以采取試驗法，開展試驗是反應石油鉆機性能最直觀的方式，而且試驗耗時較短。在具體實踐中首先需要將計時器安裝到鉆機的電路中，并嚴格統計記錄結果，對設備運行中出現的故障次數以及出現故障的持續時間等進行統計，根據統計結果進行計算后就能找出故障出現次數跟持續時間之間的關聯，通過后續的整理分析就能真正找到設備的故障所在，這樣就可以為后續的可靠度分析提供充足依據，保障可靠度計算結果的精確性。

3 石油鉆機可考度提升措施

進行鉆機可靠度分析能夠提升故障處理工作的針對性，而且能夠從根本上有效提升鉆機設備的運行可靠性。

3.1 設計環節

首先要圍繞鋼結構開展改進。根據石油鉆機實際的應用效果可以看出，大部分鉆機設備存在鋼結構設計缺陷的問題，這也導致石油鉆機的整體性能不能得到充分發揮，其中鋼結構發揮的負面作用較大，鋼結構位置、應力以及載荷等的不合格占比相對較大的情況下非常容易引發石油鉆機故障。對于類似問題，進行石油鉆機設計的過程中就需要對石油鉆機的極限狀態進行充分參考，對鉆機尺寸、載荷值等關鍵指標進行詳細統計，并在詳細統計分析的基礎上最終獲取準確、可靠的分析結果，以此為依據來開展后續的設計工作，為石油鉆機的正常運行提供基礎保障[4]。

其次要這對石油鉆機的薄弱環節進行不斷改進。在石油鉆機的運行過程中電機、接觸器等零部件出現故障的概率相對比較大，因此在設計環節必須要對材料的選擇給與高度重視，盡量選擇優質材料，不斷提升零部件質量，保障接觸器型號選擇的合理性。另外，目前石油鉆機主要是因為電壓不穩而導致電機產生故障，因此電機在安裝過程中必須要配備相應的保護電路，同時對制動器存在缺陷問題進行深入分析，這樣才能不斷完善設計方案。同時也能將摩擦片的磨損情況控制在最低，進一步保障設備運行的安全性、穩定性。

此外，還需要針對絞車電纜進行重點改造。這主要是因為電纜在鉆機運行過程中非常容易出現被刮斷的現象，也容易導致嚴重安全事故的出現，因此，可以利用滑觸線進行替代。滑觸線具備極強的抵抗能力，對各類惡劣環境都能進行有效應對，從根本上控制安全事故的發生。

3.2 生產與檢驗

從石油鉆機的實際應用情況看，設備調試、裝配以及制造等工序都是出現問題的主要環節，也是容易遺留安全隱患的環節，引發鉆機故障的概率比較大，也很可能會給企業帶來重大損失，因此必須要對上述環節給與高度關注。在實際操作過程中要圍繞易引發故障的工藝等開展深入分析，嚴格按照裝配要求完成各個零部件的裝配，保障最終成品完全符合設計標準要求。在生產環節要對重點故障信息進行及時收集，并從中找出主要原因所在，同時進行不斷改進。

3.3 日常管理

可靠性分析是鉆機日常運行過程中非常重要的一項工作，為了更好的完成這項工作可以不斷引進先進技術，并加強人才培養。技術引進要充分結合鉆機的實際運行狀況，這樣才能將技術優勢充分發揮出來，才能避免鉆機運行中不斷產生故障[5]。在開展人才培養的過程中要體現出理論結合實踐的理念，通過培訓不斷提升人才的實際操作能力和專業技能水平。另外，管理環節應該將設計作為重點研究對象，在不斷總結過程中進行不斷改進，這樣就能實現加工工藝偏差的有效控制。此外，還需要對鉆機的包裝和運輸環節給與高度重視，包裝環節要保障包扎嚴實，避免在運輸環節因外界因素的干擾導致鉆進性能受到影響。運輸過程中必須要對運輸速度進行嚴格控制，同時要保障運輸設備的性能良好，要盡可能將運輸距離控制在最短，這樣才能避免在運輸過程中出現鉆機設備損壞等現象。運輸環節還要保障監控工作到位，避免在運輸中途出現設備丟失等現象。

4 石油鉆機維修規則

4.1 確定操作流程

要想實現石油鉆機技術水平的有效提升，首先要將制定出明確的鉆機操作流程制度。

（1）首先需要對相關人員實施培訓，強化石油鉆機的操作水平，通過培訓還可以不斷提升操作人員自身的綜合素養，也能積極培養員工的職業責任感。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）實際開展人員培訓的過程中要明確制定出相應的操作規范，并強化鉆機運行過程中的監管力度，對石油工程的實施現狀實施全面分析[6]。

（3）以施工現場為基準構建突發事件的處理流程，這樣在實際施工中一旦發生突發事件也可以及時進行處理，進而全面提升現場故障問題的處理能力，也能實現運行效率的有效提升。

4.2 構建完善安全管理體系

完善的安全管理體系是有效控制石油鉆機產生異常故障的主要措施。對鉆機運行現場出現的各類異常進行全面總結后構建現場管理的條例和規定，這樣才能更好的付諸實踐。此外，針對石油鉆機的維修現場要實施嚴格管理。進行石油鉆機安裝的過程中要嚴格按照標準的安裝流程進行，一旦發現異常問題要及時進行記錄，以便為后期的維修做好數據支撐，進而全面提升石油鉆機的整體運行質量。

除此以外，還需不斷加大石油機械專業操作人員的培訓，通過構建合理獎勵制度來提升員工積極性，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 結束語

在石油工業的發展過程中石油鉆機的應用非常普遍，但是從當前石油鉆機的可靠度評估以及維修方面，主要依靠的是石油鉆機的檢修數據，利用各種類型的檢修數據來開展可靠度分析的過程中還需要對石油鉆機實際的運行狀況進行充分結合，同時還需要在石油鉆機的維修過程中充分借助各類先進技術，這樣才能保障鉆機的高效運行，才能為油田的增產提效做出更大貢獻。