石油鉆井頂驅設備的使用及維護

段 兵

（中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司，陜西西安 710021）

0 引言

石油鉆井頂驅設備屬于自動化設施，規范化使用和強化日常維護，有助于降低頂驅設備的故障率，從而提升作業效率和提高工作的安全性。隨著自動化技術的發展，以頂驅設備為代表的新型鉆井設備廣泛應用于石油鉆井工作中，日常工作中必須做好石油鉆井頂驅設備的使用和維護工作，以切實發揮頂驅設備的優勢。石油生產中存在著頂驅設備使用過度問題，過度使用下，設備發生故障的概率會提升，必須強化頂驅設備使用管理，確保頂驅設備的科學、規范使用和操作。

1 頂驅設備的結構及特點

石油鉆井頂驅設備包括鉆井馬達、水龍頭總成、導向滑車總成、平衡系統、管子上卸裝置、動力控制系統以及輔助系統。頂驅設備是石油鉆井的重要設施，其工作中通過井架上部直接旋轉鉆柱，沿著井架內的專用導軌直接向下輸送，實現鉆柱的旋轉，具有操作方便、安全性高以及生產效率高等優點。石油鉆井頂驅設備在石油開采中的應用顯著縮短了建井周期，且其自動化程度高，相較于轉盤鉆井能夠降低勞動強度，提升操作便利性和生產效率。頂驅設備在使用過程中鉆柱與井部巖石之間的摩擦阻力小，能夠有效避免卡鉆事故的出現，有利于降低井下安全事故的發生，提升石油井下開采的安全性[1]。

2 石油鉆井頂驅設備的使用

使用過程中應該嚴格堅持規范化使用和操作，及時消除故障，充分發揮石油鉆井頂驅設備功能，提升石油開采效率。

2.1 啟動前進行異常檢查

頂驅設備在啟動前，工作人員要進行異常檢查，若發現存在著故障和異常，應該及時進行維護，其具體流程如下：①查看設備的運轉記錄，查看前一班次作業過程中設備的運行情況，判斷設備有無異常狀況，結合設備異常情況進行及時的維修；②檢查頂驅設備各零部件情況，檢查減速箱油箱液位，確保液位正常范圍內，液位低于正常范圍時要及時進行加油；③檢查液壓系統油箱液位和過濾器，對每日應加潤滑油的潤滑點進行加油；④檢查設備電路、電線情況，電線之間相互無纏繞，防松裝置無螺栓松動等。

啟動前檢查工作中，工作人員結合頂驅設備運行中常見危害對設備情況進行檢查，避免故障，以有效避免設備機械傷害。在完成上述啟動前檢查后，確保設備情況正常，才能夠開機進行設備的運行。

2.2 頂驅設備的使用操作

安全性故障主要是由于操作人員操作不當導致的，頂驅設備操作使用過程中，操作人員需要嚴格按照設備說明書進行規范化和流程化操作。工作人員必須穿戴相關勞保用品，系好安全帶和安全繩。在啟動頂驅設備電氣系統前，需確認機械設備、液壓系統以及準備就緒。在工作過程中可能會出現井噴等緊急情況，操作人員需要立即停止驅動裝置，進入到井控狀態。待緊急狀況排除后，系統無故障報警之后，工作人員可解除井控狀態。

2.3 頂驅設備急停操作

井下作業存在著很大的安全風險，當系統工作中出現緊急情況時，工作人員需要進行急停操作。出現緊急情況時，時間就是生命，操作人員可以就近按下任一“緊急停止”開關。在設備運行過程中，設備系統會自動出現急停，包括裝置故障、通信故障、電氣故障等。設備運行中發生故障，“故障”指示燈會亮起，同時故障報警器發警報聲報故障。當出現故障報警時，操作人員應該借助監控系統查明故障報警原因，解除故障[2]。

3 石油鉆井頂驅設備的維護方法

3.1 頂驅設備日常維護項目及內容

石油鉆井頂驅設備一般制定了完善的維護計劃，工作人員需要嚴格按照維護計劃進行，日常工作中做好設備的潤滑工作和清理工作，提升設備的使用性能，定期對設備重要零部件進行檢查、驗收，確保設備運行質量和安全。頂驅設備工作中很可能會出現故障問題，影響生產工作的正常進行。頂驅設備使用中要加強設備的日常維護，檢查和維護過程中重點就隱蔽性故障進行檢查。

頂驅設備日常維護通常主要包括了潤滑維護、檢查維護等，在設備啟用前，工作人員需要就沖管總成、背鉗扶正環等裝置進行每日的潤滑處理，潤滑處理中要使用符合規定的潤滑油。就各處管線、接頭、連接處進行全面檢查，確保頂驅設備各處緊固件器件狀態良好，無松動、無磨損以及無撕裂等，對于存在著松動、磨損等情況的零部件要按需進行修理、調整或更換。

