油田钻井设备常出现的故障及解决策略分析

周德超

（大庆钻探工程公司钻井四公司，吉林 松原 138000）

在油田开采作业过程中，钻井设备会受到多种因素的影响，出现运行异常、设备老化以及零部件受损等故障问题，在复杂的地质条件、多变的天气情况下，钻井设备故障问题时有发生，不仅会影响油田正常生产，同时会导致危险事故问题出现，所以必须加强钻井设备故障维修处理，确保钻井设备能够保持正常运行状态。本文结合钻井设备常见的几种故障问题，对其维修策略进行全面分析，提出多项科学的钻井设备故障维修技术。

1 油田钻井设备基本结构分析

油田开发工作对社会发展具有重要意义，具有“工业血液”的美称，但是，油田开采是一项复杂的工作，需要使用大量的钻井设备，先进的钻井设备能够从更深的地层中开采油气资源。按照钻进工艺和工序的不同，钻井设备的结构和系统构成也有所差异，常规钻井设备的结构构成主要包括底座、井架、绞车、水龙头、大钩、游车、天车、泥浆净化设备、泥浆泵、电控设备以及发电设备；运行系统包括起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传递系统、控制系统以及驱动系统等。起升系统主要用于钻具控制、钻压控制以及套管下放，能够处理井下复杂的起升工作；旋转系统主要由转盘、钻具等构成，用于连接起升系统和钻井液循环系统，带动井下钻具旋转，从而完成岩石破碎工作；钻井液循环系统由钻井泵、地面管汇、立管以及净化装置等构成，用于对井底的冲洗和动力传递。由此可见，钻井设备内部系统结构较为复杂，包括多项硬件设备和系统，各设备和系统都具有重要的作用，任何一个设备发生故障问题，都会导致钻井设备整体无法运行，从而需要停止开采作业，对故障问题进行维修处理，不能带着设备开展钻进作业，否则，会引起严重的安全事故发生，为此必须掌握钻井设备常见的故障类型、故障表现形式以及维修方法，是提高油田开采作业效率的有效方式。

2 油田钻井设备常见故障分析

2.1 钻井设备常见故障类型

根据我国油田企业生产实践经验来看，钻井设备故障按照不同类型可以分为退化性故障、功能性故障、破坏性故障以及失调性故障四种不同类型，不同类型的故障原因不同，表现形式也有很大差异。退化性故障表现为钻井设备老化、元件磨损、质量下降以及部分元件表面脱落，通常在钻井设备使用一段时间后出现；功能性故障一般表现为绝缘性降低、防潮性能下降等，是最常见的故障类型；破坏性故障包括钻井设备腐蚀、钻井设备开裂、过度变形以及元件破损等，主要是在钻井作业过程中，受到强烈碰撞等原因引起；失调性故障一般因为压力不均衡而引起，具体表现形式多样。钻井设备因为需要长时间在恶劣的地下环境中保持高强度作业状态，所以故障问题发生具有必然性，经过自然磨损、碰撞后，就会引起钻井设备出现散热功能下降、元件破损、压力失衡等故障问题，此时，钻井设备运行会受到很大阻碍，或在运行过程中出现较大噪音、异常振动等问题，导致钻井设备作业效率下降，同时会引起一定的安全性问题。

2.2 钻井设备故障原因分析

钻井设备出现故障问题是不能完全避免的，但是，与人为因素具有密切关系，根据相关的调查显示，超过80%的钻井设备故障是由于缺乏维护管理机制、维护方法不科学、钻井设备使用不同规范等人为因素而导致，其故障具体原因包括：

（1）部分油田企业缺乏完善健全的钻井设备维护管理机制，导致钻井设备作业完成后没有得到妥善的保养和维护，没有形成定期开展维护修理的制度，是引起钻井设备出现故障问题的主要因素。一些油田企业对钻井设备的维护管理工作不够重视，在钻井设备维护管理中的经费投入不足，整体维护管理过于粗放，没有形成精细化管理模式，从而导致钻井设备中存在的许多故障隐患没有及时处理，最终引起故障问题发生，造成严重的经济损失后果和安全事故。

