石油固井设备液压系统运维及保养体系构建研究

魏 伟

（烟台杰瑞石油装备技术有限公司，山东烟台 264003）

0 引言

随着石油开采管理不断朝着精细化方向发展，运维及保养工作要求也在不断细化。固井设备液压系统由于生产运行的特殊性，在实际运行中常会出现故障频发现象，构建更为完善的运维及保养工作体系，提前采取预防性措施，不仅能够有效解决液压系统运行中的问题，还能够避免由于故障频发对生产作业带来的影响，提升作业效率和安全水平，为企业稳定发展提供保障。

1 液压系统组成及运行原理

1.1 液压系统组成

液压系统主要是在液压泵作为动力源基础上，将原动机的机械能转变为液体的压力动能，以此驱动工作机构实现往复旋转运动（图1）。在液压系统中，主元件能够确保系统正常做功，实现液体压力、流量和方向的控制。辅助部件主要包括液压油箱、机油滤油器、管线接头、冷却器及压力表等，通过各个部件的协同作用，最终实现设备的稳定运行[1]。由于液压系统结构较为复杂，并且长期处于循环作业模式，因此在外部环境影响及结构件磨损作用下，某些部件经常出现无法正常运行的情况，造成设备故障，对生产作业产生影响。

图1 液压泵运行原理

1.2 液压系统运行原理

液压系统是在控制器作用下运行的，生产人员根据现场作业情况调整运行参数，控制系统根据运行参数指令实现对节流阀或调速阀的控制，以此调整液体流量。在管路系统作用下，机械能转变为液体的压力动能，以此实现压力调整，确保井壁压力在要求范围内，确保石油开采作业稳定运行。液压系统运行原理如图2 所示。

图2 石油固井液压系统运行原理

2 固井设备液压系统运维及保养

2.1 取力器的运维及保养

取力器是液压系统运行的基本设备，是确保固井设备稳定运行的重要保障。取力器故障类型主要集中于离心泵无法正常运行、无法完成动作等方面。根据取力器的结构特征，问题多出现在操控结构方面，因此应当作为运维及保养工作的重点内容。在日常保养工作中，应做好电磁阀的检测工作，一旦出现电磁阀灵敏度降低或元器件受损现象，应及时做好维修和更换处理。取力器异响现象较为明显时，应重点关注拔插结构和传统齿轮底座稳定性，及时采取紧固措施进行处理。日常保养工作中，还应按时在取力器机械结构中添加润滑剂，降低主辅结构运动阻力，确保取力器保持高效运行状态。

2.2 油泵传动轴的运维及保养

油泵传动轴是重要的驱动装置，也是受力较大的装置，在生产运行中会出现不同程度的变形、断裂或损坏现象，出现故障将会对固井设备运行安全产生影响。造成油泵传动轴变形的原因主要有3 个：①固井开车时操作过猛，传动轴负担骤然增加；②油泵处于长期快速运转状态造成油温升高、油泵油封损坏，在长期大离心力作用下，造成传动轴变形；③冬季环境温度较低的情形下，液压缸运行阻力增加，在没有预转的情况下直接进入高负荷旋转，造成传动轴损坏。因此，传动轴的运维工作首先要求现场作业人员规范操作，开车时使传动轴运行压力逐渐增加，尤其是在冬季作业时必须进行预转后，才能够逐渐进入正常作业状态。在长时间运行状态下，要做好油温监测，出现长时间高温状态时要及时停车检修，一旦发现传动轴受损则必须要及时进行更换，避免造成更严重的损失。

2.3 油封的运维及保养

油封是确保固井设备处于良好密封状态、液压系统稳定工作的重要装置，同时也是较容易受损的部件。油封受损主要有3 个原因：①油泵高速运转状态下花键损坏，同时出现操作用力过猛情况，导致油腔油压过大，造成油封受损泄漏；②油泵与过渡板之间的O 形圈受力不均匀造成泄漏，导致油压不足；③活塞缸、液压缸及塞缸等部位长期处于高负荷、高温运行状态，加剧密封圈磨损，进而导致泄漏现象[2]。因此在作业过程中，要密切监测油泵运行状态，出现压力不正常时，必须及时更换密封圈。在液压缸温度过高时，应及时采取降温措施，确保密封圈处于良好状态。

2.4 下灰缸的运维及保养

下灰缸动作不畅和搅拌机运行不正常，是液压系统中较为常见的问题，其主要原因在于液压路中存在堵塞问题，溢流阀失调严重，高压油泵存在泄漏现象等。因此在运维保养工作中，必须及时检查、定期更换液压油。出现故障时，首先检查液压系统压力，如果压力正常则可以排除油泵故障影响[3]。其次检查液压油清洁度，如清洁度较低，则需要检查油路活塞状态，及时更换液压油，逐次清洗液压阀，直至满足稳定运行要求。如液压油状态正常，则需要检查液压阀，直接进行清洗或更换处理，以确保下灰缸保持稳定状态。下灰缸运维检修工作要按流程依次处理，这样才能提升工作效率，降低日常保养成本。

