王善濤

（中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司，重慶 400021）

1 石油鉆井機(jī)械設(shè)備及其輔助設(shè)備的組成

1.1 石油鉆井機(jī)械設(shè)備的組成

鉆井設(shè)備也被稱之為鉆機(jī)，鉆井機(jī)械設(shè)備是石油、天然氣鉆井過程中所需要的各種機(jī)械設(shè)備的統(tǒng)稱?，F(xiàn)代石油鉆機(jī)屬于一整套大型聯(lián)合機(jī)組（見圖1），結(jié)合鉆井工藝中鉆進(jìn)、洗井及起下鉆等不同工序要求，一整套完整大型聯(lián)合鉆機(jī)必須要具有起升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、動力設(shè)備、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、底座以及輔助設(shè)施。

圖1 現(xiàn)代整套大型石油鉆井聯(lián)合機(jī)組示意圖

起升系統(tǒng)功能：起、下鉆具，為后續(xù)鉆頭在鉆井中發(fā)揮作用做好準(zhǔn)備。

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)功能：帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，打破巖石等地層結(jié)構(gòu)，加深井眼。

循環(huán)系統(tǒng)功能：循環(huán)鉆井液并達(dá)到清潔井底效果，清除被破碎巖屑，保持鉆井進(jìn)度。

動力設(shè)備功能：主要提供動能，用以驅(qū)動各類設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)揮各自優(yōu)勢，包括驅(qū)動轉(zhuǎn)盤、絞車、鉆井泵等。

傳動系統(tǒng)由動力機(jī)和傳動機(jī)組組成，功能是將發(fā)動機(jī)的能量向轉(zhuǎn)盤、驅(qū)動絞車等傳遞，多為柴油機(jī)組驅(qū)動，通過鏈條或萬向軸等傳動裝置，也有交流或直流電驅(qū)動裝置等傳遞動力。

控制系統(tǒng)功能：協(xié)調(diào)各設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在鉆井行業(yè)中較為常見且占據(jù)一定分量，控制設(shè)備主要涉及液動、機(jī)械或點(diǎn)控制裝置，并配備智能觀測記錄設(shè)施與集中控制臺。優(yōu)點(diǎn)是智能化程度高、速度快，可以更好地指揮各系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成工作。

底座：即一切底座的統(tǒng)稱，涉及井架及機(jī)房底座、泥漿泵底座等。

輔助設(shè)備：可以為正常鉆井作業(yè)提供輔助或配套支持的相關(guān)設(shè)備。

1.2 鉆井輔助設(shè)備的組成

鉆井輔助設(shè)備主要由發(fā)電機(jī)、泥漿儲存設(shè)備、氣源裝置、鉆井儀表等部分組成。其中發(fā)電機(jī)是由自主發(fā)電機(jī)和勵磁系統(tǒng)組成，鉆機(jī)多采用柴油機(jī)驅(qū)動，提高柴油機(jī)運(yùn)行效率是降低鉆井成本的有效方法，以柴油機(jī)作為動力是當(dāng)下比較常見的方式；泥漿儲存設(shè)備包括吸入罐、循環(huán)罐、儲備罐等；氣源裝置包括空氣壓縮機(jī)及儲氣瓶組、干燥機(jī)等，目前幾乎所有的鉆機(jī)都會配套有帶儲氣瓶組的電動空氣壓縮機(jī)組，便于向不同設(shè)備輸送氣源動力；鉆井儀表是各種鉆井參數(shù)儀表的總稱，主要包含指重表、參數(shù)顯示器、壓力表等，以及其他儀器如大鉗扭矩表、鉆井參數(shù)儀、記錄儀 等。

