浅析测井车液压排缆系统的失效形式及预防

2023-10-30赵龙昊

中国设备工程 2023年20期

赵龙昊

（大庆油田装备制造集团，黑龙江大庆 163411）

在油田测井作业过程中，测井车的应用非常广泛，测井车具有高度结构集成化特征，且作业过程中抗干扰能力强、测量精度高，是油田开发获取油气储层信息非常重要的一种设备。但由于测井作业工况非常复杂，作业范围广，作业工期不稳定，因此要求测井车具备较强环境适应性。在此情况下，经常会因作业人员对测井车排缆系统工作原理不熟悉而导致故障，因此，针对测井车液压排缆系统失效问题进行研究具有重要实践意义。

1 测井车概述

在油田测井作业过程中，测井车是一种常用的特种车辆设备。在油田测井作业过程中，排缆系统属于测井电缆起下的主要执行单元，其属于一种通过液压系统控制的手动排缆系统，排缆系统主要由控制操纵阀、左右摆动油缸、氮气罐、胶管接头、支撑油缸等几个部分组成。排缆系统执行元件主要通过液压系统辅助泵提供能量来源，液压油缸缸杆活动可带动排缆杆完成上下、左右摆动（见图1）。手动控制手柄处于中间位置的情况下，油缸处在浮动状态下，此时排缆器自动跟随电缆运动。利用控制台上的手动先导阀即可对排缆方向进行控制。当控制手柄向左侧移动的情况下排缆器同样向左移动；向右移动控制手柄时排缆器向右移动。作为液压排缆系统中的主要执行元件，液压缸和液控单向阀可以将液压能经过转化或形成机械能，从而保障排缆系统做往复运动。要想进一步提升排缆系统液压缸及液控单向阀等执行元件的使用寿命，有效提升液压排缆系统整体的运行可靠性，本文针对侧进车液压排缆系统液压缸和液控单向阀故障问题以及预防措施进行探讨非常关键。

图1 测井车液压排缆系统及控制示意图

2 排缆系统液压缸失效及预防

作为测井车排缆系统中非常重要的一种执行元件，液压缸体现出了结构简单、运行稳定、工作可靠等特征，因此，要想进一步提升液压缸的使用寿命，则需要对液压缸故障形式以及运行工况进行全面分析。

故障形式1：液压缸活塞杆弯曲。在设计测井车液压缸的过程中，需要对外部径向力对活塞杆的影响进行充分考虑。从测井车实际作业角度看，液压排缆系统中液压活塞杆受外部径向力不能超过其允许径向力。外部径向力作用到活塞杆上的情况下，活塞杆由于同时会受到推力作用很容易出现完全变形或挠曲而导致油缸遭到损坏。因此，要充分结合液压缸在作业工况下的实际受力状况，精确计算活塞杆直径，并对活塞杆强度和挠度进行全面校核，保障活塞杆直径足够大，并有效提升其抗弯强度，尽可能减小活塞杆的侧向受力，这样才能充分保障在测井车作业过程中活塞杆在设计压力范围内不会出现较大振动等现象。

故障形式2：油缸和电缆臂安装。在测井车各部件组装过程中，很难精确计算出液压缸耳环及销轴的变形量，因此，在设计过程中，需要对液压缸耳环以及销轴的润滑进行全面考虑。耳环内孔通常情况下会相应配备耐磨性较强的自润滑铜套。这样即使在发生变形的情况下也可以通过更换新铜套来保障液压缸能正常运行。耳环上通常会配备一个油脂嘴，通过油脂嘴即可完成定期润滑，这样即可避免油缸在运行过程中出现干磨，从而避免销轴和耳环产生变形问题。

故障形式3：液压缸变形故障。液压缸在组装过程中，要尽可能采取措施保障缸筒与导向套、导向套与活塞杆之间的同心度。一旦产生偏心问题，会导致密封元件出现严重磨损，进而导致密封元件失效，也可以有效预防液压缸产生泄漏。液压缸在运行过程中，如果出现负载突然增加等现象而引发缸筒变形，容易导致液压缸出现泄漏而失压，进而影响液压系统的整体工作效率。在缸筒产生严重变形的情况下，还可能会导致拉缸等故障，此时，气缸管内部光滑度也会受到影响。为有效避免圆柱体产生变形，应该充分结合力学理论对圆柱体强度进行严格检验。

