淺析測井車液壓排纜系統(tǒng)的失效形式及預(yù)防

趙龍昊

（大慶油田裝備制造集團(tuán)，黑龍江 大慶 163411）

在油田測井作業(yè)過程中，測井車的應(yīng)用非常廣泛，測井車具有高度結(jié)構(gòu)集成化特征，且作業(yè)過程中抗干擾能力強(qiáng)、測量精度高，是油田開發(fā)獲取油氣儲層信息非常重要的一種設(shè)備。但由于測井作業(yè)工況非常復(fù)雜，作業(yè)范圍廣，作業(yè)工期不穩(wěn)定，因此要求測井車具備較強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性。在此情況下，經(jīng)常會(huì)因作業(yè)人員對測井車排纜系統(tǒng)工作原理不熟悉而導(dǎo)致故障，因此，針對測井車液壓排纜系統(tǒng)失效問題進(jìn)行研究具有重要實(shí)踐意義。

1 測井車概述

在油田測井作業(yè)過程中，測井車是一種常用的特種車輛設(shè)備。在油田測井作業(yè)過程中，排纜系統(tǒng)屬于測井電纜起下的主要執(zhí)行單元，其屬于一種通過液壓系統(tǒng)控制的手動(dòng)排纜系統(tǒng)，排纜系統(tǒng)主要由控制操縱閥、左右擺動(dòng)油缸、氮?dú)夤?、膠管接頭、支撐油缸等幾個(gè)部分組成。排纜系統(tǒng)執(zhí)行元件主要通過液壓系統(tǒng)輔助泵提供能量來源，液壓油缸缸桿活動(dòng)可帶動(dòng)排纜桿完成上下、左右擺動(dòng)（見圖1）。手動(dòng)控制手柄處于中間位置的情況下，油缸處在浮動(dòng)狀態(tài)下，此時(shí)排纜器自動(dòng)跟隨電纜運(yùn)動(dòng)。利用控制臺上的手動(dòng)先導(dǎo)閥即可對排纜方向進(jìn)行控制。當(dāng)控制手柄向左側(cè)移動(dòng)的情況下排纜器同樣向左移動(dòng)；向右移動(dòng)控制手柄時(shí)排纜器向右移動(dòng)。作為液壓排纜系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，液壓缸和液控單向閥可以將液壓能經(jīng)過轉(zhuǎn)化或形成機(jī)械能，從而保障排纜系統(tǒng)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。要想進(jìn)一步提升排纜系統(tǒng)液壓缸及液控單向閥等執(zhí)行元件的使用壽命，有效提升液壓排纜系統(tǒng)整體的運(yùn)行可靠性，本文針對側(cè)進(jìn)車液壓排纜系統(tǒng)液壓缸和液控單向閥故障問題以及預(yù)防措施進(jìn)行探討非常關(guān)鍵。

圖1 測井車液壓排纜系統(tǒng)及控制示意圖

2 排纜系統(tǒng)液壓缸失效及預(yù)防

作為測井車排纜系統(tǒng)中非常重要的一種執(zhí)行元件，液壓缸體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、工作可靠等特征，因此，要想進(jìn)一步提升液壓缸的使用壽命，則需要對液壓缸故障形式以及運(yùn)行工況進(jìn)行全面分析。

故障形式1：液壓缸活塞桿彎曲。在設(shè)計(jì)測井車液壓缸的過程中，需要對外部徑向力對活塞桿的影響進(jìn)行充分考慮。從測井車實(shí)際作業(yè)角度看，液壓排纜系統(tǒng)中液壓活塞桿受外部徑向力不能超過其允許徑向力。外部徑向力作用到活塞桿上的情況下，活塞桿由于同時(shí)會(huì)受到推力作用很容易出現(xiàn)完全變形或撓曲而導(dǎo)致油缸遭到損壞。因此，要充分結(jié)合液壓缸在作業(yè)工況下的實(shí)際受力狀況，精確計(jì)算活塞桿直徑，并對活塞桿強(qiáng)度和撓度進(jìn)行全面校核，保障活塞桿直徑足夠大，并有效提升其抗彎強(qiáng)度，盡可能減小活塞桿的側(cè)向受力，這樣才能充分保障在測井車作業(yè)過程中活塞桿在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)較大振動(dòng)等現(xiàn)象。

