鉆井頂驅設備安裝調試前檢查規范

胡小波

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司頂驅技術分公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

頂部驅動鉆井裝置以其高效的鉆井效率、有效避免和處理井下復雜環境等得天獨厚的優勢在石油鉆井行業得到廣泛的應用。但隨著頂驅裝置使用時間的推移，老舊設備在經過拆卸、封存、長途運輸后的安裝調試時各種機電氣、液壓故障現象接踵而至，給頂驅設備的高效平穩運行和經濟效益帶來極大的挑戰。

經過多年從事設備管理所得到的運行數據統計，頂驅設備運轉時效損失有近半數時間都延誤在安裝調試工況上。在充分總結頂驅設備故障案例記錄以及現場故障維修的經驗方法的基礎上，著眼于頂驅設備安裝調試前的各項檢查維修工作，將頂驅設備使用前的預防性維護修理程序化，進而形成一套通用的、可復制的、可推廣的檢查規范。提出的這套技術規范，很好地解決頂驅設備使用多年后面臨的各種安裝調試問題，極大提高頂驅設備的生產運行時效。

1 頂驅設備安裝調試出現的典型故障分析

1.1 機械類故障

（1）導軌銷軸安裝故障：在安裝調試頂驅設備過程中，遇到最常見的機械故障是頂設備驅導軌銷軸連接問題，即銷軸和銷孔由于不匹配而造成裝入困難。這種問題的出現是由多方面原因造成的，有些是銷軸保養不當，造成鐵銹；或者由于上口井銷軸取出過程中造成銷軸端部砸堆而進入困難；再者就是由于導軌頭未保養，未做防腐措施而生銹或者存在大量沙土堆積。

處理措施：頂驅設備安裝拆卸后就對銷軸進行黃油涂抹，做好防腐，表面如有毛刺或者端部堆起時進行適當打磨，保證銷軸整體外徑不變。對于銷孔，要做好防腐、防水處理。

（2）反扭矩梁T 形板安裝故障：頂驅T 形板承載頂驅鉆進生產時的全部鉆井扭矩，而頂驅T 形板的固定完全依靠固定絲杠連接來承受扭矩，當絲杠未做防腐防塵處理時，將極大影響整個頂驅的安裝調試進度。

處理措施：拆卸后對T 形板固定絲杠和對應螺栓進行徹底防腐處理。

（3）剎車故障：剎車失效有主要兩個故障點：一是剎車油缸或者管線漏油，二是剎車片磨薄。

處理措施：打開剎車觀察窗，檢查剎車油缸、管線、剎車片、存在漏油的緊固漏油管線，剎車片磨損過度時及時更換。

1.2 電氣類故障

（1）主動力電纜故障：主動力電纜故障集中體現在每相的絕緣電阻值上，而主動力纜出現絕緣低于5 MΩ 的情況時，故障絕大多數情況出現在電纜插件上。

處理措施：對電纜或插件進行烘干處理，重新測量絕緣電阻值直到5 MΩ 以上。

（2）輔助電纜故障：輔助電纜包括綜合控制電纜和輔助動力電纜，當綜合控制電纜故障時，即存在斷芯或者短路時，就會出現液壓功能失效，或者誤動作；當輔助動力電纜故障時，就會發生輔助電機工作不正常甚至燒毀電機現象。

