石油鉆井機械常見故障分析及保養策略

周密 韓家員 翟學偉 胡興峰

摘要：隨著石油產業的快速發展，石油鉆井機械應用得越來越廣泛。石油鉆井機械正常穩定運轉對石油開采有著重要的影響。本文首先分析了石油鉆井機械常見的故障及原因，并有針對性地提出了日常保養維護的策略，以確保石油鉆井機械的正常運行，保證石油開采工程的順利進行。

關鍵詞：石油鉆井；機械；故障；原因；保養

引言

石油化工是關系到國計民生的重要產業，我國的經濟騰飛也與石油化工行業的發展有著密切聯系。鉆井機械又是石油化工行業至關重要的開采設備，因此，鉆井機械能否保持穩定和高效，將是保持石油化工行業健康、持續發展的第一要素。石油開采通常在氣候惡劣的野外進行，具有周期長、工作強度大的特點，再加上國內大部分鉆井機械自動化程度與國際先進水平還存在一定差距。因而，在自然因素和設備因素雙重影響下，鉆井機械設備在開采作業時的故障率較高，一定程度上阻礙了我國石油化工行業的發展。

1.石油鉆井機械常見故障分析

鉆井機械常出現下列故障：①鉆井機械是大型設備，常常會在儲存、運輸或鉆井作業時，機械表面受到外力作用而出現開裂和壓痕等損壞性故障；②鉆井設備在進行鉆探作業時，容易受到如劇烈震動等外部環境因素干擾，而發生故障；③除了外部因素干擾，鉆井機械也時常受到來自設備內部的不穩定因素干擾，重型設備都是以液壓來完成機械力傳送，介質液滲漏是造成鉆井機械故障的重要原因；④由于氣候因素造成的鉆井機械發生過渡磨損，機械精密度下降，導致設備發生故障；⑤鉆井設備是由多個部件組成，結構復雜，假如某一部分出現功能下降情況會直接造成整機故障。

2.石油鉆井機械常見故障的原因

筆者通過總結多年的工作經驗發現，造成鉆井機械故障率偏高的主要原因有以下三點：①零配件過渡磨損。由于我國石油開采行業的管理模式較為粗放，機械操作人員對鉆井機械設備的零部件磨損不夠重視。要改變這種局面必須從提高企業管理效率和機械維護人員素質兩方面著手，首先是企業要制定詳細的設備操作和維護規范；其次，機械維護人員要熟知鉆井機械的設計結構，并對原材料的品質進行仔細檢查。②鉆井機械潤滑不達標。潤滑油的存在從四個方面提高了機械設備的運行效率，降低了故障率：第一，減小機械內部各零部件的磨損；第二，減緩外界雜質進入鉆井機械內部；第三，維持鉆井機械內部溫度，避免過度摩擦導致的高溫；第四，維持各零部件之間的間距。③鉆井機械操作人員操作不當。在野外鉆井作業時，常常由于操作人員的操作失誤，而造成鉆井承受荷載波動較大，導致鉆井機械所受負荷接近甚至超過極限值而出現故障。這就要求操作人員必須不斷提高自身素質，加強責任心，并充分掌握鉆井設備的工作原理。

3.石油鉆井機械日常保養維護策略

石油鉆井機械屬于重型設備，維修成本較高，而且耗費時間長，如發生故障，會嚴重干擾野外作業的工程進度。因此，石油開采企業應該以日常維護為主，定期檢修，排查造成設備故障的隱患。目前，主流的故障排查技術和養護方式主要有：

3.1模糊識別診斷技術與共振解調診斷技術

在石油開采中，常用的故障排查方法是共振解調診斷技術，此種技術的原理是基于鉆井泵軸的轉動都在固定的頻率范圍，該項技術能很好地探測和計算鉆井泵軸的故障頻率。因此，該項技術可以排查出許多造成鉆井泵軸故障的潛在因素。但在實際操作中，特別是野外作業時，外界環境惡劣、振源多、噪聲大以及每根軸承的尺寸存在一定差異，共振解調診斷技術的準確性往往無法保證。因此，工程人員通常將模糊識別技術與之配合使用，來識別鉆井泵軸的故障頻率，有效加強了對故障頻率的識別能力，技術人員再對應故障頻率來排除故障源，從而保證整臺設備的良性運行。

3.2以神經網絡為主的旋轉機械故障診斷技術

目前，國際上最先進的鉆井設備故障診斷技術是將神經網絡和振動頻率結合的旋轉機械故障診斷技術。該項技術十分先進，不僅能大大提高設備故障的診斷精度，還能清晰顯示出明確的網絡數目和隱層。通過這項技術開發和應用，系統開發人員搜集相關數據，建立起一套先進的智能故障診斷系統。此系統基于知識子塊理論，集合了信息查詢、網絡咨詢、數據庫管理等功能，極大地豐富了對鉆井機械設備的診斷方式。此項技術的開發和相關系統的建立，將極大地改善當前鉆井機械故障診斷的難題。

3.3鉆井機械日常保養策略

隨著科技的進步，故障診斷技術飛速發展。但操作鉆井機械、使用診斷技術的始終是人。只有提升企業管理水平，增強職工道德水平和業務素質，才能充分發揮出先進技術的優勢。因此，企業不可忽視對于工作人員的日常管理工作，要求操作人員務必做到以下幾點：①做好鉆井機械設備的日常維護和保養工作，定期進行故障排查，發現小問題及時處理；②做好機械設備的養護工作，以應對野外作業環境惡劣；③加強鉆井設備故障診斷小組的道德修養和責任心對保證鉆井機械的長期穩定運行也有著關鍵作用，只有對企業具有認同感的員工才能在診斷時認真、負責地完成每項診斷任務；④不斷提升故障診斷人員的業務水平。可以采取老員工帶新員工的辦法，讓新員工在實踐中學習診斷技術，除此之外，企業要定期開展專業的診斷技術培訓，讓所有員工都不斷更新對診斷技術的認識，及時掌握最新的技術動態。

4.小結

石油是國家最重要的戰略資源，石油開采事業關系到國家命脈。石油鉆井機械是石油開采最重要的設備，始終保持其高效、穩定運轉直接決定石油開采工程能否順利進行。因此，對于石油機械的故障分析和日常養護工作是石油開采事業的重中之重，只有努力提升故障診斷人員的業務素質，輔以最科學合理的診斷技術，才能真正確保石油化工行業的持續發展。

參考文獻：

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