石油钻井设备修理中工艺和设备变更管理规范探讨

赵军岐 陈宁生 徐天宁 裴勇毅

（长庆钻井总公司，西安 710018）

工艺上的优化和设备上的变更管理，适用于所有工艺技术及设备控制。但是，它所涉及的工艺参数、设备等不可超过现有的设计范围。为了解决现有工艺或是设备在改造过程中出现无法控制的风险问题，同时减少影响，不对设计或是工艺参数进行改变，可在现有设计许可的范围内进行微调。

石油钻井设备修理中经常会遇到一些意想不到的问题。例如：一些钻井关键设备随着使用年限的增加出现零部件损坏，但市场上零部件制造企业已经停产；设备的一些气路、油路长期使用导致损坏；生产条件改变、员工更换、流程改造、新工艺应用、设备更新等。这涉及对变更管理的控制，一是控制工艺、设备变更过程中的风险，二是规范工艺、设备变更管理流程，三是确保变更前、过程中和变更后符合健康安全环境（Health Safety Environment，HSE）运行控制标准，四是防范变更引发事故[1]。

1 石油钻井设备故障概述

石油钻探机可构建诸多系统，如旋转系统、传动系统、驱动系统等。实际运用时，无论哪种系统都可能出现问题，因此需要做好维修和保养工作，确保系统的合理使用，以充分发挥系统作用，实现系统的合理、稳定、安全运作。这对于减少成本支出、提高生产效率、提升工程质量、防止其他事故的发生等具有重要意义。因此，需要深入了解石油钻探机械在使用与维护过程中出现的问题，认真总结经验教训，制定更好的维修与养护方法，以便更好地恢复原始机器的功能，提升钻井装备的品质与工作效率[2]。

1.1 常见故障

一般情况下，石油钻井机械在工作中会发生机械类故障、性能类故障、失调类故障、松脱类故障、渗漏和堵塞类故障、退化类故障等。其中，机械类故障如开裂、断裂、变形、烧蚀、龟裂、点蚀、压痕及拉伤等，性能类故障如机械性能下降和失去功能等，失调类故障如间隙失调、行程失调以及压力失调等，松脱类故障如剥落、松动等，渗漏和堵塞类故障如漏气、漏水以及渗油等，退化类故障如剥落、老化、磨损和劣化等。

1.2 故障不良影响

石油钻井设备是油气钻探作业的关键设备，如果失效将会造成严重后果。第一，对于一些不易被察觉的故障，虽然不会立刻造成负面影响，但是没有引起重视将会造成更大的破坏，乃至毁灭性的破坏。第二，影响人身安全，一旦出现问题不能解决，很容易发生连锁反应，对人身和财产造成危害。第三，危害环境，机械发生故障后有可能造成石油泄漏，危害周围的自然环境，且违反了有关环境法规。第四，严重影响产品的工作性质，钻井设备一旦出现问题，会影响产品质量、生产效率、运行成本、售后服务和维护成本[3]。

2 石油钻井设备修理中工艺和设备变更管理规范

在石油钻井设备修理中主要存在以下问题需要规范工艺和进行设备变更管理。

2.1 同类替换

同理替换指符合原设计规格的更换。在石油钻井设备修理中应用最多的就是同类替换，如设备上轴承损坏更换同型号的轴承。经常损毁的部件有密封件油封、橡胶件、链轮、泥浆泵十字头导板、链条以及气路元件等。为保证设备原设计不变，必须安装同尺寸、同压力、同使用功能的部件。图1为损坏的轴承，图2为更换的同型号轴承

图1 损坏的轴承

图2 更换的同型号轴承

2.2 微小变更

微小变更指影响较小，不造成任何工艺参数、设计参数等的改变，但又不是同类替换的变更，即在现有设计范围内的改变，如法兰更换、阀门更换、同一厂家不同批次设备的更换等。在设备修理中由于供货商厂家的变化，或产品设计的改变，或在抢修中没有原先的配件只能从相近的产品中选择一款和原部件使用功能相同又不产生任何安全、环境等影响的部件，如图3和图4所示的普通阀门更换为钢丝扣球阀。