2 石油鉆井機(jī)械設(shè)備常見故障及維護(hù)管理中存在的問題

2.1 石油鉆井設(shè)備常見的故障

石油鉆井機(jī)械設(shè)備常見的故障類型主要包括損壞型故障、退化型故障、失調(diào)型故障、堵塞與滲漏型故障、性能衰退或功能失效型故障等。

損壞型故障較為常見，究其原因，與鉆井所遭遇的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜脫不開關(guān)系。鉆井機(jī)械設(shè)備所碰到的大多都是質(zhì)地堅(jiān)硬的地層和巖屑，機(jī)械設(shè)備使用不當(dāng)或維護(hù)不及時都易產(chǎn)生拉傷、變形、開裂、壓痕等問題；退化型故障則是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備在使用過程中保管與儲存不當(dāng)造成，受到風(fēng)吹雨打、日曬雨淋等方面影響，久而久之機(jī)械設(shè)備便會出現(xiàn)老化、松動、外殼剝落等現(xiàn)象；失調(diào)型故障主要指機(jī)械設(shè)備在使用過程中，由于主觀或客觀因素，在壓力過高或過低情況下，導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用，造成了工作優(yōu)勢無法發(fā)揮；堵塞故障，即在機(jī)械設(shè)備作業(yè)過程中，系統(tǒng)內(nèi)部油箱進(jìn)入灰塵或機(jī)械磨損的顆粒等物質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的過濾器或主管道被堵塞，便會直接干擾作業(yè)的正常進(jìn)行；滲漏故障是由于機(jī)械設(shè)備松動或密封性不佳導(dǎo)致的設(shè)備出現(xiàn)漏油、漏氣等現(xiàn)象；性能衰退和功能失效型故障，主要因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備使用過程中受外力因素影響，致使機(jī)械設(shè)備無法正常使用和發(fā)揮出應(yīng)有作用。

除了以上所提及的主要故障，還有傳動系統(tǒng)頻發(fā)的故障和絞車頻發(fā)的故障。就傳動系統(tǒng)頻發(fā)的故障而言，通常表現(xiàn)為聯(lián)動機(jī)支承軸承的表面溫度較高，加上設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的自然發(fā)熱，很容易導(dǎo)致聯(lián)動機(jī)在短時間內(nèi)運(yùn)行溫度急劇上升。此外，還存在油脂加注量、粉末等原因，比如缺少潤滑油脂、油脂內(nèi)存雜物、皮帶較緊等，嚴(yán)重的話會造成軸承破損。另外減速箱齒輪嚙合不到位，也會產(chǎn)生較大聲響并伴隨振動現(xiàn)象，響聲大小與振動大小呈正比，也會導(dǎo)致軸承損壞愈加嚴(yán)重。此外，軸承油封損壞和支承軸承的不佳運(yùn)行狀態(tài)，會導(dǎo)致潤滑油自主動軸軸頭流出、殼體溫度升高等。就絞車頻發(fā)的故障而言，與剎車塊間隙、冷卻水量以及崗位人員操作習(xí)慣等有關(guān)。鑒于絞車軸長期運(yùn)轉(zhuǎn)且存在較大幅度振動這一現(xiàn)狀，必要時還需及時干預(yù)并預(yù)防一系列故障產(chǎn)生。

2.2 維護(hù)管理中存在的問題

就當(dāng)前掌握的情況來看，石油鉆井機(jī)械設(shè)備的管理與維護(hù)中依舊存在大量問題，有些問題不算嚴(yán)重，有些問題已經(jīng)到了必須解決地步，對兩點(diǎn)問題進(jìn)行著重論述。

（1）管理制度不合理。制度是企業(yè)做好石油鉆井機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)的準(zhǔn)則，制度的不合理定會干擾管理與維護(hù)的工作質(zhì)量和實(shí)際效率，雖然有越來越多的企業(yè)已經(jīng)認(rèn)知到管理制度在機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)中的重要性，但是現(xiàn)存制度與實(shí)際情況不相符問題依舊顯著，使得一些管理與維護(hù)方法可行性較低。

（2）機(jī)械設(shè)備維護(hù)管理意識較低?？赡苁瞧髽I(yè)高層重視和關(guān)注度不夠，也可能是基層人員不夠重視，不管是哪一方面對機(jī)械設(shè)備維護(hù)管理較為漠視或不夠細(xì)心，都會導(dǎo)致石油鉆井機(jī)械設(shè)備得不到實(shí)質(zhì)性維護(hù)和管理，便會很容易發(fā)生各類故障，抑或?qū)е略O(shè)備直接報廢，不利于企業(yè)節(jié)約成本和創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)效益，同時也會延長鉆井工期。

3 石油鉆井機(jī)械設(shè)備的管理與維護(hù)策略

3.1 發(fā)現(xiàn)問題并制定完善維修管理計(jì)劃

在關(guān)注和重視石油鉆井機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)之際，還需及早深入鉆井工程一線，派遣專人不定期到現(xiàn)場巡回檢查或排查故障，將故障排查系統(tǒng)化、全面化，并且收集整理日常故障問題整改記錄，在后續(xù)分析和討論中，制定出完善的維護(hù)管理計(jì)劃，計(jì)劃要反復(fù)推敲確保有可行性、科學(xué)性，之后便可按照原定計(jì)劃落實(shí)相關(guān)工作。與此同時，也要在排查現(xiàn)有設(shè)備故障的過程中，及時排查和發(fā)現(xiàn)故障隱患和風(fēng)險，并額外制定一份故障預(yù)防方案，確保對石油鉆井機(jī)械設(shè)備的管理與維護(hù)深入而徹底。

