石油钻井顶驱设备的使用及维护

段 兵

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，陕西西安 710021）

0 引言

石油钻井顶驱设备属于自动化设施，规范化使用和强化日常维护，有助于降低顶驱设备的故障率，从而提升作业效率和提高工作的安全性。随着自动化技术的发展，以顶驱设备为代表的新型钻井设备广泛应用于石油钻井工作中，日常工作中必须做好石油钻井顶驱设备的使用和维护工作，以切实发挥顶驱设备的优势。石油生产中存在着顶驱设备使用过度问题，过度使用下，设备发生故障的概率会提升，必须强化顶驱设备使用管理，确保顶驱设备的科学、规范使用和操作。

1 顶驱设备的结构及特点

石油钻井顶驱设备包括钻井马达、水龙头总成、导向滑车总成、平衡系统、管子上卸装置、动力控制系统以及辅助系统。顶驱设备是石油钻井的重要设施，其工作中通过井架上部直接旋转钻柱，沿着井架内的专用导轨直接向下输送，实现钻柱的旋转，具有操作方便、安全性高以及生产效率高等优点。石油钻井顶驱设备在石油开采中的应用显著缩短了建井周期，且其自动化程度高，相较于转盘钻井能够降低劳动强度，提升操作便利性和生产效率。顶驱设备在使用过程中钻柱与井部岩石之间的摩擦阻力小，能够有效避免卡钻事故的出现，有利于降低井下安全事故的发生，提升石油井下开采的安全性[1]。

2 石油钻井顶驱设备的使用

使用过程中应该严格坚持规范化使用和操作，及时消除故障，充分发挥石油钻井顶驱设备功能，提升石油开采效率。

2.1 启动前进行异常检查

顶驱设备在启动前，工作人员要进行异常检查，若发现存在着故障和异常，应该及时进行维护，其具体流程如下：①查看设备的运转记录，查看前一班次作业过程中设备的运行情况，判断设备有无异常状况，结合设备异常情况进行及时的维修；②检查顶驱设备各零部件情况，检查减速箱油箱液位，确保液位正常范围内，液位低于正常范围时要及时进行加油；③检查液压系统油箱液位和过滤器，对每日应加润滑油的润滑点进行加油；④检查设备电路、电线情况，电线之间相互无缠绕，防松装置无螺栓松动等。

启动前检查工作中，工作人员结合顶驱设备运行中常见危害对设备情况进行检查，避免故障，以有效避免设备机械伤害。在完成上述启动前检查后，确保设备情况正常，才能够开机进行设备的运行。

2.2 顶驱设备的使用操作

安全性故障主要是由于操作人员操作不当导致的，顶驱设备操作使用过程中，操作人员需要严格按照设备说明书进行规范化和流程化操作。工作人员必须穿戴相关劳保用品，系好安全带和安全绳。在启动顶驱设备电气系统前，需确认机械设备、液压系统以及准备就绪。在工作过程中可能会出现井喷等紧急情况，操作人员需要立即停止驱动装置，进入到井控状态。待紧急状况排除后，系统无故障报警之后，工作人员可解除井控状态。

2.3 顶驱设备急停操作

井下作业存在着很大的安全风险，当系统工作中出现紧急情况时，工作人员需要进行急停操作。出现紧急情况时，时间就是生命，操作人员可以就近按下任一“紧急停止”开关。在设备运行过程中，设备系统会自动出现急停，包括装置故障、通信故障、电气故障等。设备运行中发生故障，“故障”指示灯会亮起，同时故障报警器发警报声报故障。当出现故障报警时，操作人员应该借助监控系统查明故障报警原因，解除故障[2]。

3 石油钻井顶驱设备的维护方法

3.1 顶驱设备日常维护项目及内容

石油钻井顶驱设备一般制定了完善的维护计划，工作人员需要严格按照维护计划进行，日常工作中做好设备的润滑工作和清理工作，提升设备的使用性能，定期对设备重要零部件进行检查、验收，确保设备运行质量和安全。顶驱设备工作中很可能会出现故障问题，影响生产工作的正常进行。顶驱设备使用中要加强设备的日常维护，检查和维护过程中重点就隐蔽性故障进行检查。

顶驱设备日常维护通常主要包括了润滑维护、检查维护等，在设备启用前，工作人员需要就冲管总成、背钳扶正环等装置进行每日的润滑处理，润滑处理中要使用符合规定的润滑油。就各处管线、接头、连接处进行全面检查，确保顶驱设备各处紧固件器件状态良好，无松动、无磨损以及无撕裂等，对于存在着松动、磨损等情况的零部件要按需进行修理、调整或更换。

