钻井机械设备常见故障分析与维修方法

巨国庆,袁小云

摘要：石油钻井机械设备在作业过程中受多种因素的影响。严重时，会造成作业损坏甚至报废，给油田生产造成损失。为了避免钻井机械设备的故障，保证钻井机械设备的正常运行，必须保持设备处于良好的技术状态，及时维护保养起着不可或缺的作用。分析了钻机机械设备常见故障的原因，提出了机械设备的故障排除和维修方法。

关键词：钻井机械，设备故障，维护，维修

1 石油钻井机械设备排障与维修工作的必要性

在石油钻井工程中，由于许多不确定因素和固定因素的综合影响，钻井机械设备在日常运行中往往受到多方面的影响，对工程施工影响不大，造成安全事故。加强故障排查和维修工作的开展，可以有效降低钻井机械设备发生故障的概率。这就需要科学分析设备维修问题，切实加强对其性能的优化，尽可能保证其处于良好的预览状态，从而提高钻井工程效率，提高企业竞争力。因此，加强障碍物清除和维护的发展尤为必要

2 钻机机械设备常见故障的原因分析

2.1.传动系统常见故障机理分析

(1)联动机支承轴承温度过高

在联动机器的操作过程中，单个支撑轴承会被加热，轴承两侧的端盖不会挤出新的润滑脂。正常情况下，可能是润滑油长时间未注入，轴承缺少润滑脂。移动或调整联动机的皮带张力后，靠近皮带轮的支承轴承被加热。根本原因是联动机传动皮带过紧，使支撑轴承受较大的径向力，增加摩擦，导致温度升高。在联动机运行过程中，支承轴承发热并发出声音。轴承座附近挤出大量润滑脂和金属粉末。这是因为轴承磨损和损坏，导致轴承温度升高，运动体的冲击发出异常声音。轴承维护后，如果联动机在运行期间温度升高。可以认为润滑油中含有杂物。打入轴承后，摩擦会增加，轴承运行时温度会升高。

(2)减速箱齿轮啮合不良的响声

减速箱运行时发出连续、有节奏的明显声音，同时振动较大。速度越高，负载越重，声音和振动就越大。这是由于变速器齿轮点蚀后，在啮合过程中由于某些摩擦而产生“嗡嗡”声。如果减速箱在运行时发出连续、有节奏的明显声音，同时振动较大，则转速越高，负载越重，声音和振动越大。据认为，在使用过程中，支承轴承磨损后，输出轴偏转，破坏齿轮的正常啮合，并产生声音和振动。

(3)减速箱轴封漏油

当减速箱运行时，润滑油从驱动轴的轴头喷出。轴承磨损后，轴承间隙过大，导致驱动轴在旋转时摆动，造成油封间隙，导致箱内润滑油沿轴面甩出。减速箱工作时，润滑油从每个轴头泄漏，油也从呼吸器中流出，壳体温度升高。分析人员加油过多，导致轴封一端润滑油泄漏，运行时部分润滑油从呼吸器中流出。由于油太多，会产生更多热量，从而提高减速箱的温度。

3.2天车及游车常见故障

(1)滑轮组滑轮转动不灵活

一个滑轮移位后，其端面与另一个滑轮的端面对接，使滑轮不能单独旋转。一般情况下，跳槽后钢丝绳会落在两个车轮之间。此外，辐条有一定的角度，这只是有助于挤压滑轮，使两个车轮的端面抵抗。滑轮轴承旋转受阻后，轴承内圈在轴上旋转。分析了轴承损坏导致皮带轮转动困难，导致皮带轮槽损坏的原因。

(2)滑轮组轴向窜动

轴承不能正常旋转，但在轴承外圈旋转。分析表明，皮带轮孔与轴承外圈采用过渡配合。如果孔的尺寸误差偏向上偏差，轴承外圈的尺寸偏向下偏差，则很容易进行间隙配合。在这种情况下，如果轴承有问题，皮带轮将跑出外圈。此外，如果轴承损坏，即使在正常过渡配合下，皮带轮也会跑出外圈。当皮带轮与轴承一起旋转时，会发生轴向运动。这种运动发生在皮带轮孔和轴承外圈的表面上。当皮带轮沿轴承前后移动到一定程度时，会发生少量的相对旋转。分析表明，滑轮轴承外圈与轮孔配合相对松动。在使用过程中，滑轮在钢丝绳产生的轴向力的作用下来回移动。经过一段时间后，车轮孔变得越来越大，最终皮带轮和轴承外圈之间发生相对旋转。

