轉(zhuǎn)盤進(jìn)泥漿的原因分析及預(yù)防

方永春，陳湘陵，成小強(qiáng)

（西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆克拉瑪依 834009）

0 引言

轉(zhuǎn)盤是石油旋轉(zhuǎn)鉆井的關(guān)鍵設(shè)備，是鉆機(jī)的三大工作機(jī)之一。轉(zhuǎn)盤工作在較為惡劣的環(huán)境中，不僅承受嚴(yán)重的振動(dòng)、沖擊等交變重載荷，而且工作在泥漿飛濺，油水污染環(huán)境中，為防止鉆井泥漿和沖洗鉆臺(tái)的污水進(jìn)入轉(zhuǎn)盤，設(shè)計(jì)制造時(shí)已采取特殊密封方式，但從修理解體轉(zhuǎn)盤時(shí)發(fā)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)盤內(nèi)進(jìn)泥漿嚴(yán)重，污染轉(zhuǎn)盤潤(rùn)滑油，造成軸承、齒輪等轉(zhuǎn)盤核心部件早期壞損。由于泥漿、污水等進(jìn)入轉(zhuǎn)盤不僅縮短轉(zhuǎn)盤的使用壽命，增加了轉(zhuǎn)盤修理費(fèi)用，而且影響正常鉆井生產(chǎn)，阻礙鉆井提速、提效工作，找出轉(zhuǎn)盤進(jìn)泥漿的原因，并制定和采取有效的預(yù)防措施確保鉆井生產(chǎn)快捷、高效是非常必要的。

1 轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)及進(jìn)泥漿原因分析

1.1 轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

轉(zhuǎn)盤主要由負(fù)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(zhuǎn)臺(tái)、方瓦和鎖緊裝置等零部件組成。為適應(yīng)泥漿飛濺的工作環(huán)境，防止鉆井泥漿及污物進(jìn)入轉(zhuǎn)臺(tái)污染轉(zhuǎn)盤潤(rùn)滑油，損壞軸承和齒輪，同時(shí)阻止轉(zhuǎn)盤池內(nèi)油濺出轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)臺(tái)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(shí)水平輸入軸與軸承端蓋之間的動(dòng)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(jìn)入轉(zhuǎn)盤內(nèi)部，確保轉(zhuǎn)盤運(yùn)行正常、工作可靠。

1.2 轉(zhuǎn)盤進(jìn)泥漿原因分析

從轉(zhuǎn)盤密封結(jié)構(gòu)可以看出，泥漿進(jìn)入轉(zhuǎn)盤內(nèi)腔只有一個(gè)通道，即轉(zhuǎn)盤上部密封部位（迷宮密封），正常情況下泥漿進(jìn)不到轉(zhuǎn)盤內(nèi)，只有在泥漿積液液面高于密封部位（迷宮）后才能夠進(jìn)入轉(zhuǎn)盤內(nèi)。一般情況下，由于轉(zhuǎn)盤安裝在轉(zhuǎn)盤大梁上，轉(zhuǎn)盤殼體四角為不封底的空腔，在鉆井作業(yè)中，起下鉆和接單根時(shí)，鉆具從井下帶出的泥漿噴灑、流淌到轉(zhuǎn)盤面上，通過轉(zhuǎn)盤殼體的空腔排出，包括清洗鉆臺(tái)表面的水均不會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)盤。導(dǎo)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(yè)時(shí)，部分泥漿從轉(zhuǎn)盤上部密封部位（迷宮）外側(cè)沿著外殼內(nèi)側(cè)流下排出，由于提下鉆及接單根作業(yè)都是間斷性，而從此部位經(jīng)過的泥漿量較少，所以泥漿容易凍結(jié)或干凅在底部存留堆積，轉(zhuǎn)盤外殼已粘滿干泥：尤其在冬季施工中，泥漿凍結(jié)將轉(zhuǎn)盤外殼空間堆滿，夏季也會(huì)因接單根間隔時(shí)間長(zhǎng)，殘留的干泥漿逐漸堆積，轉(zhuǎn)盤外殼內(nèi)側(cè)被凍結(jié)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(zhuǎn)盤迷宮密封部位最終導(dǎo)致泥漿進(jìn)入轉(zhuǎn)盤內(nèi)現(xiàn)象。

圖1 轉(zhuǎn)臺(tái)與殼體密封結(jié)構(gòu)

