石油鉆井頂驅設備的使用及維護分析

王加松，相軍峰

（中石油川慶鉆探厄瓜多爾分公司，四川 成都 610051）

社會的發展進步離不開能源消耗的支持，石油作為一種主要能源資源，每年的消耗都是不計其數的。我國作為發展中國家，對石油能源的需求更是巨大，國家每年都要從國外大量進口原油，同時加大國內的石油開采，用以滿足我國經濟發展需求。隨著石油消耗的提升，需要加大石油開采效率才能滿足消耗需求，鉆井頂驅設備是一種最為常用的石油開采設備，是當今世界石油鉆井的前沿技術與設備，是鉆井設備的三大技術成果之一。

石油的開采一般需要打豎井開采到地下2000m以下，才能進行石油開采，傳統的轉盤鉆井開采效率低下，同時對鉆采環境要求較高，作業能力很難滿足石油開采需求。鉆井頂驅設備在二十世紀末，相繼在美國、法國、挪威等國研發成功，其打破傳統轉盤鉆井的傳統觀念，實現了鉆井自動化，是鉆井設備發展史的重大突破，大幅提升了鉆井開采效率與作業能力，其通過井架上部空間直接旋轉鉆桿，沿專用導軌完成向下的開采工作。鉆井頂驅設備作為石油開采的主要設備，保障頂驅設備的正常運行，是提升石油開采效率的有效措施。故此，加強鉆井頂驅設備的維護與使用是必不可少的，只有在日常管理、使用、維護中做到有序進行，才能保障頂驅設備的使用時間與安全，進而保障石油開采的有序進行，提高石油開采效率較少成本投入，實現石油開采的可持續發展。

1 鉆井頂驅設備管理、維護的重要意義

石油的開采需要眾多開采設備，鉆井頂驅設備作為石油開采的主要設備，在日常管理中受到多方關注，但在實際石油開采中，需要對面多種惡劣環境、氣候等影響，尤其是在深海石油開采中，有時很難對頂驅設備進行有效管理，導致鉆井頂驅設備使用與維護中，存在諸多問題。一旦鉆井頂驅設備出現問題，意味著鉆井開采進入停工狀態，會延誤石油開采進度降低石油開采效率，在一些嚴重問題發生時，甚至會影響到開采工人的生命安全和國家財產。故此，在石油開采中，應加強鉆井頂驅設備的管理措施，降低頂驅設備的故障發生率，進而提升石油開采效率。

另外，行之有效的頂驅設備管理措施，可以提升頂驅設備的使用時間，即在同等成本投入下提升了石油企業效益，是提升石油企業競爭力的有效途徑。在鉆井頂驅設備的管理中，應采用專業人員對頂驅設備進行管理、維護，制定頂驅設備的使用規范與定期維護，在日常維護中及時發現問題解決問題，有效排除頂驅設備的使用安全隱患，從而提升頂驅設備的使用時間與效率，進而實現石油企業的利益最大化，為我國經濟發展提供充足的能源儲備。

2 石油鉆井頂驅設備的使用

石油鉆井頂驅設備的出現，改變傳統轉盤鉆井的石油開采模式，實現了石油鉆井自動化的發展。鉆井頂驅設備利用井架的上部空間，直接旋轉鉆柱沿著專用軌道向下送進，完成了鉆柱旋轉鉆進、換磚鉆井液、接單根、倒劃眼等鉆井操作，是石油鉆井設備發展的重大突破。

2.1 鉆井頂驅設備的特點及優勢

與傳統轉盤式鉆井相比，頂驅鉆井設備具有較高的自動化性能，減少施工人員的工作難度、工作強度與操作難度，提升了石油開采的安全性，同時頂驅鉆井采用井架上部空間旋轉鉆柱向下送進的方法，減少了施工建設周期。另外，頂驅鉆井系統的特殊結構，減少了鉆柱與巖層的接觸，有效降低了鉆柱與巖層的摩擦力產生，大幅減少鉆柱被卡事件的出現，提升了鉆井效率與安全性，在相同成本的情況下，提升了石油企業利益。

