石油钻机平移装置卡爪与滑轨失效分析

郭高垒，刘杰，刘双进

（中石化中原石油工程有限公司工程服务管理中心，河南濮阳 457001）

0 引言

同一井场钻多口井，可实现重复、批量化作业，“井工厂”钻井模式通常依靠钻机整体平移装置来实现[1]，而步行器卡爪与滑轨作为陆地机械或混合动力石油钻机整体平移装置的主要承载部件，它们的失效直接影响着钻机平移。

目前，针对步行器失效方面的专题分析还很少，鉴于此，本文以一种棘爪步行器在钻机平移过程中出现的卡爪、滑轨损坏问题为研究切入点，以棘爪步行器为研究对象，利用力学原理与方法，对比分析不同工况下步行器部件间作用结果，从机理上剖析造成步行器卡爪与滑轨失效的根源。

1 步行器结构及类型

目前，陆地机械或混合动力石油钻机在同一井场各井口间短距离搬迁主要采用滑轨式整体平移装置，步行器主要采用楔块式与棘爪式，如图1所示。

棘爪式步行器是由楔块式步行器演变而来，在同一方向连续移动时，不需要人工操作步行器，降低操作劳动强度[2]，其主要结构如图1（b）所示。棘爪步行器通过棘爪刃与滑轨棘爪孔板接触配合实现其作为钻机平移动力的基点[3]，依靠液缸循环往复动作完成钻机在滑轨方向的连续步进移动。卡爪实现步行器在滑轨平面法向的位移限制，翻转手柄实现钻机平移方向的改变，同时对棘爪作用位置具有限位作用。

图1 步行器类型

2 步行器卡爪及滑轨失效型式

棘爪步行器卡爪失效主要表现在塑性变形与断裂破坏，如图2（a）、图2（b）所示。……