制定計(jì)劃的目的是為了更好地保障石油機(jī)械設(shè)備正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，可避免盲目管理與維護(hù)使現(xiàn)狀變得更加糟糕，所以需要定期對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維修。維修過程中，有必要核查設(shè)備的使用年限、生產(chǎn)使用時間、完好狀況、維修工作內(nèi)容等，可視機(jī)械設(shè)備狀況劃分小修、中修、大修三個維修等級，然后配置相應(yīng)人力、物力，確保石油鉆井各項(xiàng)任務(wù)有條不紊地完成。

3.2 著重關(guān)注柴油機(jī)的保養(yǎng)和維護(hù)

在石油鉆井機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，柴油發(fā)動機(jī)發(fā)揮著較大作用，為各個設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)提供最基本的動能，若柴油發(fā)動機(jī)發(fā)生故障，則意味著較多設(shè)備無法投入使用，造成的負(fù)面影響更大，對工程的損害更大，為此，要著重關(guān)注柴油發(fā)動機(jī)的保養(yǎng)和維護(hù)。面對石油鉆井機(jī)械設(shè)備工作環(huán)境的惡劣性、復(fù)雜性，還需及早發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)本身的老化問題、磨損現(xiàn)象等，比維修更重要的是做好保養(yǎng)工作，現(xiàn)結(jié)合機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)提出以下建議：

柴油發(fā)動機(jī)的保養(yǎng)和維護(hù)可劃分為五項(xiàng)工作，分別是清潔、緊固、潤滑、調(diào)整和防腐。

清潔，即做好清掃工作，除去柴油發(fā)動機(jī)自身的泥土、油漬、雜質(zhì)等，更要清潔發(fā)動機(jī)內(nèi)部，包括空氣濾清器、潤滑油濾清器、燃油濾清器等。鑒于柴油發(fā)動機(jī)在工作過程中會產(chǎn)生碳灰和顆粒，且這些雜質(zhì)很容易進(jìn)入油箱并造成柴油污染現(xiàn)狀，還需出于延長柴油機(jī)使用壽命的考量，在做清潔工作中，根據(jù)使用時長做好相應(yīng)清潔，如空氣濾清器工作50～100h除塵一次，用軟毛刷刷掉表面的灰塵，若超過500h要及時更換；潤滑油濾清器主要過濾潤滑油，防止?jié)櫥妥枞麨V芯，當(dāng)工作達(dá)到1 800h且小于2 000h務(wù)必清洗一次，發(fā)現(xiàn)損壞現(xiàn)象要及時更換；燃油濾清器工作100～200h則需要清除雜質(zhì)，做一次全面清潔，防止油渣、灰塵進(jìn)入油箱而污染 柴油。

緊固，主要針對的是由于機(jī)械設(shè)備自身的振動導(dǎo)致的各個松動的零部件，這些零部件不加以干預(yù)，最終會脫落下來。所以，要將這些零部件擰緊，確保零部件緊固并不會由于脫落造成設(shè)備故障。

潤滑，即對柴油發(fā)動機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的機(jī)械零件磨損進(jìn)行潤滑，多施以潤滑油處理，降低零件間的磨損程度。

調(diào)整，主要指結(jié)合鉆井深度、作業(yè)環(huán)境而及時調(diào)整柴油發(fā)動機(jī)的參數(shù)，更好地服務(wù)施工。

防腐，即在設(shè)備表面做防腐處理，防止銹蝕嚴(yán)重或延長其使用壽命，主要采取噴漆或做防護(hù)措施等。

3.3 加大全生命周期管理力度

設(shè)備在長期運(yùn)行中，會因?yàn)槔匣?、功能衰退、磨損等一系列問題，致使設(shè)備使用價值、經(jīng)濟(jì)價值逐步降低，設(shè)備的使用壽命有限且達(dá)到臨界值便會被淘汰，進(jìn)而投入新設(shè)備，全壽命周期管理便是基于這種現(xiàn)象而產(chǎn)生的管理方法。

