海洋钻机提升系统中的设备故障及预处理措施分析

田国栋 韩鹏

摘 要：在海洋石油钻井实际作业中，钻机的提升系统主要承担下套管以及起下钻具的作用和任务，同时对井下的一些非常复杂的故障也要进行处理，不断进行打捞、解卡以及震机作业，若提升系统出现了故障，就会造成非常严重的损失。现阶段国内的海上石油开发已经成为重要的石油生产方式，需要对提升系统的故障进行分析，然后找到合适的预处理措施，让提升系统可以时刻保持良好的工作状态，钻井系统的安全性以及可靠性可以进一步提升。

关键词：海洋钻机 设备故障 预处理措施

中图分类号：TE951 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-0-02

海洋钻机是用来进行海上油气开发的设施，现阶段海洋石油的开发不断发展，钻井的方法以及技术不断更新，钻井技术也在发生变化。原有陆地钻机设备逐渐结合船舶技术，出现了大量的新型海洋钻井技术，海洋钻机是其中的代表性设备，提升系统则是在海洋钻机中占据着核心的地位，若是提升系统出现了故障，海洋钻井作业就会受到直接严重的影响，甚至会造成人员伤亡以及设备损坏，因此本文提升系统的故障以及预处理措施进行分析。

1 海洋钻机提升系统中的设备故障分析

1.1 钻井绞车

钻井绞车是提升系统中非常关键的部分，也可以说是核心部分，在整个提升系统中，钻井绞车的运行直接决定着钻井作业的成败。钻井绞车的组成部分包括润滑系统、滚筒装置、防磕碰装置等。钻井绞车若是出现故障，对钻井作业的影响是非常直接的。故障的类型也是比较多样化，首先是滚筒装置的轴体出现变形，或是钻井绞车在长期的作业下，轴体断裂和磨损。这些故障主要原因是日常对滚筒装置缺乏必要的保养和维护，导致滚筒装置出现严重的故障。其次是刹车块以及刹车盘，因为长时间以来的作业磨损，刹车片变薄，这种情况下刹车系统在刹车时就会受到一定程度上的影响。还有就是刹车片、刹车盘以及护罩之间间隙不够贴合，导致设备在实际运行中遭遇严重的摩擦。

1.2 游动系统

游动系统在整个提升系统中也是非常重要的部分，主要作用是通过绞车滚筒的旋转变为大钩直线运动，故障的表现主要有4种类型：第一，顶碰天车，在钻井作业的实际过程中，游动系统滑车上升若出现失控，或者是司钻误操作，这都会造成顶碰天车的发生；第二，滑轮的润滑不合理，在钻井的实际作业中，润滑脂本身清洁度会受到影响，例如，长时间的存放让润滑脂出现了杂质，或在钻井作业中会受到污染等，这种情况下油道里就会出现堵塞，轴承的转动也会遇到不够灵活的现象；第三，钢丝绳的磨损。主要原因是沒有定期润滑，或者是在设计的时候，排绳器出现钢丝绳咬绳、乱绳的情况；第四，最后可能会发生游动系统与运动路径中的结构梁的碰撞，比如顶驱及其游动系统与二层台的碰撞等。

1.3 井架

在海洋钻机中井架是非常重要的部分，主要作用是安放天车以及起下钻具、下套管、井下的事故处理等，这都需要井架作为支持。井架在风载以及其他的荷载冲击下会出现变形，或者是井架的冗余度较小、操作负荷超过一定的程度、操作不当等问题容易让井架出现坍塌的事故。若是在钻井作业过程中井架坍塌，造成的后果将会是非常严重的。

2 海洋钻机提升系统的预处理措施

2.1 完善系统设计

海上钻井施工的影响因素是非常多样化的，加上本身作业的环境就是比较特殊，各类机械设备在实际作业中就会受到诸多因素的冲击。如台风、风浪等，这些都是会让钻井设备出现摆动。因此在海上作业中，系统设计需要尽可能完整，考虑周全，如防震设计、防腐蚀设计、强度校核、考虑足够的安全距离等来提升系统稳定性。提升系统需要经过合理的系统设计，让整个系统具备更强的稳定性以及安全性。