故障形式2：油缸和電纜臂安裝。在測井車各部件組裝過程中，很難精確計(jì)算出液壓缸耳環(huán)及銷軸的變形量，因此，在設(shè)計(jì)過程中，需要對液壓缸耳環(huán)以及銷軸的潤滑進(jìn)行全面考慮。耳環(huán)內(nèi)孔通常情況下會(huì)相應(yīng)配備耐磨性較強(qiáng)的自潤滑銅套。這樣即使在發(fā)生變形的情況下也可以通過更換新銅套來保障液壓缸能正常運(yùn)行。耳環(huán)上通常會(huì)配備一個(gè)油脂嘴，通過油脂嘴即可完成定期潤滑，這樣即可避免油缸在運(yùn)行過程中出現(xiàn)干磨，從而避免銷軸和耳環(huán)產(chǎn)生變形問題。

故障形式3：液壓缸變形故障。液壓缸在組裝過程中，要盡可能采取措施保障缸筒與導(dǎo)向套、導(dǎo)向套與活塞桿之間的同心度。一旦產(chǎn)生偏心問題，會(huì)導(dǎo)致密封元件出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，進(jìn)而導(dǎo)致密封元件失效，也可以有效預(yù)防液壓缸產(chǎn)生泄漏。液壓缸在運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)負(fù)載突然增加等現(xiàn)象而引發(fā)缸筒變形，容易導(dǎo)致液壓缸出現(xiàn)泄漏而失壓，進(jìn)而影響液壓系統(tǒng)的整體工作效率。在缸筒產(chǎn)生嚴(yán)重變形的情況下，還可能會(huì)導(dǎo)致拉缸等故障，此時(shí)，氣缸管內(nèi)部光滑度也會(huì)受到影響。為有效避免圓柱體產(chǎn)生變形，應(yīng)該充分結(jié)合力學(xué)理論對圓柱體強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。

故障形式4：配備液壓鎖的液壓缸無法正常停止。為保障液壓缸運(yùn)行安全性，通常會(huì)在液壓缸缸口位置設(shè)置一個(gè)止回閥，同時(shí)也能讓液壓缸在運(yùn)行中持續(xù)保持壓力。當(dāng)液壓止回閥產(chǎn)生故障的情況下，液壓缸封閉墻內(nèi)液壓油無法順利循環(huán)到油箱中，從而很容易導(dǎo)致液壓缸出現(xiàn)失控等現(xiàn)象。為了避免該類故障的出現(xiàn)，需要定期針對液壓油清潔度進(jìn)行檢查，這樣才能有效避免液壓閥堵塞導(dǎo)致液壓缸故障。

故障形式5：液壓系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)灰塵顆粒、耐磨顆粒、污染物等，會(huì)導(dǎo)致密封元件受到嚴(yán)重磨損。因此，在液壓系統(tǒng)組裝或維護(hù)檢修過程中需要對所有部件進(jìn)行徹底清潔，同時(shí)也要加大對液壓油的過濾。此外，密封元件與缸筒或活塞桿粗糙表面接觸過程中也會(huì)產(chǎn)生磨損，因此，在設(shè)計(jì)制造過程中，需要充分保證缸筒和活塞桿表面光滑度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣才能有效避免密封唇出現(xiàn)磨損后導(dǎo)致液壓缸泄漏。

3 液壓單向閥失效形式及預(yù)防

測井車液壓排纜系統(tǒng)液控單向閥通常情況下也被稱為液壓鎖，當(dāng)控制手動(dòng)操作閥的過程中排纜油缸無法自由下降從而使排纜架停留在某一位置。在測井車實(shí)際作業(yè)過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)液壓控制單向閥產(chǎn)生保壓故障問題。根據(jù)其故障形式及故障原因，可采取相應(yīng)措施避免故障發(fā)生。

