周文東 (中石化江漢石油工程有限公司井下測(cè)試公司，017300)

1 液壓修井機(jī)概述

液壓修井機(jī)工作環(huán)境不理想，載荷波動(dòng)劇烈，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)有時(shí)處于高油耗運(yùn)行狀態(tài)，工作性能未能得到合理發(fā)揮，特別是液壓系統(tǒng)的能耗問(wèn)題較為突出。國(guó)產(chǎn)液壓修井機(jī)不管是在外觀上，還是在工作性能上，又或者是在節(jié)能上，均和國(guó)外先進(jìn)水平存在明顯差距。

最近幾年，液壓修井機(jī)已然憑借自身優(yōu)異性能開(kāi)始逐漸取代傳統(tǒng)機(jī)械式修井機(jī)。對(duì)于液壓修井機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)集中表現(xiàn)在下述方面：1）重量輕；2）體積?。?）結(jié)構(gòu)緊湊；4）給進(jìn)力大；5）傳動(dòng)平穩(wěn)；6）操縱容易；7）支持無(wú)級(jí)變速；8）自動(dòng)控制等。由相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料可知，國(guó)產(chǎn)液壓修井機(jī)實(shí)際功率并不理想，實(shí)際利用率僅能夠達(dá)到50%-70%[1]。由此可見(jiàn)，研究和利用液壓修井機(jī)節(jié)能技術(shù)已然成為當(dāng)務(wù)之急。

2 液壓修井機(jī)能量損失分析

液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它能夠?qū)C(jī)械能“變作”液壓能，是液壓修井機(jī)的核心組成部分，同時(shí)也是影響液壓系統(tǒng)綜合效率的最主要部分。在能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，液壓泵必然存在一定的能量損耗，一種是泄漏導(dǎo)致的流量損耗，另一種是由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦而導(dǎo)致的機(jī)械損耗；通過(guò)液壓缸、液壓馬達(dá)能夠?qū)⒁簤耗堋白冏鳌睓C(jī)械能，在轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)因?yàn)橄鄬?duì)運(yùn)動(dòng)的存在而導(dǎo)致一定的機(jī)械損失，同時(shí)密封部位泄漏也會(huì)導(dǎo)致容積損失，均會(huì)導(dǎo)致能量的無(wú)謂消耗，最終導(dǎo)致系統(tǒng)工作效率不高[2]。

3 液壓修井機(jī)節(jié)能技術(shù)

3.1 能量存儲(chǔ)及利用技術(shù)

在液壓修井機(jī)正常運(yùn)行中，對(duì)其能量進(jìn)行有效存儲(chǔ)，并加以充分利用，對(duì)于提升其節(jié)能性具有相當(dāng)積極的現(xiàn)實(shí)意義。為達(dá)成上述目的，氣液聯(lián)動(dòng)能量?jī)?chǔ)蓄體系應(yīng)運(yùn)而生。在該蓄能系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了高壓蓄液缸（1個(gè)）、高壓氮?dú)獍?個(gè)）的有機(jī)連接，在管柱下放環(huán)節(jié)，其提供的勢(shì)能和沒(méi)有獲得完全利用的動(dòng)能均能夠通過(guò)蓄液缸對(duì)氮?dú)獍挠行嚎s以完成對(duì)能量的有效回收，當(dāng)應(yīng)用到此類(lèi)能量時(shí)，又能夠借助這一“氣—液聯(lián)動(dòng)裝置”以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)蓄能量的二次利用，如此一來(lái)，大幅提升和保證了能量的實(shí)際利用效率[3]。

3.2 能量輸出及回收技術(shù)

液壓修井機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程可細(xì)化為若干個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)著差異化的工作條件，同時(shí)也對(duì)應(yīng)著差異化的能量輸出以及回收方式。為保證能量的有效輸出及回收，組合式油缸應(yīng)運(yùn)而生。組合式油缸擁有三個(gè)密封腔室，可根據(jù)具體的作業(yè)條件而采取不同的組合形式，從而提供符合實(shí)際需要的提升力類(lèi)型，如此一來(lái)，在不同的工作條件下，均能夠借助對(duì)密封腔的適當(dāng)組合來(lái)最大化地滿(mǎn)足修井作業(yè)的實(shí)際需要。在下放管柱時(shí)，需要對(duì)三個(gè)密封腔室予以相應(yīng)的組合，如果管柱質(zhì)量超過(guò)油缸提升力，那么能量差值便會(huì)傳輸給蓄能裝置并保存起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)重力勢(shì)能的有效回收以及利用。

3.3 系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)

在液壓修井機(jī)日常工作中，若想實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的有效儲(chǔ)蓄、利用以及回收，離不開(kāi)與之配套的系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)。無(wú)論是油缸的組合應(yīng)用，還是油管的上提和下放，均需要配備相應(yīng)的檢測(cè)裝置來(lái)有效控制上述操作。所以，有必要為液壓修井機(jī)配備一個(gè)關(guān)于速度和力量的調(diào)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由兩大部分組成，一個(gè)是速度調(diào)節(jié)閥組，另一個(gè)是力擋控制閥組系統(tǒng)。前者能夠?qū)σ簤盒蘧畽C(jī)的速度進(jìn)行控制，即利用手動(dòng)伺服閥在相應(yīng)條件下對(duì)差油缸予以控制，而差油缸再向節(jié)流控制閥系統(tǒng)施加作用，最終完成對(duì)速度的有效調(diào)控。后者由兩大部分組成，一是控制凸輪（1個(gè)），二是液壓控制閥（若干個(gè)），兩者保持有機(jī)連接并通過(guò)一個(gè)手柄進(jìn)行相應(yīng)操控。在執(zhí)行操控動(dòng)作時(shí)，調(diào)整凸輪旋轉(zhuǎn)，此時(shí)液壓控制閥將會(huì)進(jìn)入連通或者斷開(kāi)狀態(tài)，在兩種不同狀態(tài)下，各個(gè)油缸對(duì)應(yīng)著差異化的進(jìn)油狀況，而差異化的進(jìn)油狀況又會(huì)產(chǎn)生差異化的力的控制系統(tǒng)，如此一來(lái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓修井機(jī)的能量的有效回收以及利用。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，液壓修井機(jī)正憑借其優(yōu)異性能在我國(guó)諸多領(lǐng)域得以普及，然而由于我國(guó)在該方面起步偏晚，因而尚有很多需要完善的地方，尤其是節(jié)能問(wèn)題。在此背景下，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)立足于自身實(shí)際情況，積極引入國(guó)外先進(jìn)理念和技術(shù)，從而推動(dòng)國(guó)內(nèi)液壓修井機(jī)節(jié)能技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]馮定,楊志遠(yuǎn),柳進(jìn),李壽勇.液壓修井機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].石油機(jī)械,2010,01:69-72.

[2]馮定,柳進(jìn),潘浩,楊成,劉莉.全液壓修井機(jī)起升系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)方法[J].機(jī)床與液壓,2011,06:55-57.

[3]秦臻,張琳,王俊濤.液壓蓄能修井機(jī)造型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2014,08:108-111.