石油鉆機的可靠度與維修規(guī)則

吳 威

（大慶鉆探工程公司國際事業(yè)部，黑龍江大慶 163411）

0 引言

石油鉆機可靠度是實現(xiàn)設(shè)備檢修工作的主要因素，通過提高石油鉆機可靠度不僅可以制定出維修規(guī)則，同時也可以建立石油鉆機維修計劃。因此，應(yīng)針對石油鉆機可靠度與維修規(guī)則展開全面研究與分析，以此制定出石油鉆機維修規(guī)則，為提高石油鉆機可靠性與運行質(zhì)量起到幫助。

1 石油鉆機可靠度標(biāo)準(zhǔn)要求

1.1 石油鉆機智能化。

石油鉆機智能化是石油工程建設(shè)主要因素與基礎(chǔ)，截至目前并未實現(xiàn)真正意義上投入運行智能化石油鉆機，多是通過使用常規(guī)石油鉆機+智能組件構(gòu)成的智能石油鉆機。例如，智能斷路器、智能變壓器等。但因在智能化改造時采用數(shù)字化電子式互感器與光纖網(wǎng)絡(luò)，促使石油鉆機與保護(hù)等石油鉆機之間的數(shù)據(jù)交互方式實現(xiàn)了完全數(shù)字化。

1.2 定向鉆進(jìn)

在進(jìn)行定向鉆進(jìn)工序過程中，需要通過科學(xué)的方式制定出相應(yīng)技術(shù)方案，具體方案主要包括：

（1）嚴(yán)格確保回次沖孔，單回次鉆進(jìn)后活動鉆具沖孔，通過使用鉆具在孔洞內(nèi)形成的攪動作用來完成沖洗介質(zhì)與沖洗鉆孔的工作。

（2）需要嚴(yán)格把控單班進(jìn)尺，每班進(jìn)尺需要控制在42 m 以內(nèi)，從根本上降低因鉆渣累積而導(dǎo)致孔內(nèi)工況出現(xiàn)復(fù)雜的情況。

（3）需要定期進(jìn)行重新掃孔，因鉆孔的孔深與設(shè)計孔深之間會出現(xiàn)較大差異，這時就需要針對鉆孔進(jìn)行重新掃孔工作。

1.3 信息交互標(biāo)準(zhǔn)化

石油工程內(nèi)石油鉆機的數(shù)據(jù)通信都基于統(tǒng)一的IEC 61850規(guī)約。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)方式使得不同的設(shè)備廠家可以基于同一標(biāo)準(zhǔn)，不再需要考慮和其他設(shè)備的數(shù)據(jù)通信問題，簡化了石油鉆機的安裝、調(diào)試及檢修流程。從真正意義上實現(xiàn)石油鉆機即插即用，這一因素促使石油工程智能化改造后，各項工作開展更加方便快捷[1]。

2 石油鉆機應(yīng)用設(shè)備與維修模型

2.1 石油鉆機應(yīng)用設(shè)備

射孔工程質(zhì)量與水平井開采之間有著密不可分的關(guān)系，因此，為了可以更加順利實現(xiàn)對深層水平井的開采，就需要通過更加科學(xué)的方式對工程質(zhì)量進(jìn)行評價，同時也需要確保工程質(zhì)量。通常情況下深層水平井多級復(fù)合深穿透定向射孔技術(shù)的動力設(shè)備主要包括定向鉆機、泥漿泵等。其中定向鉆機可以選擇由中煤科工集團西安研究院研制的ZDY6000LD 型履帶式全液壓鉆機，該設(shè)備具有良好的自行式、低轉(zhuǎn)速、大扭矩等諸多特點。該鉆機參數(shù)主要包括：最大回轉(zhuǎn)扭矩6000 N·m、最大給進(jìn)壓力180 kN、最大起拔壓力180 kN、主軸傾角-10°～20°；泥漿泵主要可以選擇BW300/12B 型三缸臥式活塞泵。該設(shè)備定功率排量屬于可調(diào)機制，共計4 個擋位，分別對應(yīng)4 組排量與限定壓力，其最大排量300 L/min、最大限定壓力12 MPa。在進(jìn)行鉆進(jìn)工作過程中，可以通過采用快Ⅱ擋，排量194 L/min、限定壓力9 MPa。與此同時，深層水平井多級復(fù)合深穿透定向射孔技術(shù)使用的鉆孔鉆具主要包括鉆桿、鉆頭、螺桿鉆具等。一般情況下鉆桿為1.5 m長、Φ73 mm 外平鉆桿，3 m 長、Φ73 mm 統(tǒng)攬鉆桿與Φ73 mm無磁鉆桿，在鉆進(jìn)過程中會傳遞出回轉(zhuǎn)力、給進(jìn)力和起拔力等。Φ96 mmPDC 四翼鉆頭主要用于開孔回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)與后續(xù)的定位鉆進(jìn)工作，而Φ94/153 mmPDC 鉆頭與Φ153/193 mmPDC 鉆頭主要用于回轉(zhuǎn)擴孔工作。除此之外，一般情況下在施工過程中，所選擇的測量系統(tǒng)可以通過YHD1-1000 型測量系統(tǒng)來實現(xiàn)。該系統(tǒng)主要由防爆電腦、測量探管與數(shù)據(jù)線組合而成，同時該系統(tǒng)也是實現(xiàn)深層水平井多級復(fù)合深穿透定向射孔技術(shù)在深層水平井區(qū)中順利應(yīng)用的主要因素。YHD1-1000 型測量系統(tǒng)在實際運作過程中，可以測量與記錄相應(yīng)的評價參數(shù)，同時可以在顯示器中顯示出相應(yīng)的設(shè)計與實際巖性運行的軌跡。同時隨評價測量系統(tǒng)可以測量出探管在深層水平井中的具體位置，并計算深層水平井的巖性、油藏位置、巖性強度等參數(shù)，為后續(xù)的參數(shù)處理提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)[2]。