（2）维护方法不够科学。钻井设备形式多样，不同的钻井设备常见的故障类型有所不同，所以需要针对不同的钻井设备采用相对应的维护方法，才能够保证钻井设备质量，但是，一些油田企业所采用的维护方法不够科学，缺乏针对性，导致故障问题难以彻底解决，为了节省成本，对于一些老化性、磨损性故障元件不采用更换处理方式，从而导致故障问题频发发生。钻井设备故障问题要想彻底解决，一般需要采用彻底更换元件的方式，结合科学的维护方法，能够起到良好的效果，但是，许多油田企业采用的维护方法缺乏科学性，是引起钻井设备故障的重要原因。

（3）维修人员自身能力有待提升。钻井设备故障维护处理是一项专业性工作，对于维修人员的专业技术水平要求较高，维修人员需要能够准确判断故障类型、故障原因，根据故障分析结果采用相应的维修技术，但是，一些维修人员的技术水平较差，缺乏专业的维修技术和能力，知识体系不够完善，导致故障维修不够彻底，从而严重限制钻井设备的功能发挥，对于油田开采作业十分不利，甚至一些维修人员会采用违规操作，引起安全事故，无法保障人员的生命安全。

2.3 油田钻井设备故障后果分析

钻井设备如果发生故障问题，会对油田开采作业造成很大影响，主要体现在对油田开采生产和作业人员两个方面。首先，当钻井设备发生故障时，会导致钻井设备无法正常运行，从而严重影响井下开采作业效率，使得经济效益受到损害，是钻井设备故障问题最直接的后果。其次，钻井设备故障问题会对作业人员产生很大威胁，带有故障的钻井设备运行时，整体运行状态不够稳定，当井下环境发生变化时，可能会引起严重的安全后果，从而威胁作业人员的生命安全，无法为作业人员提供安全可靠的生产环境。最后，故障问题会降低钻井设备使用寿命，一些频繁发生的故障会导致钻井设备内部系统受到严重损害，且如果故障问题没有及时得到处理，会导致故障后果不断恶化，最终引起钻井设备整体无法运行的问题出现。

3 油田钻井设备常出现故障的解决措施分析

针对上述油田钻井设备常见的故障问题，必须在准确掌握钻井设备故障原因发生的基础上，制定科学的解决策略，确保钻井设备故障问题能够得到快速解决，这是提高油田生产效率的重要方式。结合实践生产经验，本文总结了以下多项有效的油田设备故障解决措施。

3.1 加强油田设备统一管理

科学的管理是保障油田设备质量的重要措施，当前部分油田企业尚未建立统一的钻井设备管理模式，整体管理过于分散化，所以需要建立统一的钻井设备管理模式，通过科学的管理能够有效避免多项故障问题发生。需要建立统一、标准的管理制度，结合各个地区油田开采工作的特点，从实际情况出发，构建一套统一化的标准化管理制度，使得钻井设备能够以统一的管理模式作为指导，从而开展科学的管理工作，避免因设备过于分散而出现独立管理的现象，同时，能够帮助油田企业准确掌握钻井设备的使用情况，是提高油田企业管理工作质量的重要方式。为此，油田企业需要摒弃传统的分散化管理模式，创新统一、标准的管理制度，并组建具有专业管理能力的团队和部分，对钻井设备进行统一调配和检修，管理人员需要定时向上级部门汇报钻井设备的使用情况、保养情况以及维修情况，钻井设备的维修同样需要经过上级部门审批核验，上级部门需要委派技术人员对设备运行情况进行核验，如果能够通过维修等措施解决设备故障问题，则不能批准其购买新设备，进而能够构建完善的管理模式，同时，能够降低钻井设备维修管理成本，促进油田企业经济效益提升。科学、统一的维护管理模式，能够使得维护管理工作更加规范化，从根本上解决钻井设备故障频发的问题。

