顶驱钻井电机上端盖改进设计

王福冲（中海油安全技术服务有限公司， 天津 300452）

顶驱钻井电机上端盖改进设计

王福冲（中海油安全技术服务有限公司， 天津 300452）

钻井电机是顶驱的关键设备。对钻井电机上端盖改进设计，解决了因泥浆和雨水造成的电机轴承损坏。

顶驱；钻井电机；轴承

蓬莱19-3 油矿目前共有七个平台， 承担着渤海油田1/3的油气产量。因此， 保证钻井作业的连续性非常重要。针对顶驱钻井电机频繁故障的问题，进行优化设计， 现已成功应用于蓬莱19-3油矿二期五部顶驱， 彻底解决了上部轴承损坏的问题，避免了顶驱停工。保证模块钻机的正常工作与钻井作业的连续进行。

1 工况

蓬莱19-3油矿二期安装有五部6027AC-939 型canrig顶驱。这些顶驱随机使用WEG和WL两种立式变频电机。电机的上轴承为4点接触球轴承，以承受电机转子自重和提供径向拖动。两种电机的参数如下：

WEG立式变频电机参数：

电机型号：TGA 355B；额定功率：448kW；额定电压：600V；

上轴承：FAG QJ318-C4；下轴承：FAG 558826D；防护等级：IP23。

Ward-Leonard 立式变频电机参数

电机型号：WL381060VSSSPAB； 额定功率：447.6 kW；额定电压600V；

上 轴 承：FAG QJ318N2MPA-C4；下 轴 承：FAG 558826D；防护等级：IP23。

2 电机故障

从2008年开始，陆续发生顶驱钻井电机上轴承损坏，电机转子下沉故障。

钻修机B顶驱：故障时间：2008年5月；电机运行时间：2个月；电机：WEG。

钻修机C顶驱：故障时间：2009年1月；电机运行时间：22个月；电机：WEG。

钻修机F顶驱：故障时间：2009年12月；电机运行时间：1个月；电机：Ward-Leonard。

3 故障分析

立式电机的上端轴头是电动机整体最容易进水损坏的部位，因此WEG和WL电机上端盖都采用迷宫式结构，并用密封圈密封，防止外面的灰尘和水进入轴承室，保持轴承清洁。而且Canrig顶驱在钻井电机上端盖制动装置总成基座上设计了4个排放口，用来排放泥浆和水。

在解体第一台故障电机后，发现密封环断裂，轴承支架底破损。润滑油脂变黑。

在解体第二台故障电机后，在轴承腔室内发现大量泥浆，滚珠变形。由此分析，在钻井作业中，钻井泥浆和雨水进入电机制动装置基座内并积累。然后逐渐通过迷宫密封进入上部轴承润滑油腔，污染润滑油脂，导致轴承损坏。

取样化验第三台故障电机润滑油后，发现润滑油脂内含大量泥浆和水。证实了泥浆和雨水通过迷宫密封进入轴承内，破坏润滑油脂导致轴承损坏的推论。

图1 第二台故障电机滚珠

图2 第二台故障电机轴承

4 优化设计

钻井电机制动装置总成基座的4个排放口，可以排放部分进入基座内的泥浆和水，但是积累的泥浆和雨水可以逐渐通过迷宫密封进入轴承腔内，造成轴承损坏。根据两种电机的具体情况，重新设计迷宫密封。首先增加一道迷宫密封，加强密封；然后在迷宫密封外侧增加一个防水台阶，用来防止累积的泥浆和雨水通过迷宫密封进入轴承。

5 结语

钻井电机作为顶驱的核心部件，直接决定着顶驱的效率和可靠性。通常钻机在野外或者海上作业，远离基地和维修工厂，更换故障钻井电机非常困难；钻井电机故障还可能造成卡钻，甚至井控事故，直接影响井队的作业进度。因此顶驱拖动电机的可靠性非常重要。

［1］ Canrig Drilling Technology LTD. 6027AC-939顶驱安装调试维修手册［K］.2007.