王福沖（中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司， 天津 300452）

頂驅(qū)鉆井電機(jī)上端蓋改進(jìn)設(shè)計(jì)

王福沖（中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司， 天津 300452）

鉆井電機(jī)是頂驅(qū)的關(guān)鍵設(shè)備。對(duì)鉆井電機(jī)上端蓋改進(jìn)設(shè)計(jì)，解決了因泥漿和雨水造成的電機(jī)軸承損壞。

頂驅(qū)；鉆井電機(jī)；軸承

蓬萊19-3 油礦目前共有七個(gè)平臺(tái)， 承擔(dān)著渤海油田1/3的油氣產(chǎn)量。因此， 保證鉆井作業(yè)的連續(xù)性非常重要。針對(duì)頂驅(qū)鉆井電機(jī)頻繁故障的問題，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 現(xiàn)已成功應(yīng)用于蓬萊19-3油礦二期五部頂驅(qū)， 徹底解決了上部軸承損壞的問題，避免了頂驅(qū)停工。保證模塊鉆機(jī)的正常工作與鉆井作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行。

1 工況

蓬萊19-3油礦二期安裝有五部6027AC-939 型canrig頂驅(qū)。這些頂驅(qū)隨機(jī)使用WEG和WL兩種立式變頻電機(jī)。電機(jī)的上軸承為4點(diǎn)接觸球軸承，以承受電機(jī)轉(zhuǎn)子自重和提供徑向拖動(dòng)。兩種電機(jī)的參數(shù)如下：

WEG立式變頻電機(jī)參數(shù)：

電機(jī)型號(hào)：TGA 355B；額定功率：448kW；額定電壓：600V；

上軸承：FAG QJ318-C4；下軸承：FAG 558826D；防護(hù)等級(jí)：IP23。

Ward-Leonard 立式變頻電機(jī)參數(shù)

電機(jī)型號(hào)：WL381060VSSSPAB； 額定功率：447.6 kW；額定電壓600V；

上 軸 承：FAG QJ318N2MPA-C4；下 軸 承：FAG 558826D；防護(hù)等級(jí)：IP23。

2 電機(jī)故障

從2008年開始，陸續(xù)發(fā)生頂驅(qū)鉆井電機(jī)上軸承損壞，電機(jī)轉(zhuǎn)子下沉故障。

鉆修機(jī)B頂驅(qū)：故障時(shí)間：2008年5月；電機(jī)運(yùn)行時(shí)間：2個(gè)月；電機(jī)：WEG。

鉆修機(jī)C頂驅(qū)：故障時(shí)間：2009年1月；電機(jī)運(yùn)行時(shí)間：22個(gè)月；電機(jī)：WEG。

鉆修機(jī)F頂驅(qū)：故障時(shí)間：2009年12月；電機(jī)運(yùn)行時(shí)間：1個(gè)月；電機(jī)：Ward-Leonard。

3 故障分析

立式電機(jī)的上端軸頭是電動(dòng)機(jī)整體最容易進(jìn)水損壞的部位，因此WEG和WL電機(jī)上端蓋都采用迷宮式結(jié)構(gòu)，并用密封圈密封，防止外面的灰塵和水進(jìn)入軸承室，保持軸承清潔。而且Canrig頂驅(qū)在鉆井電機(jī)上端蓋制動(dòng)裝置總成基座上設(shè)計(jì)了4個(gè)排放口，用來排放泥漿和水。

在解體第一臺(tái)故障電機(jī)后，發(fā)現(xiàn)密封環(huán)斷裂，軸承支架底破損。潤(rùn)滑油脂變黑。

在解體第二臺(tái)故障電機(jī)后，在軸承腔室內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量泥漿，滾珠變形。由此分析，在鉆井作業(yè)中，鉆井泥漿和雨水進(jìn)入電機(jī)制動(dòng)裝置基座內(nèi)并積累。然后逐漸通過迷宮密封進(jìn)入上部軸承潤(rùn)滑油腔，污染潤(rùn)滑油脂，導(dǎo)致軸承損壞。

取樣化驗(yàn)第三臺(tái)故障電機(jī)潤(rùn)滑油后，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油脂內(nèi)含大量泥漿和水。證實(shí)了泥漿和雨水通過迷宮密封進(jìn)入軸承內(nèi)，破壞潤(rùn)滑油脂導(dǎo)致軸承損壞的推論。

圖1 第二臺(tái)故障電機(jī)滾珠

圖2 第二臺(tái)故障電機(jī)軸承

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)

鉆井電機(jī)制動(dòng)裝置總成基座的4個(gè)排放口，可以排放部分進(jìn)入基座內(nèi)的泥漿和水，但是積累的泥漿和雨水可以逐漸通過迷宮密封進(jìn)入軸承腔內(nèi)，造成軸承損壞。根據(jù)兩種電機(jī)的具體情況，重新設(shè)計(jì)迷宮密封。首先增加一道迷宮密封，加強(qiáng)密封；然后在迷宮密封外側(cè)增加一個(gè)防水臺(tái)階，用來防止累積的泥漿和雨水通過迷宮密封進(jìn)入軸承。

5 結(jié)語

鉆井電機(jī)作為頂驅(qū)的核心部件，直接決定著頂驅(qū)的效率和可靠性。通常鉆機(jī)在野外或者海上作業(yè)，遠(yuǎn)離基地和維修工廠，更換故障鉆井電機(jī)非常困難；鉆井電機(jī)故障還可能造成卡鉆，甚至井控事故，直接影響井隊(duì)的作業(yè)進(jìn)度。因此頂驅(qū)拖動(dòng)電機(jī)的可靠性非常重要。

［1］ Canrig Drilling Technology LTD. 6027AC-939頂驅(qū)安裝調(diào)試維修手冊(cè)［K］.2007.