轉盤進泥漿的原因分析及預防

方永春，陳湘陵，成小強

（西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆克拉瑪依 834009）

0 引言

轉盤是石油旋轉鉆井的關鍵設備，是鉆機的三大工作機之一。轉盤工作在較為惡劣的環境中，不僅承受嚴重的振動、沖擊等交變重載荷，而且工作在泥漿飛濺，油水污染環境中，為防止鉆井泥漿和沖洗鉆臺的污水進入轉盤，設計制造時已采取特殊密封方式，但從修理解體轉盤時發現部分轉盤內進泥漿嚴重，污染轉盤潤滑油，造成軸承、齒輪等轉盤核心部件早期壞損。由于泥漿、污水等進入轉盤不僅縮短轉盤的使用壽命，增加了轉盤修理費用，而且影響正常鉆井生產，阻礙鉆井提速、提效工作，找出轉盤進泥漿的原因，并制定和采取有效的預防措施確保鉆井生產快捷、高效是非常必要的。

1 轉盤結構及進泥漿原因分析

1.1 轉盤結構特點分析

轉盤主要由負荷軸承、防跳軸承、輸入軸總成、錐齒輪副、水平軸密封、上蓋、殼體、轉臺、方瓦和鎖緊裝置等零部件組成。為適應泥漿飛濺的工作環境，防止鉆井泥漿及污物進入轉臺污染轉盤潤滑油，損壞軸承和齒輪，同時阻止轉盤池內油濺出轉盤，在轉臺上部加工有迷宮槽，裝配后與底座的迷宮槽組成兩道迷宮密封（圖1），同時水平輸入軸與軸承端蓋之間的動密封采用彈簧密封圈的U形骨架盤根密封，其余靜止密封均采用O形密封圈密封。通過以上密封措施可以保證外界泥漿及污水無法進入轉盤內部，確保轉盤運行正常、工作可靠。

1.2 轉盤進泥漿原因分析

從轉盤密封結構可以看出，泥漿進入轉盤內腔只有一個通道，即轉盤上部密封部位（迷宮密封），正常情況下泥漿進不到轉盤內，只有在泥漿積液液面高于密封部位（迷宮）后才能夠進入轉盤內。一般情況下，由于轉盤安裝在轉盤大梁上，轉盤殼體四角為不封底的空腔，在鉆井作業中，起下鉆和接單根時，鉆具從井下帶出的泥漿噴灑、流淌到轉盤面上，通過轉盤殼體的空腔排出，包括清洗鉆臺表面的水均不會進入轉盤。導致泥漿積滿液面高于密封部位是由于在提下鉆及接單根作業時，部分泥漿從轉盤上部密封部位（迷宮）外側沿著外殼內側流下排出，由于提下鉆及接單根作業都是間斷性，而從此部位經過的泥漿量較少，所以泥漿容易凍結或干凅在底部存留堆積，轉盤外殼已粘滿干泥：尤其在冬季施工中，泥漿凍結將轉盤外殼空間堆滿，夏季也會因接單根間隔時間長，殘留的干泥漿逐漸堆積，轉盤外殼內側被凍結的泥漿或干泥漿堵住，造成泥漿不能正常排出，泥漿積液液面高于轉盤迷宮密封部位最終導致泥漿進入轉盤內現象。

圖1 轉臺與殼體密封結構

2 轉盤進泥漿危害

泥漿進入轉盤內，污染潤滑油，造成潤滑油變質，導致泥漿對轉盤內軸承、齒輪等具有相對轉動部件的摩擦面間形成的潤滑油膜無法有效起到減少摩擦、降低磨損的作用，同時泥漿中所含水分還將腐蝕轉盤內的軸承、齒輪，造成軸承、齒輪銹蝕的腐蝕磨損；泥漿內所含有細微的巖屑、鐵礦粉等顆粒，進入轉盤后將對轉動中的軸承及齒輪造成摩粒磨損；在轉盤重負荷運行過程中由于潤滑油變質，潤滑功能減弱，致使轉盤疲勞磨損和粘著磨損加劇，最終導致轉盤中核心部件齒輪和軸承運動副早期壞損，同時由于泥漿進入轉盤，潤滑油功能失效，致使轉盤中負荷軸承彈夾散架，滾動體點蝕磨損嚴重，錐齒輪間隙嚴重超標，無法進行正常鉆井生產。轉盤壞損更換不僅影響生產正常運行，而且大修費用昂貴，其中更換負荷軸承及扶正軸承3.6萬元，更換大小錐齒輪7.2萬元，僅更換上述部件費用已超過10萬元，嚴重阻礙實現鉆井生產安全、高速、高效的目標。

3 預防轉盤進泥漿的方案和措施

為方便檢查，在修理轉盤時在轉盤上蓋兩制動銷中間，開250 mm×200 mm觀察窗，同時在輸入軸對面上蓋對稱開孔兩個，孔徑80 mm×80 mm，平時用蓋板關閉窗孔，需檢查時只需打開蓋板即可檢查是否有泥漿干凅、凝結并可及時清理，避免由于泥漿干凅、凝結、堆積到轉盤迷宮密封后導致泥漿和污水進入泥漿，此方案不影響轉盤的強度和正常使用，又能方便高效、快捷檢查和清理堆積泥土。

同時在實施上述技術改造措施后修改原巡回檢查規定，要求在每趟提下鉆后，必須打開上蓋觀察孔，檢查泥漿是否有泥漿干凅、凝集堆積，并及時沖洗和清理，在每天白班檢查油位時，查看油是否變質，同時每月提取油樣進行檢測，通過檢測了解轉盤潤滑油的性能變化；監測污染以及油中磨損顆粒情況，獲取設備潤滑和磨損狀態；監測油品衰變及污染信息。在檢查中如發現油量不足，及時補充，如在檢測中發現油品超標，要立即更換污染超標潤滑油，更換潤滑油是，必須放凈超標潤滑油后，加入柴油空負荷用一擋低轉速間斷轉動清洗，每次1 min，轉動（2～3）次后放掉，再加入柴油同上，連續兩次后將柴油全部放完、排凈后加入足量潤滑油使用。

4 結束語

通過現場實施應用，證明預防轉盤進泥漿的方案從技術上是成功的，所實行的管理措施運行上是有效的。從近兩年回廠大修的轉盤解體情況看，基本杜絕了轉盤進泥漿引起的各類轉盤事故。預防方案、措施的實施不僅延長了轉盤使用壽命，節約了由于潤滑油污染而頻繁更換的成本，而且避免鉆井中更換轉盤影響正常生產的問題，為鉆井提速、提效提供根本保障，為鉆井企業創造了顯著的經濟、社會效益，對鉆井行業具有借鑒和推廣應用價值。