3 固井设备液压系统运维及保养体系构建

3.1 运维及保养工作目标

在固井设备液压系统运维及保养工作管理体系中，明确整体工作目标，提升工作效率，是新时期固井作业管理朝着精细化方向发展的基本要求。工作目标首先要明确最低故障次数要求、部门整体工作成本控制、岗位工作目标等。在结合现有运维及保养工作数据分析基础上，制定合理的工作计划，提出预防性保养工作方案[4]。合理的目标设定，能够明确各个岗位工作人员职责要求，确保部门工作人员能够协调组织，提升保养工作效率，及时响应生产现场故障处理要求，为固井作业生产活动提供有效保障。

3.2 运维及保养日常工作计划

日常工作计划是液压系统运维及保养工作开展的基本依据，也是确保整体工作有序开展的重要保障。参照现有日常工作开展特征，运维及保养工作计划必须要涵盖以下内容：

（1）每日或每次使用前保养。包括冷却液、燃油、水汽、沉积物、指示器、液压油及机械传动装置等方面的检查，确保各个细节层面达到运行要求时，才能够进行开机作业。

（2）定期保养。依照运转时间或定期时间最短原则，定期做好需要维护项目的保养工作，例如设备每运行30 h 或每周时间段内，达到任一条件即需要进行保养。

（3）需要时的保障。主要包括电池、电缆、滤芯等检查保养；传感器、喷油器、减振器、增压器、节温器、发电机、阀件动作等部件，在出现无法正常运行或达到运行期限时，必须进行对应的运维保养。

（4）大修保养。是否需要进行大修保养，应当根据液压系统整体运行情况进行评估，确保在稳定运行前提下尽量控制整体保养成本。

3.3 运维及保养工作质量要求

运维及保养是液压系统管理工作的重要组成部分，因此在具体工作开展中，应当适应新时期精细化理念导向要求，构建完善的质量控制体系，推动运维及保养工作朝着系统化方向发展。运维及保养工作质量体系分为3 个层次：

（1）基础层面。要求各项运维及检修质量能够达到日常运行基本要求，能够满足各个部件稳定生产运行要求。

（2）整体质量控制。要求定期对设备运行状态进行质量评估，在确保液压系统整体性能满足运行要求的前提下，才能够开展生产运行。

（3）成立质量控制小组（QC），由小组成员定期做好组织质量控制活动，尤其是针对液压系统中出现频率较高，对正常生产影响较为显著的问题，做好质量攻关的重点，采取针对性措施进行处理，消除液压系统质量对石油开采作业的影响，确保生产稳定性。

3.4 运维及保养队伍建设

运维及保养队伍建设是体系构建的基本组成部分，是确保各项工作有序开展的重要保障。针对当前队伍建设中存在的问题，应当采取如下措施进行优化，推动液压系统运维及保养工作质量不断提升。首先是要强化工作人员职业素养培养，要求工作人员能够在熟练掌握运维检修和日常保养工作技能基础上，提升责任意识，明确运维保养工作对企业经济效益的影响，树立正确的工作理念[5]。其次是要强化技能培训，通过在班组内容组织科技练兵、内部竞赛等形式，提升工作人员操作技能，提升整体工作效率，奠定运维及保养工作坚实基础。再次是通过制度建设规范日常行为规范，要求各个岗位人员能够明确自身职责，能够切实以生产安全理念为导向，依照工作计划，细致、深入地做好运维及保养工作，并及时将工作信息传输至管理平台，确保领导层面能够准确把握整体工作动态，对运维保养工作计划进行优化，为开采作业提供更加坚实的保障。

3.5 运维及保养异常事件处理

由于固井作业生产环境的复杂性，在固井设备运行中常会出现高温、压力变动等异常现象，间接造成液压系统无法正常工作。因此在运维及保养工作体系中，还应当制定专门的异常事件处理方案，提升运维工作针对性和运行效率。在异常事件处理方案中，首先应当明确主要异常现象对液压系统正常运行的影响，明确较容易受损的零部件类型，做好日常备件准备工作，确保异常事件发生后能够在最短的时间内开展维护工作[6]。其次是要做好异常事件处理后的跟进处理，尤其是针对部分采取临时措施的处理环节，应当采取对应的巩固处理措施，确保液压系统保持良好运行状态。

3.6 运维及保养工作系统评估

在液压系统运维及保养工作体系中，还应当制定完善的评估体系，推动各项工作朝着精细化方向发展。评估体系包括对液压系统运行质量评估和对工作人员能力评估两个方面，运行质量评估主要是针对液压系统所有设备运行性能进行检测，准确评估系统运行薄弱环节，这也是运维保养计划制定实施的主要参考依据。工作人员能力评估包括技能水平评估、责任意识评估和协作能力评估等多个方面。通过更加合理的评估体系，能够确保运维保养工作的针对性，也能够及时发现管理工作中存在的问题，确保各项管理措施落实到位，为固井作业安全提供有效保障。

4 结束语

石油固井作业生产管理体系中，液压系统运维及保养体系构建是长期性、动态性的工作，对于管理和生产人员而言，必须要适应管理理念革新要求，转变传统工作思路，强化对运维及保养工作的重视程度，严格依照规范流程做好各项工作，以确保运维及保养措施落实到位，为提升固井作业生产水平奠定坚实基础。