图3 普通阀门

图4 钢丝扣球阀

2.3 一般变更

一般变更影响较小，不涉及工艺技术的改变或设施功能的变化，但操作程序发生了变化。一般变更在设备修理中经常遇到，如一些钻井设备在搬家运输中损坏，或在使用年限已久功能老化，无法修复且生产厂家已经转型不生产该部件，但是去掉该部件设备将无法正常运行。为了恢复设备的原有功能，用其他一些部件恢复设备的原有使用性能，但是更换一些部件后设备的操作规程和使用要求发生了相应变化。因此，这种情况需要做好新操作规程的制定、人员的培训，更重要的是要根据变更对安全健康和环境的影响，确认是否需要进行工艺危害分析，要确保变更实施中各项风险受控且安全健康。这个过程中，需要考虑工艺设备、原材料、操作、环境的变更对健康、安全的影响，需要考虑气体、废液、废弃物排放的变化，需要考虑对人员、环境的影响[4]。

2011年，长庆钻井总公司在修理一台JC-32绞车时，由于使用年限已久，部分气路管线老化破损，现有修理能力无法恢复原有的气路管线。但是，绞车原有的气路管线中有不用的卸扣矛头管线。为了恢复绞车的原有功能，修理中将转盘离合气路接到卸扣矛头管线上。这样既不影响使用，也不改变原有操作规程。但是，该设备送到井队后，井队为了操作方便，将气路操作台下的气路管线进行了互倒。这样原有气路发生了改变，设备启动前又没有进行启动前的安全检查，误操作后造成人员伤害事故。可见，修理中一定要做好工艺和设备变更管理，在变更后将变更结果告知井队，按照变更后的操作规程正确进行操作，否则有可能造成人员和设备事故。标准气路操作台和井队实际操作台，分别如图5和图6所示。

图5 标准气路操作台

图6 井队实际操作台

2.4 重大变更

重大变更指影响较大，涉及工艺技术的改变、设施功能的变化以及重要工艺控制参数的变更（如钻机转盘驱动方式、内燃机燃料种类的改变）。在实施重大变更时，变更需考虑对安全健康和环境的影响，确认是否需要工艺危害分析。安全健康方面，需考虑工艺设备、原材料、操作、环境的变更对健康、安全的影响。环境方面，需考虑气体、废液、废弃物排放的变化，以及对人员、环境的影响。要严格按照变更审批确定的内容和范围实施，并对变更过程实施跟踪。涉及作业许可，应按照《作业许可管理规范》要求办理作业许可。涉及启动前安全检查，应执行《启动前安全检查管理规范》。确保变更涉及的所有工艺安全相关资料及操作规程都按《工艺安全信息管理规范》得到审查、修改或更新。变更的工艺、设备运行前应对影响或涉及的相关人员进行培训或沟通。变更涉及的人员包括变更所在区域的人员、变更管理涉及的人员、相关的直线组织管理人员、承包商、供应商人员、外来人员、相邻装置（单位）或社区人员、其他相关人员[5]。

3 石油钻井机械设备养护及维修建议

3.1 强化维护体系的建设

要保证设备服役期间长期、高效、可靠运转，需要强化对设备的管理，健全各种维护体系，不断提升维护工作的规范性和完整性。首先，制定和健全仪器操作规则，强化仪器的使用。其次，提高员工对装备的维护意识，选出一批有一定工作经验和责任感的高素质专业人士负责各种设备的维护管理。再次，建立健全装备维护机制，记录机械存在的各种问题，以便后续查询和改进。最后，建立健全各种监督体系，保证其有效执行，并运用定量指标对其进行评价。

3.2 严格管理维护工作的各个环节

一般条件下，设备的修理、维护、使用等相互联系相互制约。机器在运行后期，不可避免会产生一些失效现象。维修工作是否到位，直接关系设备故障的出现几率、时间及后果等。因此，必须加强对仪器的日常维护，并严格遵守各种维护制度。管理者要根据各种设备的使用维护指南，制订具体的维护维护方案。相关主管要在保证企业正常运行的前提下，给设备提供充足的维护时间，并及时对维护工作进行督导和指导。

4 结语

设备变更在日常生产工作中无处不在，无论是同类替换、微小变更还是一般变更或重大变更，均需要在变更前按照流程做好设备变更管理中的风险评估，并制定切实可行的措施，在变更后做好跟踪验证，有效防止和减少事故发生，延长设备的使用寿命，保障其安全稳定运行。