處理措施：檢查各電纜線芯連通情況和相間絕緣情況，出現斷芯提前做好跳線。

（3）電磁閥線圈失效故障：當頂驅本體長時間封存再啟動后，可能會因為線圈電阻值達不到工作阻值而發生上電燒毀情況。

處理措施：從本體接線箱處檢查電磁閥阻值（通常在60 Ω左右），發現過大或者過小時更換電磁閥或者修理電磁閥到接線箱線路。

（4）本體各檢測開關故障：當頂驅調試時經常發生風壓、油壓報警，而這些報警往往是因為檢測開關故障的原因而發生誤報。

處理措施：安裝前從接線箱檢查各開關的常態狀態，若邏輯不正確則調整或者更換[1]。

（5）主電機故障：由于長時間封存可能出現本體插件進水、進潮氣現象，進而影響電機的對地絕緣。

處理措施：安裝前檢查繞組對地絕緣情況，如果絕緣電阻值過低及時做烘干處理直到絕緣合格。

（6）風機電機故障：長時間封存后，風機電機可能出現旋轉卡頓現象，如果卡頓情況嚴重可能導致電機上電電流過大而燒毀的情況。

處理措施：拆開散熱導流罩，嘗試撥動轉子，如電機卡頓情況嚴重立即更換。

（7）輔助電機斷路器、接觸器故障：由于設備封存或者搬家，頂驅房內輔助電機控制斷路器、接觸器接線端子以及電機接線柱出現松動。若不及時恢復鎖緊斷路器、接觸器接線端子以及電機接線柱，到頂驅上電時極易燒毀電機或者電氣元件。

處理措施：上電前檢查電控房內輔助電機斷路器、接觸器接線端子以及電機接線柱，如有松動及時緊固。

（8）通信故障：通信故障的發生，可能存在的故障點有：CPU、變頻器通信板/模塊（西門子變頻器CPB2 板、CU320 模塊等），司鉆箱總線通信模塊（西門子PLC 模塊ET200M、IM153 等）、DP 插頭/中繼器、司鉆箱通信線等。對于這些故障點，安裝調試前就能進行初步檢查的有：DP 插頭/中繼器和司鉆箱通信線[2-3]。

處理措施：DP 插頭/中繼器處于本網絡終端的打成ON 位，處于網絡中間節點的打成OFF 位；司鉆箱通信線各線芯連通和絕緣狀態良好，如有問題及時修理。

（9）頂驅主軸啟動故障：在頂驅Profibus 通信正常運行的前提下，頂驅啟動故障可能存在的故障點有：急停按鈕按下、速度手輪未回零位、IBOP 處于關位，傳感器開關信息不滿足啟動條件等[4]。

處理措施：安裝前檢查司鉆箱和電控房急停按鈕、IBOP 位置，保證處于開位；速度手輪位置保證回零。

1.3 液壓故障

（1）電磁閥閥芯卡阻故障：電磁閥閥芯卡阻故障在頂驅長時間封存后，潮氣和沙塵侵入電磁閥閥芯后造成生銹或者閥芯卡阻情況，而在頂驅上電后出現液壓動作故障。

處理措施：嘗試手動移動電磁閥閥芯，如有閥芯卡阻現象，來回活動多次，直到卡阻現象消失。

（2）液壓系統動作過慢：液壓系統動作過慢情況出現時，可能的故障點有：液壓泵泵頭出口壓力不足、液壓油濾芯堵，執行機構內泄嚴重等。

處理措施：對于安裝調試前，能夠對液壓油濾芯進行檢查，如濾芯過臟則需更換濾芯[5]。

2 頂驅設備安裝調試前檢查規范

從以上頂驅設備的典型故障分析可以看出，當頂驅設備進行安裝調試前的檢查整改后，頂驅設備上電調試后的很多問題都可以得到有效遏制。而以上是從頂驅故障的數據統計和經驗積累角度對頂驅設備可能出現的故障進行預防性的檢查。當對現場每一個細節進行仔細的梳理后，結合上述對于頂驅裝置安裝調試時經常性出現的典型故障分析，最終可形成完備的頂驅安裝調試前檢查規范，指導頂驅設備的安全高效運行。規范的具體內容如下。

