钻井顶驱设备安装调试前检查规范

胡小波

（中国石油集团长城钻探工程有限公司顶驱技术分公司，辽宁盘锦 124010）

0 引言

顶部驱动钻井装置以其高效的钻井效率、有效避免和处理井下复杂环境等得天独厚的优势在石油钻井行业得到广泛的应用。但随着顶驱装置使用时间的推移，老旧设备在经过拆卸、封存、长途运输后的安装调试时各种机电气、液压故障现象接踵而至，给顶驱设备的高效平稳运行和经济效益带来极大的挑战。

经过多年从事设备管理所得到的运行数据统计，顶驱设备运转时效损失有近半数时间都延误在安装调试工况上。在充分总结顶驱设备故障案例记录以及现场故障维修的经验方法的基础上，着眼于顶驱设备安装调试前的各项检查维修工作，将顶驱设备使用前的预防性维护修理程序化，进而形成一套通用的、可复制的、可推广的检查规范。提出的这套技术规范，很好地解决顶驱设备使用多年后面临的各种安装调试问题，极大提高顶驱设备的生产运行时效。

1 顶驱设备安装调试出现的典型故障分析

1.1 机械类故障

（1）导轨销轴安装故障：在安装调试顶驱设备过程中，遇到最常见的机械故障是顶设备驱导轨销轴连接问题，即销轴和销孔由于不匹配而造成装入困难。这种问题的出现是由多方面原因造成的，有些是销轴保养不当，造成铁锈；或者由于上口井销轴取出过程中造成销轴端部砸堆而进入困难；再者就是由于导轨头未保养，未做防腐措施而生锈或者存在大量沙土堆积。

处理措施：顶驱设备安装拆卸后就对销轴进行黄油涂抹，做好防腐，表面如有毛刺或者端部堆起时进行适当打磨，保证销轴整体外径不变。对于销孔，要做好防腐、防水处理。

（2）反扭矩梁T 形板安装故障：顶驱T 形板承载顶驱钻进生产时的全部钻井扭矩，而顶驱T 形板的固定完全依靠固定丝杠连接来承受扭矩，当丝杠未做防腐防尘处理时，将极大影响整个顶驱的安装调试进度。

处理措施：拆卸后对T 形板固定丝杠和对应螺栓进行彻底防腐处理。

（3）刹车故障：刹车失效有主要两个故障点：一是刹车油缸或者管线漏油，二是刹车片磨薄。

处理措施：打开刹车观察窗，检查刹车油缸、管线、刹车片、存在漏油的紧固漏油管线，刹车片磨损过度时及时更换。

1.2 电气类故障

（1）主动力电缆故障：主动力电缆故障集中体现在每相的绝缘电阻值上，而主动力缆出现绝缘低于5 MΩ 的情况时，故障绝大多数情况出现在电缆插件上。

处理措施：对电缆或插件进行烘干处理，重新测量绝缘电阻值直到5 MΩ 以上。

（2）辅助电缆故障：辅助电缆包括综合控制电缆和辅助动力电缆，当综合控制电缆故障时，即存在断芯或者短路时，就会出现液压功能失效，或者误动作；当辅助动力电缆故障时，就会发生辅助电机工作不正常甚至烧毁电机现象。