2.2 鉆井頂驅系統的組成與使用

鉆井頂驅系統的組成包括鉆井馬達、大管子上卸裝置、導向滑車總成、水龍頭總成、動力控制系統、平衡系統及輔助設備等，共同組成頂驅系統。

鉆井頂驅系統的使用。鉆井馬達給鉆柱提供動力，帶動鉆頭向下送進，是整個頂驅系統的動力來源，由于石油是一種可燃礦物質，為了避免摩擦起火，需要在鉆井馬達上加裝高壓鼓風裝置，在導軌內部形成強力通風系統，避免產生燃燒火花造成危險事故。必要時，可加裝閉環冷卻系統，降低傳輸軌道內溫度，避免安全事故的產生。輔助系統是輔助頂驅系統安全、穩定運行的輔助系統。平衡系統是為了避免鉆井在上卸扣時，對轉桿絲扣產生影響從而損壞轉桿絲扣。導向滑車總成由支撐鉆井馬達構件、導向滑車構件及附件共同組成。

2.3 鉆井頂驅設備的發展方向

目前全球的鉆井頂驅設備，尚處于半自動化狀態，部分操作仍需人為操作，需要進一步頂驅系統的自動化度。另外，目前使用的鉆井頂驅設備自身過重，對承重軸的要求較高，在長時間的工作中很容易造成承重軸過載損壞，需要進一步改進，較少頂驅設備的自重加減少設備損耗，提升頂驅設備的使用效率。

3 鉆井頂驅設備的常見問題分析及后果

3.1 鉆井頂驅設備的常見問題分析

石油開采是一項長期工作，需要頂驅設備不停歇的持續工作，在長時間的工作條件下，頂驅設備最為常見的問題就是，設備磨損、管道堵塞及零件松動等。由于鉆井頂驅設備的特殊性，其架設位置與油田井相對較遠，這就導致石油企業對油田井的監管相對薄弱，較為容易出現一些故障問題，而一點油田井發生故障就會對頂驅設備的運行產生影響，導致石油開采停止運行。對油田井的故障問題分析發現，這些問題的產生都是可以避免的，但由于忽視油田井的管理措施，導致油田井發生故障問題。故此，在加強鉆井頂驅設備管理的同時，也要加強對油田井的管理、維護措施。

3.2 鉆井頂驅設備故障后果

鉆井頂驅設備是石油鉆井開采的主要設備，一旦頂驅設備意味著石油開采需要定制作業，會嚴重影響石油開采進度，降低石油開采效率，影響石油企業的經濟利益。部分頂驅設備故障問題，不會影響整個石油開采的進度，但需要石油企業投入設備維修人力與物力，同樣會增加石油開采企業的經濟利益。這種故障問題雖不會影響石油開采進度，但隨著頂驅設備的長時間運行，會不可預知的產生多種安全隱患，故此，在發現這種小故障時，也應盡快維修。石油開采是一項復雜繁瑣的開采工作，一旦發生原油泄漏會對周圍環境造成不可估量的影響，鉆井設備作為石油開采的主要工序，應加強鉆井設備的管理措施，避免發生原油泄漏問題，促進石油開采行業的可持續發展。

4 鉆井頂驅設備的使用、維護現狀分析

4.1 管理制度不完善

石油開采是一項高技術水平工作，需要應用到多種高精度石油開采設備，在石油開采工作中，需要技術工人按照嚴格按照鉆井設備的操作規范進行操作，這樣才能確保鉆井設備有序運行。就我國目前石油企業的石油開采管理現狀來看，雖然在總體管理上相對嚴格，但在一些專業設備上的使用與維護上相對不足。以最為常用鉆井頂驅設備來說，在其日常操作與維護管理上明顯缺乏完善的管理制度，對于員工的日常操作規范，并沒有相對的獎罰措施，導致施工人員缺乏責任心，很容易在使用與維護中出現差錯，導致頂驅設備出現故障，從而影響石油開采進度，降低石油開采效率。

4.2 缺乏專業的管理團隊

鉆井頂驅設備是20世紀末期研發使用的新型鉆井設備，是鉆井設備發展史上的重大突破，是一種具有較高科技含量的鉆井設備。而當下的石油企業忽視了這一點，在鉆井頂驅設備的管理中，采用原有的鉆井設備管理措施與團隊，沒有一個專業的團隊監管鉆井頂驅設備的使用與維護，造成頂驅設備的故障發生不能被及時發現處理，導致一系列的后續問題，從而造成石油開采無法繼續進行，導致石油開采效率下降，影響石油企業的經濟利益。