（1）在液壓排纜系統(tǒng)安裝過程中，要避免控制油口、出油口、進(jìn)油口出現(xiàn)安裝混亂現(xiàn)象。液控單向閥屬于一種常見的方向控制閥門。其主要作用是對液壓油流動(dòng)速度和壓力值進(jìn)行控制。與普通閥門相比，液控單向閥可以對油路的K 口進(jìn)行控制，控制油路中壓力未接通的情況下其與普通單向閥門作用相同，此時(shí)，液壓系統(tǒng)中的油液無法實(shí)現(xiàn)反向流動(dòng)?？刂朴吐稫 口接通控制壓力的情況下，通過控制壓力可以讓活塞桿頂桿向右移動(dòng)，最終將單向閥點(diǎn)開，這樣進(jìn)油口和出油口相互連通。出油口壓力相對較大的情況下，油液也會(huì)出現(xiàn)反方向流動(dòng)。因此，在進(jìn)行裝配的過程中，相關(guān)操作人員必須對油口的正反相向進(jìn)行清晰辨識，這樣才能避免液壓系統(tǒng)正常工作狀態(tài)受到影響。

（2）液控止回閥內(nèi)部泄漏故障。液控止回閥閥座和閥芯之間通常情況下采取金屬圓錐形式進(jìn)行密封，通過保持槍中的壓力作用擠出閥芯，在閥座內(nèi)孔狹窄空間中形成有效密封。雖然這種密封形式具有良好的密封性能，但止回閥在應(yīng)用過程中閥型很容易出現(xiàn)蠕變變形，從而導(dǎo)致閥座和閥芯之間會(huì)出現(xiàn)微小間隙，進(jìn)而引發(fā)油液泄漏。因此，在設(shè)計(jì)制造過程中要進(jìn)一步提升相關(guān)組件的加工精度。

（3）在設(shè)計(jì)過程中，需充分保障液控單向閥控制壓力達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣才能充分保障其工作壓力始終處在液壓系統(tǒng)工作壓力范圍內(nèi)，才能真正達(dá)到保持油缸壓力的目的，而且也可以有效避免控制壓力損失現(xiàn)象出現(xiàn)。另外，還要對控制壓力是否能滿足反向開啟要求給予高度關(guān)注，如果使用主油泵為液壓控制止補(bǔ)充壓力的情況下，則要對主油泵壓力產(chǎn)生變化時(shí)控制油路是否受到影響以及影響程度進(jìn)行全面分析，這樣才能有效避免液控止回閥在產(chǎn)生故障情況下而導(dǎo)致單向閥無法打開。

（4）要注意不可以單獨(dú)在回路中使用液控單向閥，否則，油缸系統(tǒng)下降的情況下，由于電纜排放部件本身的重力作用會(huì)導(dǎo)致活塞下降速度增加，一旦超過進(jìn)油量設(shè)定速度的情況下，會(huì)在油缸上方腔體中形成真空狀態(tài)，從而使液控單向閥控制油壓過低而導(dǎo)致單向閥關(guān)閉，影響油缸的正常動(dòng)作。當(dāng)缸體上部腔體壓力重建的情況下液壓控制單向閥會(huì)再次打開。而且在此過程中很容易出現(xiàn)油缸反復(fù)爬升而產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。

4 結(jié)語

總而言之，在油田測定作業(yè)過程中，測井車液壓電纜敷設(shè)系統(tǒng)屬于非常重要的一個(gè)組成部分，液壓系統(tǒng)一旦產(chǎn)生故障，必然會(huì)對測井作業(yè)產(chǎn)生其他影響。而對于測井車液壓排纜系統(tǒng)來說，液控單向閥、液壓缸是造成故障的主要部件，因此針對上述兩個(gè)部件的構(gòu)成形式進(jìn)行全面分析，并采取有效預(yù)防措施才能夠保障測井車系統(tǒng)的正常作業(yè)。