转盘进泥浆的原因分析及预防

方永春，陈湘陵，成小强

（西部钻探克拉玛依钻井公司，新疆克拉玛依 834009）

0 引言

转盘是石油旋转钻井的关键设备，是钻机的三大工作机之一。转盘工作在较为恶劣的环境中，不仅承受严重的振动、冲击等交变重载荷，而且工作在泥浆飞溅，油水污染环境中，为防止钻井泥浆和冲洗钻台的污水进入转盘，设计制造时已采取特殊密封方式，但从修理解体转盘时发现部分转盘内进泥浆严重，污染转盘润滑油，造成轴承、齿轮等转盘核心部件早期坏损。由于泥浆、污水等进入转盘不仅缩短转盘的使用寿命，增加了转盘修理费用，而且影响正常钻井生产，阻碍钻井提速、提效工作，找出转盘进泥浆的原因，并制定和采取有效的预防措施确保钻井生产快捷、高效是非常必要的。

1 转盘结构及进泥浆原因分析

1.1 转盘结构特点分析

转盘主要由负荷轴承、防跳轴承、输入轴总成、锥齿轮副、水平轴密封、上盖、壳体、转台、方瓦和锁紧装置等零部件组成。为适应泥浆飞溅的工作环境，防止钻井泥浆及污物进入转台污染转盘润滑油，损坏轴承和齿轮，同时阻止转盘池内油溅出转盘，在转台上部加工有迷宫槽，装配后与底座的迷宫槽组成两道迷宫密封（图1），同时水平输入轴与轴承端盖之间的动密封采用弹簧密封圈的U 形骨架盘根密封，其余静止密封均采用O 形密封圈密封。通过以上密封措施可以保证外界泥浆及污水无法进入转盘内部，确保转盘运行正常、工作可靠。

1.2 转盘进泥浆原因分析

从转盘密封结构可以看出，泥浆进入转盘内腔只有一个通道，即转盘上部密封部位（迷宫密封），正常情况下泥浆进不到转盘内，只有在泥浆积液液面高于密封部位（迷宫）后才能够进入转盘内。一般情况下，由于转盘安装在转盘大梁上，转盘壳体四角为不封底的空腔，在钻井作业中，起下钻和接单根时，钻具从井下带出的泥浆喷洒、流淌到转盘面上，通过转盘壳体的空腔排出，包括清洗钻台表面的水均不会进入转盘。导致泥浆积满液面高于密封部位是由于在提下钻及接单根作业时，部分泥浆从转盘上部密封部位（迷宫）外侧沿着外壳内侧流下排出，由于提下钻及接单根作业都是间断性，而从此部位经过的泥浆量较少，所以泥浆容易冻结或干凅在底部存留堆积，转盘外壳已粘满干泥：尤其在冬季施工中，泥浆冻结将转盘外壳空间堆满，夏季也会因接单根间隔时间长，残留的干泥浆逐渐堆积，转盘外壳内侧被冻结的泥浆或干泥浆堵住，造成泥浆不能正常排出，泥浆积液液面高于转盘迷宫密封部位最终导致泥浆进入转盘内现象。

图1 转台与壳体密封结构

2 转盘进泥浆危害

泥浆进入转盘内，污染润滑油，造成润滑油变质，导致泥浆对转盘内轴承、齿轮等具有相对转动部件的摩擦面间形成的润滑油膜无法有效起到减少摩擦、降低磨损的作用，同时泥浆中所含水分还将腐蚀转盘内的轴承、齿轮，造成轴承、齿轮锈蚀的腐蚀磨损；泥浆内所含有细微的岩屑、铁矿粉等颗粒，进入转盘后将对转动中的轴承及齿轮造成摩粒磨损；在转盘重负荷运行过程中由于润滑油变质，润滑功能减弱，致使转盘疲劳磨损和粘着磨损加剧，最终导致转盘中核心部件齿轮和轴承运动副早期坏损，同时由于泥浆进入转盘，润滑油功能失效，致使转盘中负荷轴承弹夹散架，滚动体点蚀磨损严重，锥齿轮间隙严重超标，无法进行正常钻井生产。转盘坏损更换不仅影响生产正常运行，而且大修费用昂贵，其中更换负荷轴承及扶正轴承3.6 万元，更换大小锥齿轮7.2 万元，仅更换上述部件费用已超过10 万元，严重阻碍实现钻井生产安全、高速、高效的目标。

3 预防转盘进泥浆的方案和措施

为方便检查，在修理转盘时在转盘上盖两制动销中间，开250 mm×200 mm 观察窗，同时在输入轴对面上盖对称开孔两个，孔径80 mm×80 mm，平时用盖板关闭窗孔，需检查时只需打开盖板即可检查是否有泥浆干凅、凝结并可及时清理，避免由于泥浆干凅、凝结、堆积到转盘迷宫密封后导致泥浆和污水进入泥浆，此方案不影响转盘的强度和正常使用，又能方便高效、快捷检查和清理堆积泥土。

同时在实施上述技术改造措施后修改原巡回检查规定，要求在每趟提下钻后，必须打开上盖观察孔，检查泥浆是否有泥浆干凅、凝集堆积，并及时冲洗和清理，在每天白班检查油位时，查看油是否变质，同时每月提取油样进行检测，通过检测了解转盘润滑油的性能变化；监测污染以及油中磨损颗粒情况，获取设备润滑和磨损状态；监测油品衰变及污染信息。在检查中如发现油量不足，及时补充，如在检测中发现油品超标，要立即更换污染超标润滑油，更换润滑油是，必须放净超标润滑油后，加入柴油空负荷用一挡低转速间断转动清洗，每次1 min，转动（2～3）次后放掉，再加入柴油同上，连续两次后将柴油全部放完、排净后加入足量润滑油使用。

4 结束语

通过现场实施应用，证明预防转盘进泥浆的方案从技术上是成功的，所实行的管理措施运行上是有效的。从近两年回厂大修的转盘解体情况看，基本杜绝了转盘进泥浆引起的各类转盘事故。预防方案、措施的实施不仅延长了转盘使用寿命，节约了由于润滑油污染而频繁更换的成本，而且避免钻井中更换转盘影响正常生产的问题，为钻井提速、提效提供根本保障，为钻井企业创造了显著的经济、社会效益，对钻井行业具有借鉴和推广应用价值。