处理措施：检查各电缆线芯连通情况和相间绝缘情况，出现断芯提前做好跳线。

（3）电磁阀线圈失效故障：当顶驱本体长时间封存再启动后，可能会因为线圈电阻值达不到工作阻值而发生上电烧毁情况。

处理措施：从本体接线箱处检查电磁阀阻值（通常在60 Ω左右），发现过大或者过小时更换电磁阀或者修理电磁阀到接线箱线路。

（4）本体各检测开关故障：当顶驱调试时经常发生风压、油压报警，而这些报警往往是因为检测开关故障的原因而发生误报。

处理措施：安装前从接线箱检查各开关的常态状态，若逻辑不正确则调整或者更换[1]。

（5）主电机故障：由于长时间封存可能出现本体插件进水、进潮气现象，进而影响电机的对地绝缘。

处理措施：安装前检查绕组对地绝缘情况，如果绝缘电阻值过低及时做烘干处理直到绝缘合格。

（6）风机电机故障：长时间封存后，风机电机可能出现旋转卡顿现象，如果卡顿情况严重可能导致电机上电电流过大而烧毁的情况。

处理措施：拆开散热导流罩，尝试拨动转子，如电机卡顿情况严重立即更换。

（7）辅助电机断路器、接触器故障：由于设备封存或者搬家，顶驱房内辅助电机控制断路器、接触器接线端子以及电机接线柱出现松动。若不及时恢复锁紧断路器、接触器接线端子以及电机接线柱，到顶驱上电时极易烧毁电机或者电气元件。

处理措施：上电前检查电控房内辅助电机断路器、接触器接线端子以及电机接线柱，如有松动及时紧固。

（8）通信故障：通信故障的发生，可能存在的故障点有：CPU、变频器通信板/模块（西门子变频器CPB2 板、CU320 模块等），司钻箱总线通信模块（西门子PLC 模块ET200M、IM153 等）、DP 插头/中继器、司钻箱通信线等。对于这些故障点，安装调试前就能进行初步检查的有：DP 插头/中继器和司钻箱通信线[2-3]。

处理措施：DP 插头/中继器处于本网络终端的打成ON 位，处于网络中间节点的打成OFF 位；司钻箱通信线各线芯连通和绝缘状态良好，如有问题及时修理。

（9）顶驱主轴启动故障：在顶驱Profibus 通信正常运行的前提下，顶驱启动故障可能存在的故障点有：急停按钮按下、速度手轮未回零位、IBOP 处于关位，传感器开关信息不满足启动条件等[4]。

处理措施：安装前检查司钻箱和电控房急停按钮、IBOP 位置，保证处于开位；速度手轮位置保证回零。

1.3 液压故障

（1）电磁阀阀芯卡阻故障：电磁阀阀芯卡阻故障在顶驱长时间封存后，潮气和沙尘侵入电磁阀阀芯后造成生锈或者阀芯卡阻情况，而在顶驱上电后出现液压动作故障。

处理措施：尝试手动移动电磁阀阀芯，如有阀芯卡阻现象，来回活动多次，直到卡阻现象消失。

（2）液压系统动作过慢：液压系统动作过慢情况出现时，可能的故障点有：液压泵泵头出口压力不足、液压油滤芯堵，执行机构内泄严重等。

处理措施：对于安装调试前，能够对液压油滤芯进行检查，如滤芯过脏则需更换滤芯[5]。

2 顶驱设备安装调试前检查规范

从以上顶驱设备的典型故障分析可以看出，当顶驱设备进行安装调试前的检查整改后，顶驱设备上电调试后的很多问题都可以得到有效遏制。而以上是从顶驱故障的数据统计和经验积累角度对顶驱设备可能出现的故障进行预防性的检查。当对现场每一个细节进行仔细的梳理后，结合上述对于顶驱装置安装调试时经常性出现的典型故障分析，最终可形成完备的顶驱安装调试前检查规范，指导顶驱设备的安全高效运行。规范的具体内容如下。

