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鉆井設備機械故障分析及處理對策

文檔作者：代永紅文檔來源：中國石油渤海裝備遼河重工有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年08月07日
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Chenmical Intermediate
74 當代化工研究 工藝與設備 2016·07
鉆井設備機械故障分析及處理對策
Ｏ 代永紅
（中國石油渤海裝備遼河重工有限公司 遼寧 124010）
摘要：本文通過對鉆井設備常用機械故障進行了分析探討，并提出解決措施，對減少和防止故障的發生，提高經濟效益，起到極大地促
進作用。
關鍵詞：鉆井設備；機械故障；鉆機；對策；
中圖分類號：T 文獻標識碼：A
Analysis and Countermeasures about Mechanical Failure of Drilling Equipment
Dai Yonghong
(China Petroleum Liaohe Equipment Company, Liaoning, 124010)
Abstract：Through the analysis of common mechanical failure of drilling equipment, and puts forward the solutions. It has great improvement
for reduce and prevent the occurrence of faults, improve economic efficiency.
Key words：Drilling equipment；Mechanical failure；Drilling machine；Countermeasure;
石油工業的發展與石油鉆井機械設備的好壞有著非常
緊密的聯系，技術先進、質量可靠的石油鉆井機械設備石油
開采提供了最好的鉆井質量，最大限度的減少了鉆井作業成
本，避免了鉆井過程中容易出現的意外鉆井事故，因此，非
常有必要對鉆井設備機械故障進行系統分析，并總結經驗，
提出維護解決方法，最大限度的保證鉆機正常運行。
一、鉆井機械設備常見故障情況
鉆井機械設備故障大部分出現在鉆機設備中，鉆機是重
點分析對像。鉆機屬于重型礦業機械，是由多種機器設備組
成的、具有多種聯合工作的機組。根據鉆井作業工藝技術要
求，一套系統的鉆機設備必須具備八大系統：傳動系統、控
制系統、旋轉系統、動力系統、循環系統、起升系統、監測
系統和輔助設備。
二、鉆井機械設備故障后果
1.隱蔽性故障是導致嚴重的、災難性的多重故障后果的
重要原因之一，往往容易引起作業人員的忽視；
2.安全性后果是指故障會造成人員傷亡的安全性事故；
環境性后果是指設備故障導致企業違反了行業、地方、國家
或國際的環境標準而產生的機械事故；
3.使用性后果是指因設備故障影響安全生產。
三、機械設備中鉆機故障的原因分析
鉆井過程中石油鉆機的工作條件十分惡劣，常常會出現
種種故障。下面重點分析一下系統常見的故障。
1.傳動系統常見故障機理分析
(1)聯動機支承軸承溫度過高
聯動機在運轉中，個別支承軸承發熱，而且軸承兩側端
蓋沒有擠出新的潤滑脂。一般情況下，可能是很長時間沒有
注潤滑油，軸承缺乏油脂。在搬家或調試聯動機轉動皮帶張
緊度后，靠近皮帶輪的支承軸承發熱。基本是由于聯動機傳
動皮帶繃得太緊，使支承軸承受到較大的徑向力，增加了摩
擦力，引起溫度升高。聯動機運轉中，支承軸承發燒，而且
發出響聲，軸承座附近擠出大量油脂，并有金屬粉末。這是
由于軸承磨損損壞，使軸承溫度升高，運動體的撞擊發出異
