基于全生命周期的钻井顶驱设备变更管理实践研究

胡小波

（中国石油集团长城钻探顶驱技术分公司，辽宁 盘锦 124010）

随着国内石油钻井大位移水平井、侧钻井的大范围应用以及深层页岩气、致密气等复杂井的大面积开发，钻井顶部装置以其钻井效率高、优化处理井下复杂问题、减轻钻井工人工作强度、提高自动化水平等多方面的突出优点，成为当今提升钻井作业效率的首选装备。由于顶驱设备是集机、电、液等先进科技于一身，发生故障后的维修成本是极其高昂的。因此，如何有效地保证设备高效运行，最大限度减少设备的维修时间，就成为了顶驱设备管理中的最终目标。随着管理工作的深入，本文从设备全生命周期为视角出发，总结了一种针对设备变更阶段的管理实践方法。通过设备变更管理方法的研究，针对性地突破了顶驱设备在管理中的难点和薄弱环节，达到了运用设备管理的手段最大程度提高顶驱设备的运行时效。

1 顶驱设备的变更管理简介

在传统意义上的设备管理层面，通常将设备管理的内容划分为以设备档案和运行报表为基础的资料类管理、设备使用的巡回检查和维保管理、设备升级改造和维修技术的技术管理以及维保设备所需的物料配件管理等几大类。这种传统的设备管理方法在记录设备的运行状态数据、设备修理技术储备和物料储备等方面能够得到有效设备数据和资料方面的继承，但其本质上割裂了保障设备运行时所固有的内在关联性。顶驱设备的绝大多数运行故障都发生在设备状态变化、作业地变化、工况变化等方面变化的变更阶段，而此时正是顶驱设备管理的薄弱阶段。本文通过分析顶驱的重要状态变化节点，总结出在各个节点时所需做的变更管理方法。而变更管理的实践，则有效弥补了常规设备管理存在的漏洞。

2 顶驱设备的变更管理实践

2.1 顶驱设备的主要变更管理节点分析

从顶驱设备全生命周期视角看，主要涵盖设备出厂、顶驱运转、顶驱封存、顶驱修理直到顶驱报废等几大阶段。按照设备使用的运转周期，即可形成如图1所示的顶驱设备生命周期流程图。

从图1中可以看出，每个框图各自反映了顶驱设备所处的不同阶段，除运转期外，在阶段周期内设备的运行状态和工作环境不会发生太大变化，而从阶段周期进入下一个阶段周期期间，设备的工作环境、运行状态等都会发生显著变化，面对这种显著变化而施行针对性的变更管理。同时，由于设备运转期是顶驱设备运行的常态，在此阶段内，顶驱设备的运行受钻井工艺变化、特殊工况以及特殊天气等影响，因此在运转期阶段内部也存在着应对变化而实施的变更管理。因此就形成了图中箭头需要所标出的针对顶驱设备的7类变更管理，下面就各个变更管理的实践方法进行阐述。

图1 顶驱设备生命周期流程图

2.2 顶驱设备出厂的变更管理实践

设备出厂的接收是一个从无到有的过程，设备的变更管理重点涉及两方面的工作：即设备验收和设备档案的建立。对于设备的验收，务必做实以下几个方面的工作：（1）做好设备的功能性验收：对于设备技术性能指标，要无一纰漏进行测试检查，主要涉及：主轴的调速能力、主轴连续扭矩输出和峰值扭矩输出、刹车扭矩测试、主轴机械特性曲线是否与标称相符。对顶驱司钻箱操作功能进行逐一测试，保证各个开关旋钮功能正常。（2）液压系统完好性和功能测试：液压泵的正常启停、各个液压动作是否正常工作、液压动作的速度是否满足要求，液压系统有无任何漏油点等。（3）顶驱设备相关部件部位的外观完整性：顶驱本体各机械部位和运动部位无干涉；机械承载部位无裂纹、开焊或者加工缺陷；各部位螺栓及防松锁线齐全完好；顶驱电缆护套外皮无破损开胶、电缆接插件焊接良好；顶驱电控房外部门窗固定良好，活动自如；顶驱空调外机无刮碰且固定良好；房内电气元件及控制线路接触固定良好；房内应急设置配置齐全并功能完好；顶驱导轨无任何开焊、开裂或加工缺陷。（4）做好顶驱附属安装件的清点：安装附属件的齐全是顶驱正产投产的前提，顶驱天车支座耳板、导轨连接板、连接卸扣和销轴、导轨连接销轴、顶驱安装用钢丝绳、反扭矩梁总成及连接丝杠和压板、吊筐、吊环及吊卡等必须清点齐全。

此外，设备档案的建立，为后续顶驱设备使用和编排计划提供基础数据，务必做细做全。其中主要涉及以下方面的管理工作：①设备相关证件的收集整理：包括顶驱合格证、相关部件探伤合格证、API资质证书等。②建立相关技术性能档案：包括顶驱转速特性、输出扭矩范围、提升性能、液压系统参数、变频器型号、背钳夹持范围、顶驱电缆长度等。③建立随机出厂配件档案：包括顶驱吊装钢丝绳、背钳钳牙座的配备型号、冲管总成相关配件、吊环吊卡等附属件。

2.3 顶驱磨合期的变更管理实践

顶驱设备在投产初期，设备初次使用可能会暴露一些故障问题，而现场通常会有生产厂商技术人员在现场跟踪售后，设备启用的起始点与后续的稳定运行有着明显的区别，针对这种区别形成了顶驱设备启动磨合阶段的变更管理：（1）督促现场工程师加强跟踪设备的运行状态，有任何液压压力异常、机械异响、电气元件报警等异常状态，及时反馈给厂商技术人员处理，并记录在案。（2）及时对标检查新投产设备与旧型号设备的改进处，对于由于设备升级造成的维保变化，操作程序的变化，及时更新设备使用的操作规程。