3.3绞车常见故障机理分析

(1)绞车刹车鼓裂

除了制动鼓表面有裂纹外，还有大而深的裂纹。分析表明，绞车在使用过程中，制动鼓与制动带之间的摩擦主要在运行到一定深度后产生很高的温度。在这种情况下，如果使用冷却水进行冷却，很容易造成问题，并严重损坏制动鼓。

(2)绞车振动严重

当绞车的高低充气轮胎离合器接合时，整个绞车有较大的短期振动。均匀提升钻具后，振动强度明显减弱。分析表明，绞车在使用过程中，底座固定螺栓在原安装过程中松动或未拧紧，导致绞车振动加剧。

3.4 钻井泵常见故障机理分析

(1)排出压力偏低

钻井过程中，钻井泵泵压正常，继续使用后泵压下降。在气缸盖处可以听到气缸中的“刺耳”声。分析表明，阀体和阀座在使用过程中损坏，导致泥浆在气缸中回流，减少排量和压力。钻井泵运行过程中，泵压突然下降，排出部分振动加剧，水龙带摆动剧烈，给水龙带蠕动较大。分析表明，进水闸门闸门上挂有杂物，阻碍了泵进水时泥浆的正常通过。在反冲过程中，它会被带走，但在进水时，它会被吸走并再次悬挂在门芯上。如果钻井泵的供水受阻，将不可避免地导致液压端出现空吸。当泵排量和压力降低时，会引起水锤，加剧排放歧管的振动，软管大幅摆动，增加液压端的声音。

(2)排出压力波动大

钻井泵工作时，高压立管和管道振动强烈。同时，软管振动严重，频率高，强度大。分析表明，在钻井泵使用过程中，排气包的充气轮胎损坏后，充气轮胎中的空气泄漏到泥浆中，钻井泵排出的高压泥浆在空气包中无法平衡。因此，排放压力和流量波动较大（与三缸单作用泵的运行方式有关），导致高压立管、水平管道和水带发生震动。钻井泵运行过程中，液压端突然发出间歇性敲击声。随着泵体的剧烈振动，水管剧烈跳动。分析表明，阀体导向器整体脱落的主要原因是固定不可靠，尺寸不合格，吊碰阀体。导爪断裂与加工误差有关。当阀体中心线与导向座中心线偏差较大时，阀体在阀座内上下移动会脱落。

(3)液缸刺漏泥浆

钻井泵工作时，泥浆从液压缸的显示孔或压盖泄漏。分析表明，压盖紧固不够，导致阀盖对密封圈施加的压力不够大，导致泥浆从液压缸间隙泄漏，并从显示孔流出。钻井泵工作时，泥浆从液压缸的显示孔和压盖严重泄漏，有时泥浆会刺入空气中。分析表明，由于阀盖压缩不足或密封圈质量差，泄漏开始后操作人员没有及时发现，导致刺伤越来越重，导致液压缸缸体刺伤。

3 机械设备故障排除及维修

3.1 机械故障排除

鉴于石油钻井机械的复杂性和其工作环境的复杂性，机械设备故障的维修受限于配件、材料、吊装设备等因素的影响，复杂程度和困难程度都比较大，对于钻井机械故障的排除不可能细致的检测，只能是通过维修人员扎实的基础知识和丰富的工作经验来解除故障。

3.2 机械故障维修

（1）部件修理方法，当机械设备在正常操作期间突然没有部件故障时，很难在短时间内购买或配置合适的部件。 在这种情况下，损坏的部件可以通过机加工，焊接，磨削等快速修复和使用。 这种方法节省了金钱和时间。

（2）零件更换或更换维修方法，当有备件时，可直接更换机械故障的维修。无论是大修还是故障的现场维修均适用，但是在不具备随时零部件的条件时， 更换损坏的部件可以替换为类似的或可以长时间或短时间更换的其他物品。 这种方法适用于应急维修情况。

（3）零件弃置法，对以产生故障的零部件，将管路或电路连接起来，快速恢复机械设备作业。

4 结束语

在分析钻井机械设备故障原因的基础上，钻井机械设备必须在设备运行的全过程中进行维护和检修，以保持良好的安全生产状态。由于钻井中使用的机械设备数量大、连续作业、高速作业、操作复杂、自动化程度高，任何机械故障都会造成巨大的停机损失。因此，有必要认真分析设备故障，使设备系统高效、安全、可靠、低成本地运行。

参考文献

[1] 陈鹏.钻井机械设备故障成因及维修保养措施[J].设备管理与维修.2020(06).48-49

[2] 尹东流.钻井机械设备故障原因分析及处理措施[J].今日制造与升级.2021(07).49-51