2.2 井架预防措施

首先，需要保证井架构件的完善以及底座的完整性。井架的基础需要足够牢固，同时井架的水平高差要在3mm之内。其次，需对定期展开对井架的维护和检查，对各个部位的螺栓进行检查，如出现问题及时进行更换或加固。另外保证电子指重表以及机械指重表性能保持良好状态，显示数据准确。在井架进行起下钻作业时，一定要保证操作的稳定性以及合理性，不要出现猛提、猛放的行为。在卡钻事故出现后，需要依据规章制度进行操作，不要对钻具超负荷运行。

2.3 自动监测装置

需要设置好自动监测装置，要对设备的实际运行情况展开实时监测，例如电控系统监控、钢丝绳在线监测系统等。这样即便提升系统出现了某种故障，也可以及时发现并迅速报警并紧急关断。同时显示出故障的部位以及原因，这样可以让相关作业人员及时对故障展开处理，提出相应的预防措施，需要尽可能降低其中的危险。自动监测是预防措施中比较重要的部分，提升系统的实际运行中会受到诸多因素的干扰，而自动监测系统则是会对提升系统展开全面的监测，不断对其中的数据进行观察分析，从而可以及时发现潜在的危险隐患，让损失尽可能降低。

2.4 绞车

绞车的使用需要依据相关的操作规范，首先要避免绞车过载使用，这样会导致滚筒装置出现疲劳断裂以及弯曲，所以绞车的操作使用是需要严格遵守相关制度，不要出现违规操作。对于已经发现故障的滚筒，需要及时进行返厂修理，经过实际校准以后才能继续投入使用。在下钻作业中，要注意使用辅助刹车，对主刹车进行配合，这样可以形成一种联合制动的系统，让绞车的运行更加稳定和安全。

2.5 刹车系统

刹车系统的日常预防工作，主要是加强对刹车系统的检查和维护，尤其是刹车片以及刹车盘，非常容易磨损，属于易损件。带式刹车中，刹车盘以及刹车块出现快速磨损，往往是因为刹车带受到扭曲或弯曲，这就要把刹带从绞车上更换下来，更换时需要谨慎操作，避免让刹带变形，让磨损更加严重。关于刹车系统实效，需要定期展开对刹车系统的详细调整，不仅仅是保证刹车的合理间隙，也是要保证包角符合标准，防止事故发生。

2.6 钢丝绳

绞车上的排绳器的作用是为了保证滚筒的两侧耐磨板是绞车钢丝绳直径的整数倍，避免出现乱绳及咬绳的情况。需要使用专用的钢丝绳油或润滑脂，对钢丝绳展开必要的润滑，结合钢丝绳的实际使用时间及作业距离，对损坏的钢丝绳进行及时切割、作业人员需要对钢丝绳展开细致的检查，要避免钢丝绳出现各类问题。

2.7 防碰装置

在实际钻井作业中，需要对防碰功能进行检查，并进行相关的测试，保证系统具备极强的防碰能力，在实际工作中保持安全可靠。在冬季作业的时候，气源设备一定要进行保温，储气罐以及供气线路安装电伴热。同时储气罐需要定期检查，防止出现防碰失灵的现象。将游车设置好后，定期进行校正及测量，司钻作业时注意力要集中，情况紧急时要及时刹车并关掉总开关，必要时采取紧急避险。

2.8 腐蚀

防腐蚀也是重要的措施，需要采用适合的防腐涂料，对提升系统的金属面进行涂装，涂装作业之前要对金属面的油污以及灰尘进行清除。为了预防电化学腐蚀，还可以使用防锈颜料，另外提升系统在建造安装及作业中产生的磕碰损伤发现后也需要及时进行修补。

3 结语

总之，提升系统是海洋钻机中非常重要的系统之一，其中很多部分容易出现故障，一旦遇到故障，就会导致整个钻井作业受到影响，严重时会导致停产。现阶段看提升系统中的组成比较复杂，加之作业环境较为恶劣，受到诸多环境因素的影响。想让提升系统避免各类故障，就要提前做好各方面的预处理，防止各类因素对提升系统正常工作造成干扰，从而提高提升系统整体安全性和稳定性。

参考文献

[1] 姜坤，王鑫，解莎莎.3000HP海洋平台钻机基于数字信息模型模块化建造关键技术研究[J].施工技术，2018，47（S1）：1565-1569.

[2] 郭永峰.Weatherford公司推出用于海上作业的“无钻机”简易钻井系统[J].石油机械，2016，44（5）：7.