石油钻井机械常见故障分析及保养策略

周密 韩家员 翟学伟 胡兴峰

摘要：随着石油产业的快速发展，石油钻井机械应用得越来越广泛。石油钻井机械正常稳定运转对石油开采有着重要的影响。本文首先分析了石油钻井机械常见的故障及原因，并有针对性地提出了日常保养维护的策略，以确保石油钻井机械的正常运行，保证石油开采工程的顺利进行。

关键词：石油钻井；机械；故障；原因；保养

引言

石油化工是关系到国计民生的重要产业，我国的经济腾飞也与石油化工行业的发展有着密切联系。钻井机械又是石油化工行业至关重要的开采设备，因此，钻井机械能否保持稳定和高效，将是保持石油化工行业健康、持续发展的第一要素。石油开采通常在气候恶劣的野外进行，具有周期长、工作强度大的特点，再加上国内大部分钻井机械自动化程度与国际先进水平还存在一定差距。因而，在自然因素和设备因素双重影响下，钻井机械设备在开采作业时的故障率较高，一定程度上阻碍了我国石油化工行业的发展。

1.石油钻井机械常见故障分析

钻井机械常出现下列故障：①钻井机械是大型设备，常常会在储存、运输或钻井作业时，机械表面受到外力作用而出现开裂和压痕等损坏性故障；②钻井设备在进行钻探作业时，容易受到如剧烈震动等外部环境因素干扰，而发生故障；③除了外部因素干扰，钻井机械也时常受到来自设备内部的不稳定因素干扰，重型设备都是以液压来完成机械力传送，介质液渗漏是造成钻井机械故障的重要原因；④由于气候因素造成的钻井机械发生过渡磨损，机械精密度下降，导致设备发生故障；⑤钻井设备是由多个部件组成，结构复杂，假如某一部分出现功能下降情况会直接造成整机故障。

2.石油钻井机械常见故障的原因

笔者通过总结多年的工作经验发现，造成钻井机械故障率偏高的主要原因有以下三点：①零配件过渡磨损。由于我国石油开采行业的管理模式较为粗放，机械操作人员对钻井机械设备的零部件磨损不够重视。要改变这种局面必须从提高企业管理效率和机械维护人员素质两方面着手，首先是企业要制定详细的设备操作和维护规范；其次，机械维护人员要熟知钻井机械的设计结构，并对原材料的品质进行仔细检查。②钻井机械润滑不达标。润滑油的存在从四个方面提高了机械设备的运行效率，降低了故障率：第一，减小机械内部各零部件的磨损；第二，减缓外界杂质进入钻井机械内部；第三，维持钻井机械内部温度，避免过度摩擦导致的高温；第四，维持各零部件之间的间距。③钻井机械操作人员操作不当。在野外钻井作业时，常常由于操作人员的操作失误，而造成钻井承受荷载波动较大，导致钻井机械所受负荷接近甚至超过极限值而出现故障。这就要求操作人员必须不断提高自身素质，加强责任心，并充分掌握钻井设备的工作原理。

3.石油钻井机械日常保养维护策略

石油钻井机械属于重型设备，维修成本较高，而且耗费时间长，如发生故障，会严重干扰野外作业的工程进度。因此，石油开采企业应该以日常维护为主，定期检修，排查造成设备故障的隐患。目前，主流的故障排查技术和养护方式主要有：

3.1模糊识别诊断技术与共振解调诊断技术

在石油开采中，常用的故障排查方法是共振解调诊断技术，此种技术的原理是基于钻井泵轴的转动都在固定的频率范围，该项技术能很好地探测和计算钻井泵轴的故障频率。因此，该项技术可以排查出许多造成钻井泵轴故障的潜在因素。但在实际操作中，特别是野外作业时，外界环境恶劣、振源多、噪声大以及每根轴承的尺寸存在一定差異，共振解调诊断技术的准确性往往无法保证。因此，工程人员通常将模糊识别技术与之配合使用，来识别钻井泵轴的故障频率，有效加强了对故障频率的识别能力，技术人员再对应故障频率来排除故障源，从而保证整台设备的良性运行。

3.2以神经网络为主的旋转机械故障诊断技术

目前，国际上最先进的钻井设备故障诊断技术是将神经网络和振动频率结合的旋转机械故障诊断技术。该项技术十分先进，不仅能大大提高设备故障的诊断精度，还能清晰显示出明确的网络数目和隐层。通过这项技术开发和应用，系统开发人员搜集相关数据，建立起一套先进的智能故障诊断系统。此系统基于知识子块理论，集合了信息查询、网络咨询、数据库管理等功能，极大地丰富了对钻井机械设备的诊断方式。此项技术的开发和相关系统的建立，将极大地改善当前钻井机械故障诊断的难题。

3.3钻井机械日常保养策略

随着科技的进步，故障诊断技术飞速发展。但操作钻井机械、使用诊断技术的始终是人。只有提升企业管理水平，增强职工道德水平和业务素质，才能充分发挥出先进技术的优势。因此，企业不可忽视对于工作人员的日常管理工作，要求操作人员务必做到以下几点：①做好钻井机械设备的日常维护和保养工作，定期进行故障排查，发现小问题及时处理；②做好机械设备的养护工作，以应对野外作业环境恶劣；③加强钻井设备故障诊断小组的道德修养和责任心对保证钻井机械的长期稳定运行也有着关键作用，只有对企业具有认同感的员工才能在诊断时认真、负责地完成每项诊断任务；④不断提升故障诊断人员的业务水平。可以采取老员工带新员工的办法，让新员工在实践中学习诊断技术，除此之外，企业要定期开展专业的诊断技术培训，让所有员工都不断更新对诊断技术的认识，及时掌握最新的技术动态。

4.小结

石油是国家最重要的战略资源，石油开采事业关系到国家命脉。石油钻井机械是石油开采最重要的设备，始终保持其高效、稳定运转直接决定石油开采工程能否顺利进行。因此，对于石油机械的故障分析和日常养护工作是石油开采事业的重中之重，只有努力提升故障诊断人员的业务素质，辅以最科学合理的诊断技术，才能真正确保石油化工行业的持续发展。

参考文献：

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[2]罗军，白丙建.钻井设备应急管理及实践[J]，科技资讯，2012年17期

[3]王峰，罗军，李霞，陈建武，韩俊.吐哈油田钻井设备故障分析及措施[J]，石油矿场机械，2011年07期