2.1 頂驅設備安裝調試前巡回檢查路線

頂驅安裝調試前的巡回檢查路線本著承前啟后、先部分后整體的原則，安裝調試前巡回檢查路線如圖1 所示。

圖1 安裝調試前巡回檢查路線

2.2 頂驅設備檔案相關信息（安裝前）

對于能夠更好的指導安裝調試工作的信息包含：油品更換時間、濾芯更換時間、IBOP 啟用時間。填寫如下信息（已放油請標注）：

液壓油啟用時間___：_齒輪油啟用時間：___

液壓油濾芯更換使用：____齒輪油濾芯更換時間___：

上IBOP 啟用時間___：_下IBOP 啟用時間：___

2.3 頂驅工具清單（安裝前）

頂驅工具齊全是順利安裝調試頂驅的前提，頂驅安裝調試需要準備的工具清單如下：

安裝導軌相關工具：___

安裝電纜插件相關工具：____

安裝電纜懸掛器/馬鞍子相關工具：____

跳線相關工具___：

電纜絕緣阻值測量相關工具：___

活動IBOP 工具：___

2.4 頂驅導軌檢查（安裝前）

導軌銷軸是否齊全：是/否

導軌銷軸是否完好光潔：是/否

導軌銷孔是否清潔無銹蝕：是/否

導軌安全銷是否齊全：是/否

導軌銷軸卡簧擋塊是否齊全：是/否

2.5 頂驅本體相關檢查（安裝前）

頂驅主電機插件對地絕緣值__：_（若小于5 MΩ 烘干處理直到合格）

風機電機是否卡阻__：（若卡阻嚴重更換）

各電磁閥固定螺栓是否完好：___（若有固定螺栓斷裂及時取出更換）

各電磁閥阻值是否正常：____（若不正常檢查相關線路，排除線路后更換電磁閥）

各電磁閥閥芯是否卡阻：___（若不正常檢查多次活動直到恢復正常）

各開關傳感器常態是否正常：____（若不正常調整恢復，若損壞及時更換）

各油路管線是否有松動漏油點__：（若有漏油緊固處理）

齒輪油液壓油濾芯是否臟堵：___（若濾芯臟堵或者使用期限到及時更換）

上IBOP 開關位置是否處于開位：___（若處在關位頂驅上電后第一時間打開）

下IBOP 開關位置是否處于開位：__（若處在關位手動打開）

2.6 頂驅電纜相關檢查（安裝前）

主動力電纜對地絕緣值：____（若小于5 MΩ 烘干處理直到合格）

輔助電纜各線芯是否連通和相間絕緣是否良好：___（若有斷芯或者短路及時跳線處理）

司鉆箱通信電纜各線芯是否連通和相間絕緣是否良好：___（若有斷芯或者短路及時跳線處理）

2.7 空調相關檢查（安裝前）

空調內風機電機相間阻值：___（若不正常及時更換）

空調壓縮機相間阻值：___（若不正常及時更換）

空調冷凝器是否臟堵：__（若臟堵及時用氣管線做好清潔）

2.8 頂驅電控房相關檢查（調試前）

房內急停按鈕是否拍下：___（若拍下及時恢復）

DP 插頭/中繼器是否在正常位：____（處于本網絡終端為ON 位，其余位OFF 位，若不正常及時恢復）

電纜接插件室主動力電纜插件顏色是否一致__：（若不一致及時恢復一致）

測量主電機線路相間阻值及對地絕緣：AB____BC____AC____對地___（若不正常縮小故障點分段檢查線路直到排除）

測量液壓站線路相間阻值及對地絕緣：AB____BC____AC____對地___（若不正常縮小故障點分段檢查線路直到排除，線路包括電控房內相關線路、接線柱）

測量風機電機線路相間阻值及對地絕緣：AB____BC____AC____對地___（若不正常縮小故障點分段檢查線路直到排除，線路包括電控房內相關線路、接線柱）

測量潤滑泵線路相間阻值及對地絕緣：AB____BC____AC____對地___（若不正常縮小故障點分段檢查線路直到排除，線路包括電控房內相關線路、接線柱）

測量電磁閥線路各阻值是否正常：____（若不正常縮小故障點分段檢查線路直到排除，線路包括電控房內相關線路、接線柱）

2.9 頂驅司鉆箱相關檢查（調試前）

各手輪是否回零位：___（若手輪不在零位恢復零位）

急停按鈕是否拍下：___（若急停拍下及時恢復）

上IBOP 是否在開位：___（若不在開位及時打到開位）

各其他按鈕是否在中位：___（若其他按鈕不在中位，恢復到中位）

3 結束語

經過以上分析總結，上述九大項的檢查條目共同形成頂驅設備安裝調試前的檢查規范。現場工程師經過以上八大項檢查項目的逐條檢查、核對和整改后，頂驅設備在安裝調試期間可能出現的故障將極大減少，這也將最大程度上把頂驅后續生產的時效推向一個更高的水平。