常的響聲。如果在保養完軸承后，聯動機在運轉過程中溫度
升高。可以認為是潤滑油內含有雜物，打入軸承后，使軸承
運轉時，摩擦力增加，溫度較高。
(2)聯動機振動嚴重
聯動機運轉時，上下兩部分都振動，隨絞車負荷的突
然變化而變化。分析認為絞車于機房的1號聯動機通過鏈條
連在一起，當絞車掛合氣胎離合器時鏈條突然旋轉而產生振
動，另外，在工作狀態中機房設備本身也產生振動。因此，
機房和鉆臺設備運轉時，共同產生一定振動，聯動機壓板螺
栓長時間在振動的環境中機會越來越松，使聯動機振動加
劇。
(3)減速箱齒輪嚙合不良的響聲
減速箱在運轉時，發出連續而無節奏的明顯響聲，同
時出現很大振動，轉速越高，負荷越重，響聲和振動也就越
大。這是由于傳動齒輪點蝕后，在嚙合時產生一定的摩擦，
發出“嗡嗡”響聲。若減速箱在運轉時，發出連續而無節奏
的明顯響聲，同時出現很大振動，轉速越高，負荷越重，響
聲和振動也就越大。認為是在使用過程中，支承軸承磨損
后，使輸出軸發生偏斜，破壞了齒輪的正常嚙合，出現響聲
和振動。
(4)正車廂軸承溫度過高
井位搬遷后，正車廂被動軸承發熱。這是由于爬坡鏈
條安裝不正，在運轉時產生額外的軸向力，使支承軸受力過
大，造成溫度升高。正車廂各支承軸承溫度上升，被動支承
軸承的溫度最高。正車箱內潤滑油漏失，使箱內油量減少，
油位下降，不能滿足軸承飛濺潤滑的需要，致使軸承出現干
摩擦或半干摩擦，從而使軸承溫度升高。
(5)減速箱軸封漏油
減速箱運轉時，潤滑油從主動軸軸頭甩出。支承軸承磨
損后，軸承間隙過大，使主動軸在轉動中出現一定擺動，引
起油封出現間隙，致使箱內潤滑油沿軸面甩出。減速箱在運
轉過程中，各軸頭漏出潤滑油，同時呼吸器也冒出油來，殼
體溫度升高。分析為作人員加油太多，使潤滑油在運轉中從
一端軸封漏出，一部分從呼吸器冒出。由于油量太多，產生
了較多熱量使減速箱溫度上升。
萬方數據
2016·07 工藝與設備 Chenmical Intermediate 75
當代化工研究
(6)常燒氣胎離合器氣胎
氣胎離合器放氣后，主動軸仍帶動被動軸旋轉或經過較
長時間，甚至在被動件帶有較大負荷時才能停下來。在這種
情況下，往往可聞到一股摩擦片摩擦時的焦臭氣味。分析為
當離合器摩擦片與摩擦鼓之間的間隙不均勻時，使氣胎在傳
遞扭矩時受到的交變應力，在該力的作用下，使氣胎過早的
損壞。離合器摩擦片與摩擦鼓之間的間隙不均勻，其原因是
主動軸與被動軸在安裝時出現較大的偏心所造成。
2.天車及游車常見故障
(1)滑輪組滑輪轉動不靈活
某一滑輪位移后，其端面與另一滑輪端面頂住，使滑
輪不能單獨轉動。一般是由于鋼絲繩跳槽后，可落入兩輪之
間，另外，輪輻有一定角度，正好幫助擠動滑輪，使兩輪端
面頂住。滑輪軸承轉動受阻后，軸承內圈在軸上轉動，分析
由于軸承損壞，致使滑輪轉動困難，引起滑輪輪槽損傷。
(2)滑輪組軸向竄動
軸承不能正常轉動，而在軸承外圈旋轉。分析認為滑
輪孔與軸承外圈采用的是過渡配合，若加工孔時尺寸誤差偏
向上偏差，軸承外圈尺寸偏向下偏差，就很容易出現間隙配
合，在這種情況下若軸承出現問題，將會引起滑輪跑外圓。
另外，若軸承損壞，即使在正常的過渡配合下也會出現滑輪
跑外圓現象。
滑輪同軸承一起旋轉時，出現軸向竄動。這種竄動發
生在滑輪孔與軸承外圈表面上，當滑輪沿軸承來回移動到一
定程度后，便會出現少量相對轉動。分析認為滑輪軸承外圓
與輪孔配合較松，在使用過程中，滑輪在鋼絲繩產生的軸向
力作用下來回竄動，這種移動經過一段時間后，輪孔越磨越
大，最后出現滑輪與軸承外圈之間相對的轉動。
3.絞車常見故障機理分析
(1)絞車剎車鼓裂
剎車鼓表面除出現龜裂外，還有很大很深的裂紋。分析
認為絞車在使用過程中，主要在下鉆到一定深度后，剎車鼓
與剎帶摩擦產生很高溫度，在這種情況下如果使用冷卻水冷
卻很容易使剎車鼓出現問題，造成嚴重損壞。
(2)絞車振動嚴重
