油田修井设备故障及维修策略的创新分析

时间：2015-12-20 23:23:56 所属分类：天然气工业 浏览量:

一、前言 修井设备主要用于油、气、水井的井下管柱或井身进行中小修及大修而提供动力的一套综合机组。一套完整的修井设备主要由八大系统组成：起升系统、旋转系统、循环系统、动力设备、传动系统、控制系统、修井机底座、其他辅助设备等。 修井设备在使用过

一、前言
　　修井设备主要用于油、气、水井的井下管柱或井身进行中小修及大修而提供动力的一套综合机组。一套完整的修井设备主要由八大系统组成：起升系统、旋转系统、循环系统、动力设备、传动系统、控制系统、修井机底座、其他辅助设备等。
　　修井设备在使用过程中，必然会产生不同程度的磨损、疲劳、变形或损伤，或者性能下降。在年检或检验之前，都要投入资金对设备进行整修，使设备处于良好状态。因此，修井设备的故障维修作为设备管理的重要环节，是延长设备寿命，保证生产正常运行，防止事故发生的重要保证。
　　二、修井设备的主要故障及其分析
　　修井设备是井下作业的关键设备，其主要故障根据设备组成构造、运动状态和工作状态的不同表现等形式，其归纳为以下几个方面：
　　1.设备综合性能参数下降；
　　2.设备发生异常振动；
　　3.设备磨损配合间隙过大；
　　4.设备发生声响异常；
　　5.设备机构发生过热现象；
　　6.设备构件出现裂纹与扩展；
　　7.液、气、电路系统压力或电压发生剧烈变化等现象。
　　由此可见，设备故障的多样化说明修井设备故障形成的原因较为复杂，而修井设备在整个使用寿命期限内的故障发生频率同样也随时间的变化而变化，如图1设备故障发生发展的浴盆曲线所示：
　　在设备故障发生发展的浴盆曲线中，将设备故障变化表现为三个阶段：
　　第一阶段Ⅰ表现为设备早期故障期。对于修井设备各零部件及执行机构均处于磨合状态。由于设计和制造中的缺陷，零部件的加工质量以及使用不当等原因，致使开始故障率很高。
　　第二阶段Ⅱ表现为设备偶发故障期（有效寿命）。修井设备的各运动部件已进入正常的磨损状态，设备故障明显减少，且处于最佳稳定状态，致使设备正式进入了正常运行。在这一阶段所发生的故障，由于设计缺陷、使用维护不当及工作条件的劣化等存在的问题所致。
　　第三阶段Ⅲ表现为设备耗损故障期。根据设备故障发生发展的浴盆曲线的原理，推出设备随着使用时间的延长，故障的发生次数、发生故障后的修复费用、修理消耗的工时也随之增加。这也是由于各零部件的磨损、疲劳、老化、腐蚀等造成的。
　　因此，根据以上规律可知，为降低修井设备在整个使用寿命期限内的故障发生频率，需合理制定设备维修管理模式，减少故障的发生率，延长设备使用时间，减少故障损失，缩短故障处理耗费的工时。
　　三、修井设备维修策略分析
　　目前，修井设备维修管理模式单一，主要采用的维修制度是强制保养，定期维护、事后修理。在维修方式上，基本上分为日常维护、项修及大修。这种维修模式缺乏针对性，对设备无故障运行的保障能力较弱。因为，不同的设备在不同应用场合，有不同的期望性能，其故障模式会有很大的变化，为预防不同的设备故障，需要不同的维修策略。
　　在此，本文对设备维修的方式进行对比，择优维修策略，并进行如下分析：
　　1.维修方式对比分析
　　设备的维修方式是指对设备维修时机和维修深度的控制，采用合理的维修方式，有效地延长设备的使用寿命，提高工作效率和安全系数。从维修方式的发展趋势来看，具体方式主要有以下几种：
　　1.1修复性维修，也称为事后维修。设备发生故障或损坏后按照相应的维修要求进行修复性维修。这是一种“有故障才维修”的被动维修方式，需要停机维修，是维修处于一种盲目、失控的状态，根本无法安排维修计划。
　　1.2预防性维修，也称为定期维修。按照规定时间内的维修计划对设备进行停机检查，解体、更换零部件，以预防损坏或继发性损坏。这种维修方式主要针对主要设备制定的维修计划，对设备进行检查和维修，消除可能的和隐藏的故障，且计划性强，组织管理工作比较简单。但该维修方式也存在缺点，由于维修过剩而造成资源浪费；维修不当反而造成故障等。
　　1.3预测性维修，也称为状态监测维修。按照对设备的主要部位进行定期或连续的状态监测和故障诊断来判定设备所处的状态进行维修。这种维修方式它集于状态监测、故障诊断、故障预测、维修决策支持和维修活动为一体，是目前比较理想的维修方式。但从局部考虑，它增加了状态监测的设备，也增加了成本，且本身还带来了额外的维修和不可靠性。
　　因此，有上述维修方式对比分析可知，对修井设备的主要设备重点部位，若可用状态监测手段探测故障征兆，应采用状态维修，否则采用计划预防性维修；对常处于使用状态的修井设备（即辅助设备）且没有备用的设备或更换的零部件，应采用计划性预防维修；对于不常处于使用状态的修井设备且有备用的设备或零部件，应采用事后维修；对以随机故障为主要故障形式，故障征兆无法有效监测的设备，应采用事后维修。
　　2.维修策略的选择
　　在现代维修观念中，维修方式不是固定不变的，而应针对设备的故障性质、状态及对生产、安全的影响而制定相应的维修策略。而修井设备的维修策略和一般设备维修策略相比较，既有其共性，也有它的特殊性。在目前设备维修工作中，大体上采用三种维修策略，即事后维修策略，定期维修策略，状态维修策略。但从这种三种维修策略中合理选择维修策略，又必须遵循设备的故障特性，设备的有效度及设备的维修费用等因素来确定。
　　2.1 根据设备的故障特性选择维修策略
　　根据修井设备故障特征特性，设备故障信息是决定设备维修方式的基础。首先统计设备故障的基本信息，通过对故障信息的分析，来判断设备故障的类型，从而选择维修方式。可以收集一年来（或半年、季、月）设备的停机频率（次数）和停机时间的统计资料。绘制设备停机时间和停机频率排列图表，由于修井设备繁多复杂，只需列出占总数80%以上的停机时间最长及停机次数最多的设备即可。然后对停机时间长、频率高的设备，采用计划维修，彻底消除故障。对停机频率低，但一旦停机需要延续较长的停机时间的设备，应对造成故障停机的过程和原因进行分析，并进行状态监测，进行状态维修。对停机频率高，停机时间短的设备采取的维修策略是提高操作人员的技能水平，一般维修由他们完成即可。对停机时间短，频率低的设备采取的方式是不坏不修，即事后维修。
　　2.2 根据设备的有效度选择维修策略
　　对于一套完整修井设备是由

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