2.1 顶驱设备安装调试前巡回检查路线

顶驱安装调试前的巡回检查路线本着承前启后、先部分后整体的原则，安装调试前巡回检查路线如图1 所示。

图1 安装调试前巡回检查路线

2.2 顶驱设备档案相关信息（安装前）

对于能够更好的指导安装调试工作的信息包含：油品更换时间、滤芯更换时间、IBOP 启用时间。填写如下信息（已放油请标注）：

液压油启用时间___：_齿轮油启用时间：___

液压油滤芯更换使用：____齿轮油滤芯更换时间___：

上IBOP 启用时间___：_下IBOP 启用时间：___

2.3 顶驱工具清单（安装前）

顶驱工具齐全是顺利安装调试顶驱的前提，顶驱安装调试需要准备的工具清单如下：

安装导轨相关工具：___

安装电缆插件相关工具：____

安装电缆悬挂器/马鞍子相关工具：____

跳线相关工具___：

电缆绝缘阻值测量相关工具：___

活动IBOP 工具：___

2.4 顶驱导轨检查（安装前）

导轨销轴是否齐全：是/否

导轨销轴是否完好光洁：是/否

导轨销孔是否清洁无锈蚀：是/否

导轨安全销是否齐全：是/否

导轨销轴卡簧挡块是否齐全：是/否

2.5 顶驱本体相关检查（安装前）

顶驱主电机插件对地绝缘值__：_（若小于5 MΩ 烘干处理直到合格）

风机电机是否卡阻__：（若卡阻严重更换）

各电磁阀固定螺栓是否完好：___（若有固定螺栓断裂及时取出更换）

各电磁阀阻值是否正常：____（若不正常检查相关线路，排除线路后更换电磁阀）

各电磁阀阀芯是否卡阻：___（若不正常检查多次活动直到恢复正常）

各开关传感器常态是否正常：____（若不正常调整恢复，若损坏及时更换）

各油路管线是否有松动漏油点__：（若有漏油紧固处理）

齿轮油液压油滤芯是否脏堵：___（若滤芯脏堵或者使用期限到及时更换）

上IBOP 开关位置是否处于开位：___（若处在关位顶驱上电后第一时间打开）

下IBOP 开关位置是否处于开位：__（若处在关位手动打开）

2.6 顶驱电缆相关检查（安装前）

主动力电缆对地绝缘值：____（若小于5 MΩ 烘干处理直到合格）

辅助电缆各线芯是否连通和相间绝缘是否良好：___（若有断芯或者短路及时跳线处理）

司钻箱通信电缆各线芯是否连通和相间绝缘是否良好：___（若有断芯或者短路及时跳线处理）

2.7 空调相关检查（安装前）

空调内风机电机相间阻值：___（若不正常及时更换）

空调压缩机相间阻值：___（若不正常及时更换）

空调冷凝器是否脏堵：__（若脏堵及时用气管线做好清洁）

2.8 顶驱电控房相关检查（调试前）

房内急停按钮是否拍下：___（若拍下及时恢复）

DP 插头/中继器是否在正常位：____（处于本网络终端为ON 位，其余位OFF 位，若不正常及时恢复）

电缆接插件室主动力电缆插件颜色是否一致__：（若不一致及时恢复一致）

测量主电机线路相间阻值及对地绝缘：AB____BC____AC____对地___（若不正常缩小故障点分段检查线路直到排除）

测量液压站线路相间阻值及对地绝缘：AB____BC____AC____对地___（若不正常缩小故障点分段检查线路直到排除，线路包括电控房内相关线路、接线柱）

测量风机电机线路相间阻值及对地绝缘：AB____BC____AC____对地___（若不正常缩小故障点分段检查线路直到排除，线路包括电控房内相关线路、接线柱）

测量润滑泵线路相间阻值及对地绝缘：AB____BC____AC____对地___（若不正常缩小故障点分段检查线路直到排除，线路包括电控房内相关线路、接线柱）

测量电磁阀线路各阻值是否正常：____（若不正常缩小故障点分段检查线路直到排除，线路包括电控房内相关线路、接线柱）

2.9 顶驱司钻箱相关检查（调试前）

各手轮是否回零位：___（若手轮不在零位恢复零位）

急停按钮是否拍下：___（若急停拍下及时恢复）

上IBOP 是否在开位：___（若不在开位及时打到开位）

各其他按钮是否在中位：___（若其他按钮不在中位，恢复到中位）

3 结束语

经过以上分析总结，上述九大项的检查条目共同形成顶驱设备安装调试前的检查规范。现场工程师经过以上八大项检查项目的逐条检查、核对和整改后，顶驱设备在安装调试期间可能出现的故障将极大减少，这也将最大程度上把顶驱后续生产的时效推向一个更高的水平。