2.4 设备运转期内的变更管理实践

顶驱设备投入使用后，就进入了设备运转期。设备运转期的日常管理主要涉及设备安全管理、日常维护保养、运行记录填写、故障处理以及备件的出入库管理等。而在设备的运转期内，同样会出现因为设备状态变化、钻井工艺过程变化或是季节气候的变化造成设备管理的重心发生改变，进而出现运转期内的变更管理。

对于钻井工艺过程发生变化的变更管理实践方法总结如下：（1）在表套钻井即将进入技套钻井的时间节点上，需要提前准备好技套钻井所需的顶驱保护接头、背钳钳牙座等钻具配套件，做好工序衔接。（2）处于水平井定向钻进阶段，使用顶驱进行钻具定位时，及时督促工程师加强对顶驱刹车系统的检查频次。（3）钻遇泥页岩等塑性地层时，顶驱扭矩摆动幅度大且有憋停风险，督促工程师加强制动单元散热情况的检查，同时强化钻井司钻对于反扭矩释放操作的培训。

对于顶驱处于特殊工况时必须严格执行的变更管理包括：（1）顶驱处于下套管工况时，工程师坐岗观察，坚决避免由于套管提升过快撞击顶驱本体液压系统。（2）钻井队进行倒大绳作业时，监督钻井司钻一方面保证顶驱上方固定牢固，另一方面顶驱下方接钻具防止设备遛钻。（3）固井侯凝时，坚决杜绝使用顶驱循环通道打水泥浆的违章操作，避免水泥对顶驱内防喷器旋塞密封造成腐蚀失效。

应对复杂天气时的顶驱变更管理实践重点抓住以下两点：（1）对于突遇大风天气，务必要求现场工程师钻台坐岗观察，保证顶驱游动电缆无刮碰挂断故障。（2）对于汛期或者大雨天气，及时提醒作业现场顶驱电控房垫高处理，严格执行巡检检查制度，电缆接插件处、接线箱处务必做好防水处理。

2.5 顶驱设备的封存变更管理阶段实践

当顶驱在施工完毕暂时无新生产任务时，顶驱就将进行封存期。做好顶驱设备的封存变更管理，是对顶驱在生产停歇期的有效保护手段，具体做法如下：（1）根据顶驱设备在拆卸后长期存放存在的薄弱环节按部件划分子类，针对薄弱处提出相应措施，形成顶驱封存标准操作。（2）将顶驱拆卸后涉及下次安装使用的附属件、安装件，逐一清单入库存放；（3）对于易受潮气雨雪接触而造成电气元件失效的部位，做好防水防潮处理。（4）对于长期存放易受雨水沙尘腐蚀的机械件、液压部件，做好防腐和包裹处理。（5）对于长途搬家期间易受刮碰损坏的部件，做好缓冲包裹保护，并做好固定。

2.6 顶驱设备维修变更管理实践

当顶驱设备在运转期间，如果出现无法在井场进行故障恢复时，就不得不选择返厂开展修理工作。在顶驱由运转期转入厂内维修阶段时，设备维修时的变更管理将需要把更多管理工作落实到故障的彻底修复上。其管理方法实践主要体现在：（1）对设备存在的故障点进行全面搜集，保证无遗留项。（2）充分了解后续设备调配计划，在修理周期和维修费用之间作出优化。（3）严格监督维修工序和工艺，保证设备维修质量，杜绝发生因修理不彻底而出现的返工情况。

2.7 设备由非生产状态转入运转前的变更管理

顶驱设备由非生产状态（包括第一次投产前、封存、修理出厂）转入运转状态的阶段中，设备的工作状态、工作环境、工艺要求等方面都发生了新的变化，为保证顶驱设备的顺利启动生产，总结出了针对该变化阶段的变更管理实践方法：（1）为顶驱设备准备齐全安装前所需的各项安装工具。（2）与钻井公司做好钻机与顶驱配套接口的信息对接工作（主要涉及顶驱天车支座的安装位置、井架的高度、井架反扭矩梁的形状以及井口中心距），保证顶驱设备与钻机的匹配。（3）做好顶驱钻具配套件的提前配备（包括对应扣型的保护接头、背钳牙座、背钳导向器以及吊卡）。（4）根据作业地气候天气等具体情况，确定顶驱设备所需的油品种类；空气湿度大的地区配备除湿机；风沙大的地区做好物资备件的防尘防腐处理。（5）根据钻井工艺要求，提前配备与井控、钻井液压力、钻井液类型等参数匹配的保护接头、内防喷工具、冲管等关键备件。

2.8 设备进入报废阶段的变更管理

经过设备状态、资产测算、设备存在的问题等多方面因素的评估后，设备认定报废处理后需要着重做好以下几点的变更管理：（1）对报废顶驱设备做好设备运行数据、设备故障数据、设备相关备件统计等方面的建档工作。（2）对报废顶驱设备可用零部件进行统计入库处理，充分发挥报废设备的剩余价值，达到“修旧利废”节约物料成本的目的。

3 结语

顶驱设备在钻井生产提速中发挥的重要作用使其备受青睐。也正是由于其所处的重要地位，顶驱设备的管理成为石油钻井设备管理人员的一大难题。本文提出的基于全生命周期的顶驱设备变更管理，是在传统常规设备管理的基础上，面对顶驱设备阶段变化的薄弱环节，进行有针对性的强化和落实，有效补充了顶驱设备在薄弱环节出现时的管理真空。在实际的生产实践中，取得了良好的应用价值。