3.2 加强预防性维护管理模式建设

钻井设备一旦出现故障，会使得钻井作业停产，同时，会引起安全问题，所以最有效的解决措施是加强日常维护管理，采用预防性管理模式，在故障问题发生前进行解决，而不是采用补救性的维修技术手段，所以油田企业需要结合钻井设备的实际情况。油田企业需要根据钻进设备的实际情况，制定完善的使用标准规范，确保钻井设备管理体系能够对维护人员的操作、行为等产生约束作用，使其能够在规定范围内正确维护钻井设备，从而能够避免钻井设备出现故障的问题。维护标准规范在制定时，必须结合钻井设备的基本情况，明确钻井设备的使用注意事项，加强对钻井设备正确使用方法的培训和教育，使维护人员能够在专业能力方面得到提升，并不断强化维护人员的责任意识，使其在钻井设备维护管理过程中能够保持高度认真负责的职业态度，严格遵守钻井设备维护规定，不能为了自身的便利性而错误或违规使用钻井设备维护方法，进而能够保障钻井设备质量，降低各种钻井设备故障发生率。

3.3 加强钻井设备使用规范培训

钻进设备故障问题中，有很大一部分是因为作为使用而引起，所以为了解决故障问题，油田企业必须加强对钻井设备操作人员培训，使其掌握正确的使用方法，防止因违规操作导致故障问题发生。油田企业需要加强对生产人员的操作培训工作，使其掌握各项钻井设备的正确使用方法，能够快速、准确地判断出钻井设备是否存在故障问题，以及生产期间如果钻井设备发生故障问题，如果在保障生产作业安全的情况下进行处理，才能够全面提高钻井设备使用规范性。通过科学的操作培训，能够使生产人员、维护人员快速熟悉各钻井设备的具体操作方式，可以聘请行业专家对新引进的钻井设备操作进行培训，同时需要制定相应的操作考核模式，保证每一位生产人员、维护人员通过考核后才能上岗，从而能够有效提升钻井设备管理效果，防止因人为因素导致钻井设备出现故障问题。

3.4 提高钻井设备故障维修技术水平

钻井设备故障维修难度较大，针对不同故障类型需要采用相应的维修技术，为了妥善、快速解决钻井设备故障，恢复钻井生产，必须不断提升维修技术水平。（1）针对退化性钻井设备故障，需要采用退化元件的维修方式，当发现钻井设备内某元件磨损程度较为严重时，必须及时更换退化的元件，而不能采用修复措施，否则，会导致故障问题频发，是钻井设备维修技术必须掌握的关键要点。（2）针对功能性钻故障的维修，是钻井设备维修中难度较高的部分，通常需要对钻井设备的绝缘故障部分进行修复，确保钻井设备整体绝缘性能良好，才能够提高钻井设备的控制效果，同时，还要做好防潮维修工作，保证钻井设备具有良好的防潮性，从而能够避免钻井设备在运行期间发生损坏。（3）针对破坏性故障，需要根据破坏程度选择采用维修或更换的技术手段，如果钻井设备元件破坏程度较低，比如，裂纹、松动等，通过强化、紧固等维修技术即可解决，但是，如果钻井设备元件破坏较严重，则需要更换破损元件，不能继续使用。（4）针对失调性钻井设备，需要明确钻井设备内部各系统运行压力，将其调整到规定压力范围内，同时采用一定的压力控制措施，防止钻井设备运行期间出现压力波动过大的问题，即可起到良好的解决效果。

4 结语

综上所述，本文全面阐述了钻井设备的基本结构和系统，并对钻井设备的常见故障、故障原因以及故障后果进行分析，最后提出多项有效的解决措施，希望能够对我国油气开采行业起到一定的借鉴和帮助作用，不断提高钻井设备应用和维护管理水平，从而促进油气资源生产效率的提升，满足工业生产和社会发展资源的需求。