在每日檢查和維護的基礎上，每月需要對頂驅設備主電機以及液壓泵點進行進行潤滑處理，一般電機維護操作可在頂驅設備累計工作250 h 后進行，并對設備軸承、調節板、螺栓、導軌連接件等設備及時進行維修、更換。工作中，工作人員需要定期對頂驅設備進行維護和保養，年度要對設備進行大檢修，對設備的導軌、主要承載件進行探傷檢查。導軌以及承載件關乎頂驅設備運行的穩定性和安全性，事關生產安全，每年需要對設備進行全面的檢查和驗收，確定使用強度，確保設備能夠達到必要的承載力，以提升使用安全性。

3.2 簡單故障及處理方法

頂驅設備運行過程中會受到人為因素、環境因素等多種因素的影響，可能會出現不同程度的故障問題。針對于頂驅設備故障，維護人員要定期維護，及時更換零部件，采取有效預防措施。此外，設備維修人員應掌握常見故障的維修方法，在故障出現后應該盡快完成設備的維修工作，以確保生產工作的正常有序進行。

（1）電控房溫度、濕度報警。電控房溫度、濕度過高會導致報警，工作人員應該開啟空調進行降溫除濕操作，將溫度控制在26～30 ℃。

（2）變頻器停止輸出。其故障導致原因可能是電機短路、電源故障等，維修人員應立即排查原因，檢查供電電源，檢測電壓值，檢測電纜線路有無短路或斷路等。

（3）風機故障。包括了機械故障和電氣故障等，對風機電容特性進行檢測，查看相關參數，是否是相關參數超出了正常值等。

（4）潤滑油壓力低報警和流量低報警。維修過程中對潤滑泵電機、電機運轉方向等進行檢查，檢查電路電纜情況以及潤滑油過濾器工作情況，從而進行維修。

在維修過程中，要重視機械設備的工作負荷，不得在負荷過高情況下進行維修。在維修前應該將設備控制在平穩狀態下進行維修，以確保維修人員的人身安全。當頂驅設備電氣系統出現故障時，應該由專業人員或生產廠家進行維修[3]。

4 做好頂驅設備使用及維護的保障措施

頂驅設備的正常使用是確保生產正常的基礎，頂驅設備使用中存在著過久使用、過度使用以及不規范使用的問題，增加了生產安全風險。頂驅設備使用中應該定期進行檢查維護，出現故障時，維修人員應該做到快速發現故障點并進行有效維修。

4.1 提升設備操作人員、維護人員職業素質

頂驅設備故障具有一定的隱蔽性，故障處理維修難度大，嚴重影響正常生產。頂驅設備運行中伴有高電流，一旦設備出現故障、系統癱瘓，容易引發觸電等安全生產事故。提升設備操作人員、維修人員素質和技能水平是做好頂驅設備使用及維護工作的前提和基礎。頂驅設備由多個系統組成，自動化程度高，操作復雜，必須提升設備操作人員的機械化素質和水平，提升操作人員的規范化操作意識，在設備操作時嚴格按照說明書規定進行程序化、步驟化操作。提升維修人員的專業技能，當故障發生時維修人員能夠在最短的時間內明確故障原因，找到故障點消除故障。

4.2 制定規則制度，落實安全管理責任

設備管理是運營管理的重要一環，工作中因制定完善的規則制度，強化安全管理。結合頂驅設備說明書，制定標準化操作使用流程，指導和規范使用人員操作，若工作人員出現違反制度規則的行為，應該給予嚴厲懲處。頂驅設備自動化程度高，內部結構復雜，一旦出現故障需要較長的維修時間。為此，設備管理中強化生產前期工作管理，做好設備的檢查和維護工作，以降低故障發生率，提升生產效率和安全性。對于設備使用和設備維護，可以建立工作人員排班計劃表，落實具體的責任，在工作中上下班次工作人員要做好交接工作，以及時消除設備故障。設備維修時維修人員要組好相應的防護，在維修前拉斷電源開關，懸掛“嚴禁合閘”標志牌，采用專業工具進行維修[4]。

5 總結

頂驅設備的應用是石油企業提高生產質量和提高企業經濟效益的重要舉措，日常操作使用中必須堅持規范化操作，加強日常維護，降低頂驅設備的故障率。此外，頂驅設備操作使用中要切實提升設備操作人員、設備維護人員的職業素質和技能，按照規范化操作流程進行設備的操作和維護，能夠及時維護常見設備故障，以避免機械故障導致的停工停產。此外，針對于頂驅設備要制定完善的規則制度，落實安全管理責任，提高工作人員的責任心，實現安全生產。石油鉆井頂驅設備的使用，極大提高了工作效率和生產安全性，設備使用中要強化設備前期管理，通過規范使用和定期維護，降低設備故障和石油鉆探施工成本，提高石油企業經濟效益[5]。