4.3 設備更新過慢

鉆井頂驅設備作為石油鉆井常規設備，為了進一步提升石油開采效率，與設備的自動化更新，幾乎每隔幾年就會出現新型頂驅設備零件或系統，但部分石油企業為了減少石油開采成本，沒有做到及時更新設備，同時頂驅設備在長期的投入使用中，不可避免地會發生零件損耗，需要對頂驅設備的零部件進行及時更新、維護。與先進的石油企業相比，其石油開采效率就會大幅降低，最終被市場經濟所淘汰。石油企業作為市場經濟中的一員，應緊隨世界發展步伐，轉變固有的管理觀念，及時更新鉆進設備，提升石油開采效率，實現可持續發展。

5 鉆井頂驅設備的使用、維護措施

5.1 完善鉆井頂驅設備的管理措施

科學有效的管理措施，是保障設備使用年限、提升設備使用效率的最有效途徑，想要保證頂驅設備的使用效率，就需要石油企業相關負責人，制定科學有效的頂驅設備管理措施，做到責任明確到個人，從而確保石油開采員工可以嚴格按照設備使用規范進行日常使用，同時對于一些專業度較高的鉆井設備，更應聘請專業人員進行單獨管理、維護，從而使鉆井頂驅設備的使用與維護更加科學化、合理化，進而保障頂驅設備可以完成長期工作任務，提供石油企業的石油開采效率。

5.2 規范頂驅設備的使用與維護

鉆井頂驅設備作為一種專業度較高的石油鉆井設備，在日常使用中，嚴格按照設備使用規范，是保障鉆井頂驅設備使用年限與安全性的基本要求。故此，在頂驅設備管理中，相關負責人在員工上崗工作，前應對員工詳細講解頂驅設備的使用規范，做到每位頂驅設備使用工人都明確設備使用規范。另外，為了進一步確保頂驅設備的使用規范，相關負責人應不定期抽查，員工的頂驅設備使用情況，對于不按照頂驅設備使用規范操作的工作人員，進行相應處罰，采用獎懲手段提升設備使用人員的工作積極性。同時，可以在頂驅設備使用環境中，添加頂驅設備規范操作好處的宣傳海報，進一步提升設備使用員工的規范操作意識。應對不同環境的石油鉆井開采，需要調節鉆井頂驅設備的對應工作效率與壓力，應加強員工在這方面的專業知識，從而保障頂驅設備的安全運轉。

5.3 加強頂驅設備的維護與管理

加強鉆井頂驅設備的日常維護與管理，是提升鉆井頂驅設備使用安全性的重要途徑，只有科學、有效、合理的日常維護管理措施，才能有效降低鉆井頂驅設備的故障現象，才能進一步提升頂驅設備工作效率。

（1）在頂驅設備的日常維護中，應定期在沖關總成、背鉗扶正環等部件，添加潤滑油、潤滑脂等，避免設備零件由于潤滑不足而產生損壞。

（2）在日常維護中，要仔細檢查頂驅設備的各部分零件的磨損程度，一旦發現零件磨損嚴重要及時更換，在發現頂驅設備的組件出現問題時，要及時對設備進行維修處理。

（3）在維護中除了要每日進行簡單維護，還要定期對頂驅設備進行深度維護，可以采取周、月、季、年等時間點進行加深維護保養，對頂驅設備的承載等部件進行維護保養，保障承載部件可以滿足頂驅設備的承重需求，避免造成安全事故。

（4）做好維護、保養記錄。每次對于鉆井頂驅設備的維護、保養都需要進行詳細記錄，什么時間更滑的潤滑油、潤滑脂、各部件的磨損情況等都養進行詳細記錄，為日后的維護保養提供詳細的數據支持，同時詳細的維護記錄，在頂驅設備發生故障時，可以幫組技術人員快速確定故障部位，從而有效縮短維修時間，使設備快速投入鉆井工作，進而提升石油企業的經濟利益。

6 結語

鉆井頂驅設備處于長期的工作環境，設備的故障發生會受到多種因素所干擾，為了減少頂驅設備的故障發生率，提升石油企業的開采效率，應完善頂驅設備的管理措施，規范設備使用與維護措施，降低鉆井頂驅設備的故障發生率、延長設備使用壽命，進而提升石油企業的經濟利益，提升企業競爭力實現可持續發展。