2.2 石油鉆機維修模型

石油鉆機設(shè)備主要是由12 個元件組合而成，主要包括轉(zhuǎn)盤、泵房、壓風(fēng)機、水龍頭、游溝、變速箱、井架、泥漿泵、天車、底座、絞車和鉆臺。當(dāng)石油鉆機元件可靠度下降時，就會導(dǎo)致石油鉆機整體系統(tǒng)可靠系數(shù)隨之下降，這時就需要針對石油鉆機展開維修。在石油工程中的石油鉆機經(jīng)過不斷完善與創(chuàng)新，并在這種基礎(chǔ)上展開持續(xù)革新，因此石油鉆機自身擁有較高的自動化性能。對于計算機依賴較大，而且這種設(shè)備自身還具有多種特點，例如，需要投入的人力、物力、財力較低，運行質(zhì)量較高和運行成本較低等。由于這種設(shè)備在石油工程中的應(yīng)用量較大，因此石油鉆機也兼具磨損較快、日常維護(hù)次數(shù)較多等特點。此外，石油鉆機在運用第一年時，并不需要更換零件，同時故障發(fā)生概率也較低。當(dāng)石油鉆機使用一年內(nèi)出現(xiàn)故障時，其主要原因在于安裝或生產(chǎn)方面[3]。假設(shè)一臺石油鉆機設(shè)備可以正常運行5 年，其零件更換模型見表1。

表1 不同年數(shù)下石油鉆機更換零件

3 石油鉆機維修規(guī)則

3.1 明確石油鉆機操作流程

如果要確保在石油工程中鉆機技術(shù)可以得到有效提高，就一定要針對石油鉆機操作流程制定相應(yīng)制度。

（1）需要培訓(xùn)操作石油鉆機相關(guān)人員，加強其對于石油鉆機操作水平，而且在對其展開培訓(xùn)過程中加強其自身綜合素養(yǎng)與職業(yè)責(zé)任感，只有不斷提高相關(guān)人員綜合素養(yǎng)，才能夠使其在操作石油鉆機時降低失誤概率。

（2）實際培訓(xùn)相關(guān)人員時，一定要制定較為規(guī)范且科學(xué)的機制，從而加強相關(guān)人員監(jiān)管力度，同時綜合石油工程施工實際狀況對其展開科學(xué)講解。

（3）還需要在施工現(xiàn)場構(gòu)建一個針對突發(fā)事件的有效處理流程制度，這樣即便在施工過程中出現(xiàn)較為嚴(yán)峻問題，相關(guān)人員也可以在第一時間明確自身工作職責(zé)，從而針對問題展開有效處理，提高機電設(shè)施實際效率，為我國社會經(jīng)濟整體發(fā)展起到一定程度推動作用[4]。

3.2 構(gòu)建安全管理完善體系

如果想在真正意義上降低石油鉆機異常問題概率，就一定要構(gòu)建安全管理方面完善體系，具體情況見表2。

表2 安全管理體系結(jié)構(gòu)

針對工程施工過程中經(jīng)常發(fā)生異常問題來構(gòu)建相關(guān)條例，使其能夠在施工過程中得到更好實踐。除此之外，針對石油鉆機維修工作需要展開嚴(yán)格監(jiān)督管理。在對石油鉆機展開安裝過程中，也需要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)安裝流程，發(fā)現(xiàn)石油鉆機存有異常問題時，一定要第一時間對其展開處理并將整個過程記錄下來，這樣在日后石油鉆機出現(xiàn)相似異常問題時，這些記錄就可以為石油鉆機維修工作起到一定幫助，從而為石油鉆機整體質(zhì)量提供保障基礎(chǔ)。

3.3 加強對相關(guān)人員專業(yè)培訓(xùn)

由于石油鉆機經(jīng)常會在運行過程中出現(xiàn)異常問題，而石油鉆機操作人員就是異常問題出現(xiàn)關(guān)鍵原因。因此，就需要加強相關(guān)人員專業(yè)培訓(xùn)，主要可以通過2 點開展。

（1）石油工程管理工作者，一定要深入了解所有工作人員自身安全意識，以及對專業(yè)技術(shù)掌握狀況。加強專業(yè)技術(shù)較差相關(guān)人員專業(yè)培訓(xùn)，確保所有上崗相關(guān)人員自身能夠熟練展開石油鉆機操作。

（2）可以在施工現(xiàn)場構(gòu)建激勵制度，從而使高級技術(shù)人員能夠?qū)⒆陨斫?jīng)驗與技能傳授下去，逐漸形成一種老帶新發(fā)展模式。這樣不僅可以減少石油鉆機操作時失誤概率，還可以確保石油鉆機穩(wěn)定運行[5]。

4 結(jié)束語

目前，在石油工程中石油鉆機實際應(yīng)用越發(fā)普遍，特別是在安裝階段時，通過較為先進(jìn)的技術(shù)確保石油鉆機穩(wěn)定運行，并以此提高石油工程在經(jīng)濟與社會方面的實際效益。因此，就需要相關(guān)人員充分掌握石油鉆機的性能與特點，并將其與日常工作中的操作經(jīng)驗相互結(jié)合，按照工程現(xiàn)場實際狀況，充分利用處理措施。這樣就可以在第一時間找到石油鉆機中運行異常問題的原因，從而在真正意義上確保石油鉆機的運行效率與質(zhì)量。