在每日检查和维护的基础上，每月需要对顶驱设备主电机以及液压泵点进行进行润滑处理，一般电机维护操作可在顶驱设备累计工作250 h 后进行，并对设备轴承、调节板、螺栓、导轨连接件等设备及时进行维修、更换。工作中，工作人员需要定期对顶驱设备进行维护和保养，年度要对设备进行大检修，对设备的导轨、主要承载件进行探伤检查。导轨以及承载件关乎顶驱设备运行的稳定性和安全性，事关生产安全，每年需要对设备进行全面的检查和验收，确定使用强度，确保设备能够达到必要的承载力，以提升使用安全性。

3.2 简单故障及处理方法

顶驱设备运行过程中会受到人为因素、环境因素等多种因素的影响，可能会出现不同程度的故障问题。针对于顶驱设备故障，维护人员要定期维护，及时更换零部件，采取有效预防措施。此外，设备维修人员应掌握常见故障的维修方法，在故障出现后应该尽快完成设备的维修工作，以确保生产工作的正常有序进行。

（1）电控房温度、湿度报警。电控房温度、湿度过高会导致报警，工作人员应该开启空调进行降温除湿操作，将温度控制在26～30 ℃。

（2）变频器停止输出。其故障导致原因可能是电机短路、电源故障等，维修人员应立即排查原因，检查供电电源，检测电压值，检测电缆线路有无短路或断路等。

（3）风机故障。包括了机械故障和电气故障等，对风机电容特性进行检测，查看相关参数，是否是相关参数超出了正常值等。

（4）润滑油压力低报警和流量低报警。维修过程中对润滑泵电机、电机运转方向等进行检查，检查电路电缆情况以及润滑油过滤器工作情况，从而进行维修。

在维修过程中，要重视机械设备的工作负荷，不得在负荷过高情况下进行维修。在维修前应该将设备控制在平稳状态下进行维修，以确保维修人员的人身安全。当顶驱设备电气系统出现故障时，应该由专业人员或生产厂家进行维修[3]。

4 做好顶驱设备使用及维护的保障措施

顶驱设备的正常使用是确保生产正常的基础，顶驱设备使用中存在着过久使用、过度使用以及不规范使用的问题，增加了生产安全风险。顶驱设备使用中应该定期进行检查维护，出现故障时，维修人员应该做到快速发现故障点并进行有效维修。

4.1 提升设备操作人员、维护人员职业素质

顶驱设备故障具有一定的隐蔽性，故障处理维修难度大，严重影响正常生产。顶驱设备运行中伴有高电流，一旦设备出现故障、系统瘫痪，容易引发触电等安全生产事故。提升设备操作人员、维修人员素质和技能水平是做好顶驱设备使用及维护工作的前提和基础。顶驱设备由多个系统组成，自动化程度高，操作复杂，必须提升设备操作人员的机械化素质和水平，提升操作人员的规范化操作意识，在设备操作时严格按照说明书规定进行程序化、步骤化操作。提升维修人员的专业技能，当故障发生时维修人员能够在最短的时间内明确故障原因，找到故障点消除故障。

4.2 制定规则制度，落实安全管理责任

设备管理是运营管理的重要一环，工作中因制定完善的规则制度，强化安全管理。结合顶驱设备说明书，制定标准化操作使用流程，指导和规范使用人员操作，若工作人员出现违反制度规则的行为，应该给予严厉惩处。顶驱设备自动化程度高，内部结构复杂，一旦出现故障需要较长的维修时间。为此，设备管理中强化生产前期工作管理，做好设备的检查和维护工作，以降低故障发生率，提升生产效率和安全性。对于设备使用和设备维护，可以建立工作人员排班计划表，落实具体的责任，在工作中上下班次工作人员要做好交接工作，以及时消除设备故障。设备维修时维修人员要组好相应的防护，在维修前拉断电源开关，悬挂“严禁合闸”标志牌，采用专业工具进行维修[4]。

5 总结

顶驱设备的应用是石油企业提高生产质量和提高企业经济效益的重要举措，日常操作使用中必须坚持规范化操作，加强日常维护，降低顶驱设备的故障率。此外，顶驱设备操作使用中要切实提升设备操作人员、设备维护人员的职业素质和技能，按照规范化操作流程进行设备的操作和维护，能够及时维护常见设备故障，以避免机械故障导致的停工停产。此外，针对于顶驱设备要制定完善的规则制度，落实安全管理责任，提高工作人员的责任心，实现安全生产。石油钻井顶驱设备的使用，极大提高了工作效率和生产安全性，设备使用中要强化设备前期管理，通过规范使用和定期维护，降低设备故障和石油钻探施工成本，提高石油企业经济效益[5]。