全壽命周期管理這種方法，簡單來說是企業(yè)結(jié)合生產(chǎn)目標(biāo)，從設(shè)備的采購開始，對設(shè)備做全生命周期管理，旨在延長設(shè)備使用周期并將設(shè)備最大價值挖掘出來，進(jìn)而減少生產(chǎn)成本，以便創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)效益。這項(xiàng)管理涉及評估，評估的內(nèi)容包括設(shè)備維修、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備檢測等，若在評估中發(fā)現(xiàn)設(shè)備伴隨著較高的磨損、老化概率，則需要配備相應(yīng)的維修費(fèi)用，其維修費(fèi)用已經(jīng)超過使用新設(shè)備成本的設(shè)備，則需要淘汰并更換新設(shè)備，降低生產(chǎn)過程中發(fā)生故障的可能性。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期達(dá)到設(shè)計(jì)的年限標(biāo)準(zhǔn)后，則要派遣維修人員檢測設(shè)備，結(jié)合檢測報告來綜合評估其維修成本，之后再做出正確評判和處理。

3.4 完善鉆井機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)制度

面對當(dāng)前部分石油鉆井工程中缺失科學(xué)合理和實(shí)用的機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)制度現(xiàn)狀，還需及時對照管理及維護(hù)制度與現(xiàn)實(shí)需求，從而發(fā)現(xiàn)制度的漏洞和不合理之處，從而將完善機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)制度工作提上日程。

建議相關(guān)企業(yè)成立管理領(lǐng)導(dǎo)小組，致力于完善機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)制度工作。要結(jié)合實(shí)際，從維修技術(shù)人員處獲悉真實(shí)維護(hù)和管理的需求，將過去管理制度的精華部分保留，然后補(bǔ)充更為實(shí)際的相關(guān)制度條例，明確指出需要維護(hù)與管理的設(shè)備，明確相關(guān)崗位人員責(zé)任和義務(wù)，更要補(bǔ)充獎懲制度，做到有獎有罰，切實(shí)提高每個崗位人員的保護(hù)機(jī)械設(shè)備意識，也切實(shí)讓機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)工作做到位。

完善各項(xiàng)管理制度后，為確保制度發(fā)揮應(yīng)有的指導(dǎo)作用，還需要監(jiān)督部門嚴(yán)格監(jiān)督，避免制度流于形式和相關(guān)工作人員不按照計(jì)劃行事。

3.5 采用多樣化維修方法

（1）采用直觀維修法。建議在對石油鉆井機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維修的初期，率先使用“望聞問切”的診斷方法。其中的“望”有觀察之意，通過觀察找出故障之處，然后對故障之處進(jìn)行分析，明確故障問題；“聞”便是聞味道，主要判斷是否有線路發(fā)生故障，如此才可知曉機(jī)械設(shè)備電路元件是否受到干擾和影響；“問”即是詢問現(xiàn)場的技術(shù)人員，通過故障描述鎖定問題以及分析故障發(fā)生原因；“切”即依據(jù)之前發(fā)現(xiàn)的線索，采用科學(xué)維修方法進(jìn)行必要干預(yù)，從而解決故障，切實(shí)讓機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）采用無損檢測技術(shù)。在檢測環(huán)境惡劣、人力檢測可能會對機(jī)械設(shè)備造成損害的情況下，首選無損檢測技術(shù)，這類技術(shù)包括超聲波技術(shù)、射線技術(shù)、電磁技術(shù)等，省去不必要的麻煩，可發(fā)現(xiàn)人力不能及時發(fā)現(xiàn)的問題如裂縫等，對及時消除故障起到重要 作用。

3.6 強(qiáng)化對管理與維護(hù)人員的一系列培訓(xùn)

在石油鉆井機(jī)械設(shè)備的管理與維護(hù)中，相關(guān)技術(shù)人員發(fā)揮著重要作用，且是解決一切問題及故障的關(guān)鍵所在，技術(shù)人員的個人能力可謂至關(guān)重要。為此，需要企業(yè)將培訓(xùn)技術(shù)管理與維護(hù)人員的工作視為重要任務(wù)并放在重要位置，通過培訓(xùn)要讓技術(shù)人員具備良好理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這樣才可為鉆井工程圓滿完成奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。培訓(xùn)活動要長期開展并落實(shí)，可結(jié)合培訓(xùn)需要而配置相應(yīng)考核。

4 結(jié)束語

石油鉆井是一項(xiàng)艱巨且復(fù)雜的工程，想要確保工程順利并高質(zhì)量完成，還需重點(diǎn)關(guān)注相關(guān)機(jī)械設(shè)備的管理與維護(hù)工作，確保機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而延長設(shè)備使用壽命并減少不必要的故障。在這個過程中也要為相關(guān)人員提供培訓(xùn)與學(xué)習(xí)機(jī)會，確保相關(guān)人員對設(shè)備維護(hù)和管理工作一刻不放松，充分保障石油開采工程順利進(jìn)行。