故障形式4：配备液压锁的液压缸无法正常停止。为保障液压缸运行安全性，通常会在液压缸缸口位置设置一个止回阀，同时也能让液压缸在运行中持续保持压力。当液压止回阀产生故障的情况下，液压缸封闭墙内液压油无法顺利循环到油箱中，从而很容易导致液压缸出现失控等现象。为了避免该类故障的出现，需要定期针对液压油清洁度进行检查，这样才能有效避免液压阀堵塞导致液压缸故障。

故障形式5：液压系统中一旦出现灰尘颗粒、耐磨颗粒、污染物等，会导致密封元件受到严重磨损。因此，在液压系统组装或维护检修过程中需要对所有部件进行彻底清洁，同时也要加大对液压油的过滤。此外，密封元件与缸筒或活塞杆粗糙表面接触过程中也会产生磨损，因此，在设计制造过程中，需要充分保证缸筒和活塞杆表面光滑度达到标准要求，这样才能有效避免密封唇出现磨损后导致液压缸泄漏。

3 液压单向阀失效形式及预防

测井车液压排缆系统液控单向阀通常情况下也被称为液压锁，当控制手动操作阀的过程中排缆油缸无法自由下降从而使排缆架停留在某一位置。在测井车实际作业过程中，经常会发现液压控制单向阀产生保压故障问题。根据其故障形式及故障原因，可采取相应措施避免故障发生。

（1）在液压排缆系统安装过程中，要避免控制油口、出油口、进油口出现安装混乱现象。液控单向阀属于一种常见的方向控制阀门。其主要作用是对液压油流动速度和压力值进行控制。与普通阀门相比，液控单向阀可以对油路的K 口进行控制，控制油路中压力未接通的情况下其与普通单向阀门作用相同，此时，液压系统中的油液无法实现反向流动。控制油路K 口接通控制压力的情况下，通过控制压力可以让活塞杆顶杆向右移动，最终将单向阀点开，这样进油口和出油口相互连通。出油口压力相对较大的情况下，油液也会出现反方向流动。因此，在进行装配的过程中，相关操作人员必须对油口的正反相向进行清晰辨识，这样才能避免液压系统正常工作状态受到影响。

（2）液控止回阀内部泄漏故障。液控止回阀阀座和阀芯之间通常情况下采取金属圆锥形式进行密封，通过保持枪中的压力作用挤出阀芯，在阀座内孔狭窄空间中形成有效密封。虽然这种密封形式具有良好的密封性能，但止回阀在应用过程中阀型很容易出现蠕变变形，从而导致阀座和阀芯之间会出现微小间隙，进而引发油液泄漏。因此，在设计制造过程中要进一步提升相关组件的加工精度。

（3）在设计过程中，需充分保障液控单向阀控制压力达到相关标准要求，这样才能充分保障其工作压力始终处在液压系统工作压力范围内，才能真正达到保持油缸压力的目的，而且也可以有效避免控制压力损失现象出现。另外，还要对控制压力是否能满足反向开启要求给予高度关注，如果使用主油泵为液压控制止补充压力的情况下，则要对主油泵压力产生变化时控制油路是否受到影响以及影响程度进行全面分析，这样才能有效避免液控止回阀在产生故障情况下而导致单向阀无法打开。

（4）要注意不可以单独在回路中使用液控单向阀，否则，油缸系统下降的情况下，由于电缆排放部件本身的重力作用会导致活塞下降速度增加，一旦超过进油量设定速度的情况下，会在油缸上方腔体中形成真空状态，从而使液控单向阀控制油压过低而导致单向阀关闭，影响油缸的正常动作。当缸体上部腔体压力重建的情况下液压控制单向阀会再次打开。而且在此过程中很容易出现油缸反复爬升而产生振动噪声。