當掛合絞車低、高氣胎離合器時，整個絞車出現較大的
短時振動，均勻提升鉆具后，振動強度明顯減弱。分析認為
絞車在使用過程中，底座固定螺栓被振松或原安裝時沒有擰
緊，造成絞車振動加劇。
4.鉆井泵常見故障機理分析
(1)排出壓力偏低
鉆進過程中，鉆井泵泵壓一直正常，在繼續使用后，泵
壓下降。在液缸缸蓋處可聽到缸內有“刺刺”的聲響。分析
認為閥體與閥座在使用過程中刺壞，形成缸內泥漿回流，減
少了排量，降低了壓力。
鉆井泵在工作中，泵壓突然下降，排出部分振動加劇，
水龍帶大幅擺動，上水膠管出現較大蠕動。分析認為上水閘
門掛有雜物，在泵上水時阻礙了泥漿的正常通過，反沖時將
其帶走但上水時再次吸入掛在閘門芯子上。鉆井泵上水受
阻，必然造成液力端吸空，泵排量和壓力減小吸空時造成水
擊，使排出管匯振動加劇，水龍帶大幅擺動，液力端聲響增
加。
(2)排出壓力波動大
鉆井泵在工作時，高壓立管和平管線出現強烈振動，同
時水龍帶抖動嚴重，震顫的頻率較高，強度較大。分析認為
鉆井泵在使用過程中，排出空氣包的氣胎損壞后，氣胎內的
空氣漏失進入泥漿，鉆井泵排出的高壓泥漿就不能在空氣包
內得到平衡，因此，排出壓力和流量波動大（于三缸單作用
泵的運動形式有關），從而引起高壓立管、平管線和水龍帶
的震顫。
鉆井泵在運轉工作中，液力端突然出現間斷的敲擊聲，
隨著泵體嚴重的振動，水龍帶劇烈跳動。分析認為閥體導向
整體脫落，其主要原因是固定不可靠和尺寸不合格掛碰閥體
引起，導向爪斷裂與加工誤差有關，當閥體中心線與導向座
中心線出現較大偏差時，閥體在閥座內上下運動時而碰掉。
(3)液缸刺漏泥漿
鉆井泵在工作時，液缸顯示孔或壓蓋處漏出泥漿。分析
認為壓蓋擰得不夠緊，使閥蓋施加在密封圈的壓力不夠大，
造成泥漿從液缸空隙內泄漏，從顯示孔中流出。
鉆井泵在工作時，液缸顯示孔和壓蓋處嚴重漏出泥漿，
有時泥漿刺向空中。分析認為由于閥蓋沒有壓緊或密封圈質
量差，在開始出現泄漏后，操作人員沒有及時發現，以致越
刺越重，造成液缸本體刺壞。
(4)上水管與液缸聯體螺栓損壞
鉆井泵液缸蠕動，上水法蘭于上水液缸連接處出現泥漿
跑漏。分析認為液缸出現蠕動后，上水管法蘭與上水液缸聯
接螺栓受到液缸擺動的作用，造成螺栓滑扣或斷裂。
鉆井泵在工作時，上水法蘭于上水液缸連接處出現泥
漿跑漏、螺栓松動或滑扣，甚至斷裂。分析認為鉆井泵在運
轉工作中會產生一定振動，當上水濾清器懸空時，在上水管
線段形成懸臂，濾清器的全部重量落在上水法蘭與液缸部位
的情況下，將會使上水管法蘭和液缸聯接螺栓振松或損壞。
(5)灌注泵盤根處漏泥漿
灌注泵在使用一段時間后，盤根處漏出少量泥漿。分
析認為灌注泵軸與殼體考密封填料密封，常用的是石棉石墨
材料，靠金屬壓套壓緊。在使用一段時間后，就會有一定的
磨損，并出現間隙，造成泥漿漏出。灌注泵在運轉使用時，
盤根處出現大量泥漿漏出。分析認為灌注泵軸支承軸承磨損
后，泵軸就會出現跳動，使軸與盤根材料間出現間隙，造成
泥漿漏出。
結論
本文在對鉆井機械設備故障原因分析的基礎上，鉆井
機械設備保持良好安全的生產狀態，必須對設備運行全過程
進行維護和檢修。由于鉆井使用的機械設備體積大、連續作
業、運轉高速、操作復雜、自動化程度高，任何機械故障，
造成的停機損失非常大。因此，有必要對設備故障進行認真
分析，使設備系統實現高效、安全、可靠、低成本運行。
參考文獻
[1]申群鳳.淺談機械設備中的常見故障及維修[J].石河子科技,2006
年02期.
[2]華東石油學院礦機教研室.石油鉆采機械[M].北京：石油工業出
版社,1990.
[3]馬永峰.鉆機操作維護手冊[M].北京：石油工業出版社，2005.
【作者簡介】代永紅（1968～），男，中國石油渤海裝備遼河重工有限公司，研究方向：鉆井裝備制造。

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