2 轉(zhuǎn)盤進(jìn)泥漿危害

泥漿進(jìn)入轉(zhuǎn)盤內(nèi)，污染潤(rùn)滑油，造成潤(rùn)滑油變質(zhì)，導(dǎo)致泥漿對(duì)轉(zhuǎn)盤內(nèi)軸承、齒輪等具有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的摩擦面間形成的潤(rùn)滑油膜無法有效起到減少摩擦、降低磨損的作用，同時(shí)泥漿中所含水分還將腐蝕轉(zhuǎn)盤內(nèi)的軸承、齒輪，造成軸承、齒輪銹蝕的腐蝕磨損；泥漿內(nèi)所含有細(xì)微的巖屑、鐵礦粉等顆粒，進(jìn)入轉(zhuǎn)盤后將對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中的軸承及齒輪造成摩粒磨損；在轉(zhuǎn)盤重負(fù)荷運(yùn)行過程中由于潤(rùn)滑油變質(zhì)，潤(rùn)滑功能減弱，致使轉(zhuǎn)盤疲勞磨損和粘著磨損加劇，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤中核心部件齒輪和軸承運(yùn)動(dòng)副早期壞損，同時(shí)由于泥漿進(jìn)入轉(zhuǎn)盤，潤(rùn)滑油功能失效，致使轉(zhuǎn)盤中負(fù)荷軸承彈夾散架，滾動(dòng)體點(diǎn)蝕磨損嚴(yán)重，錐齒輪間隙嚴(yán)重超標(biāo)，無法進(jìn)行正常鉆井生產(chǎn)。轉(zhuǎn)盤壞損更換不僅影響生產(chǎn)正常運(yùn)行，而且大修費(fèi)用昂貴，其中更換負(fù)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(fèi)用已超過10 萬元，嚴(yán)重阻礙實(shí)現(xiàn)鉆井生產(chǎn)安全、高速、高效的目標(biāo)。

3 預(yù)防轉(zhuǎn)盤進(jìn)泥漿的方案和措施

為方便檢查，在修理轉(zhuǎn)盤時(shí)在轉(zhuǎn)盤上蓋兩制動(dòng)銷中間，開250 mm×200 mm 觀察窗，同時(shí)在輸入軸對(duì)面上蓋對(duì)稱開孔兩個(gè)，孔徑80 mm×80 mm，平時(shí)用蓋板關(guān)閉窗孔，需檢查時(shí)只需打開蓋板即可檢查是否有泥漿干凅、凝結(jié)并可及時(shí)清理，避免由于泥漿干凅、凝結(jié)、堆積到轉(zhuǎn)盤迷宮密封后導(dǎo)致泥漿和污水進(jìn)入泥漿，此方案不影響轉(zhuǎn)盤的強(qiáng)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(shí)在實(shí)施上述技術(shù)改造措施后修改原巡回檢查規(guī)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(shí)沖洗和清理，在每天白班檢查油位時(shí)，查看油是否變質(zhì)，同時(shí)每月提取油樣進(jìn)行檢測(cè)，通過檢測(cè)了解轉(zhuǎn)盤潤(rùn)滑油的性能變化；監(jiān)測(cè)污染以及油中磨損顆粒情況，獲取設(shè)備潤(rùn)滑和磨損狀態(tài)；監(jiān)測(cè)油品衰變及污染信息。在檢查中如發(fā)現(xiàn)油量不足，及時(shí)補(bǔ)充，如在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)油品超標(biāo)，要立即更換污染超標(biāo)潤(rùn)滑油，更換潤(rùn)滑油是，必須放凈超標(biāo)潤(rùn)滑油后，加入柴油空負(fù)荷用一擋低轉(zhuǎn)速間斷轉(zhuǎn)動(dòng)清洗，每次1 min，轉(zhuǎn)動(dòng)（2～3）次后放掉，再加入柴油同上，連續(xù)兩次后將柴油全部放完、排凈后加入足量潤(rùn)滑油使用。

4 結(jié)束語

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施應(yīng)用，證明預(yù)防轉(zhuǎn)盤進(jìn)泥漿的方案從技術(shù)上是成功的，所實(shí)行的管理措施運(yùn)行上是有效的。從近兩年回廠大修的轉(zhuǎn)盤解體情況看，基本杜絕了轉(zhuǎn)盤進(jìn)泥漿引起的各類轉(zhuǎn)盤事故。預(yù)防方案、措施的實(shí)施不僅延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)盤使用壽命，節(jié)約了由于潤(rùn)滑油污染而頻繁更換的成本，而且避免鉆井中更換轉(zhuǎn)盤影響正常生產(chǎn)的問題，為鉆井提速、提效提供根本保障，為鉆井企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，對(duì)鉆井行業(yè)具有借鑒和推廣應(yīng)用價(jià)值。