辩 专论 钻井机械故障诊断技术分析 王定才 中石化西南石油工程有限公司重庆钻井分公司 重庆４０００４２ 【摘要】近年来，随着我国石油化工行业的快速发展以及钻井技术的 外界环境或底层复杂性等多种因素的干扰而导致诊断工作无法顺利进 不断进步，人们开始越来越关注钻井机械故障问题 在润滑剂不良、零部 行，所以必须全面了解和掌握机械故障特点与机械故障原因，只有明确 件磨损等影响因素下，钻井机械极易发生各种机械故障，给整个工程运转 钻井机械故障类型，才能采取有效性处理措施。 ３．２以神经网络为主的旋转机械故障诊断技术 带来严重性危害。本文详细分析了钻井机械故障问题及故障产生原因，并 过去通常采用以多层感知器为主的诊断技术对钻井机械故障问题 针对故障原因采用钻井机械故障诊断技术进行处理，以确保工程任务如期 完成，使经济效益和社会效益达到最大化。 【关键词ｌ石油化工行业；钻井机械；故障诊断技术 进行检查，但该技术已无法满足现代化诊断需求，因而以神经网络为主 的旋转机械故障诊断技术应运而生。以神经网络、振动频率为主的旋转 机械故障诊断技术是一种新型的诊断方法，其不仅可以准确辨别和诊 。基于旋 在我国社会主义市场经济迅猛发展的条件下，石油化工行业开始对 断钻井机械发生故障原因，还可以明确神经网络数目和隐层 Ｊ能源提出越来越高的要求。目前，钻井机械已在自然资源勘探项目中得 转机械故障诊断技术，有关研究人员还建立了一套合理科学的智能故 到广泛应用，但由于大部分钻井机械不具备较高的工作效率，所以无法 障诊断系统，其主要是根据知识子块理论模式实现了查询信息功能、网 实现自动化操作，加上人为因素与自然因素的双重影响，使得大部分钻 络资讯功能、管理数据库功能和故障诊断功能等，这对于大型风机的 井机械在实际运作过程中存在不同程度的故障问题，这对于钻井行业 故障诊断来说具有至关重要的作用和意义。的健康、持久、稳定发展来说可起到一定的阻碍作用 。 １．钻井机械故障问题 常见的钻井机械故障：①因各种因素影响而导致钻井机械出现开 裂、意外压痕等损坏性故障；②因外界运行环境影响而导致钻井机械故 障，例如受干扰程度过大或运行受压程度过大等；③因介质渗漏等内部 因素影响而导致钻井机械故障；④因自然因素影响而导致钻井机械出 现不正常磨损、使用周期过长和质量变差等常规性故障；⑤因机械性能 失调而导致钻井机械故障；⑥因机械零部件松动等自身因素而导致钻 井机械故障。 为了有效降低钻井机械故障的产生率，各工作人员必须做好以下几 点工作：①做好钻井机械设备的保养工作。ＰＭＳ系统是预防钻井机械故 障的强制保养系统，也是预防钻井机械故障的强制维修系统。展开钻井 工作时，一定要提高机械设备的检修和维护水平，只有这样才能保证机 械设备安全稳定运行。在实际工作过程中，运用ＰＭＳ系统不仅可以协助 操作人员处理潜在的机械性能故障问题，还可以维护和保养机械性能， 使工作效率得到显著提高，最终取得最大化经济效益和社会效益。②培 养一支高素质、高文化、高水平的钻井机械故障诊断队伍。无论是机械 运行工作还是机械管理工作，各人员都必须做到对工作认真、负责。同 时，企业还要组织所有工作人员开展专业化技术培训活动，让所有员工 ２．钻井机械故障产生的原因 根据有关调查数据显示，零部件磨损、润滑协调性不达标、操作不 都能够了解和掌握钻井技术的重要知识和难点知识，以强化钻井机械 当等是导致钻井机械产生故障的主要原因。①零部件磨损。大多数机械 设备的战，ｚｔ－￣，推动企业不断向前发展。③高度重视配件质量，加强油 操作人员对于零部件磨损问题均没有予以高度重视，所以要求所有人员 品管理能力。在我国市场经济迅猛发展的条件下，与石油钻井机械设备 在选用钻井机械零部件过程中，必须仔细检查原材料的品质，同时还要 相关的配件市场出现了极为严重的垄断情况。部分配件质量不达标，直 注重钻井机械的生产工艺与设计结构，以有效降低钻井机械的磨损程 接降低了其自身的耐用性，并给技术人员的日常维护检修工作带来许多 。针对这一情况，企业必须高度重视配件质量，加强油品管理能 度。②润滑协调性不达标。润滑是保证钻井机械运行温度的关键，也是 困难 ｊ维持零部件良好间距的决定性因素，其不仅可以防止外界杂质渗入到钻 力，以降低钻井机械设备故障发产生率，提高机械工作效率。 井机械内部，还可以降低各零部件之间的磨损程度，达到减少故障产生 ４．结束语 自身质量、人为因素、外界因素，自然因素的影响均会导致钻井机 率的目的。③操作不当。在负荷平稳的条件下，钻井机械可以保持流畅的 运转，所以钻井机械的各操作人员必须保持认真负责的工作态度，只有 械在运行过程中出现各种不同程度的故障问题。为此，技术人员必须全 面了解和掌握钻井机械故障的产生原因，明确其故障类型，只有这样才 全面了解和掌握钻井机械的工作原理，才能合理科学的操控各个机械， 使钻井机械在实际运转过程中维持常温，防止因操作不当而引发机械 能利用先进的钻井故障诊断技术对故障问题进行有效性处理。除此之 故障。 外，还要组织所有工作人员开展专业化钻井技术培训活动，让各员工更 加了解钻井技术知识，正确操作钻井机械，最终达到防止钻井机械产生 ３．钻井机械故障诊断技术及解决对策 无损检测、振动诊断、测量温度与油样分析是钻井机械故障常用的 故障的目的。 诊断技术，其中振动诊断技术牵涉到许多不同工作领域，而国内对于该 诊断技术也投入了许多研究。现阶段，我国在分析和诊断振动信号方面 有统计分析、模型分析和时频域分析三种方法，同时也可以利用机械的 具体参数进行全方位诊断 。而随着钻井科技的不断进步，钻井机械故 障诊断技术日益增多，例如以频率为核心的全息谱分析、细化分析、共 振解调分析，以信号为基础的短时傅里叶变换诊断技术，以小波为主的 变换诊断技术，以机械轴心运转轨迹为目标的诊断技术。 ３．１模糊识别诊断技术与共振解调诊断技术 展开钻井作业时，往往会因环境恶劣、噪音过大、四周振源等因素 而导致钻井机械发生故障。由于钻井泵轴故障具有较为繁复的特点， 所以必须采用共振解调诊断技术将潜在的轴承故障问题挖掘出来，并 在此基础上完成各项频谱分析工作。但是在实际操作过程中，机械轴承 尺寸会存在一定差异，加上外界因素影响，使得频谱上显示的频率值和 计算得出的故障特征频率值互不相同。为此，共振解调诊断技术必须与 模糊识别诊断技术相互配合、相互协作，对各种故障特征频率进行有效 识别，以明确钻井机械故障产生原因。诊断钻井机械故障时，往往会因 参考文献 【１］王常亮，佟宏远．分析钻井机械故障诊断数据挖掘系统结构［Ｊ］．中国石 油和化工标准与质量，２０１３，（０６）：６５． ［２］杨志国，姜云鹏，李莉．天然气水合物赋存地层钻井液技术研究［Ｊ］．科 技致富向导，２０１Ｏ，（２９）：１９７－２０９． 【５】周长虹．钻井设备常见故障分析研究【Ｊ］．科枝资讯，２０１２，（ｏ４）：８８． 【４】韩俊，刘天文，娄景波．浅谈石油钻井行业中电气设备的管理、维护及 故障消除【Ｊ】＿中国石油和化工标准与质量，２０１５，（１１）：２０２－１７２．
