馬志會(huì)

（中國石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司遼河鉆采裝備分公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

石油能源是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要助力，是國家發(fā)展的重要資源。發(fā)展石油鉆井技術(shù)就可以有效提升國家的經(jīng)濟(jì)水平，推動(dòng)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。絞車是石油鉆井機(jī)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的重要組成部分，絞車性能的優(yōu)劣決定了石油鉆井的工藝與取油質(zhì)量。當(dāng)前石油絞車機(jī)使用的制動(dòng)方式主要分為帶式剎車、液壓剎車、電機(jī)耗能剎車等方式，這些方式用于主動(dòng)剎車與輔助剎車2 個(gè)位置。

1 石油鉆機(jī)主動(dòng)剎車類型以及優(yōu)缺點(diǎn)分析

1.1 單杠桿半包圍式剎車

單杠桿半包圍式剎車裝置主要由控制部分、傳動(dòng)部分、制動(dòng)部分以及輔助制動(dòng)等部分組成。剎車時(shí)，司機(jī)操縱剎車把通過調(diào)節(jié)剎車把的松緊程度轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿夾緊剎車帶，使剎車帶緊緊抱死剎車環(huán)，抑制剎車環(huán)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)剎車過程。整個(gè)剎車過程還利用平衡梁調(diào)節(jié)左右兩側(cè)剎車的松緊程度，保證左右兩邊所受應(yīng)力相等，保證整個(gè)設(shè)備所受的應(yīng)力均勻，不會(huì)出現(xiàn)由于應(yīng)力過大導(dǎo)致設(shè)備損壞的情況。調(diào)節(jié)螺釘松緊程度的作用是調(diào)節(jié)剎車環(huán)與剎車帶之間的間隙，保證剎車帶的靈敏度，解決剎車換靈敏度過高或過低的問題。及時(shí)調(diào)節(jié)間距還可以保證剎車的安全性，環(huán)與剎車帶之間的距離貼合得越緊密，貼合力就越大，就可以提升整體安全性，降低溜鉆發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。該剎車方式具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、維護(hù)成本少、沒有高精度的元器件的特點(diǎn)，操作人員可以通過鉆具的剎車把的受力情況了解到鉆井下的工作情況。這種鉆井設(shè)備本身具有很大的優(yōu)勢，但在實(shí)際應(yīng)用過程中也同樣存在缺點(diǎn)。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，鉆進(jìn)設(shè)備及鉆井操作人員要長時(shí)間暴露在外面，給操作人員帶來很大消耗，同時(shí)惡劣天氣也對鉆進(jìn)設(shè)備的剎車帶與剎車環(huán)中的物質(zhì)造成很大損耗，容易導(dǎo)致貼合出現(xiàn)問題，長時(shí)間使用難以保證溜鉆情況不發(fā)生。因而此類設(shè)備在使用時(shí)，應(yīng)選擇合適的輔助剎車裝置，保證在主剎車出現(xiàn)問題時(shí)，輔助剎車可以第一時(shí)間解決剎車問題。

1.2 液壓式剎車

液壓剎車是利用液體壓力進(jìn)行的剎車方式，這種剎車方式提升了剎車裝置的自動(dòng)化水平，改善了操作人員的工作環(huán)境，并且提升了絞車的安全性與穩(wěn)定性。液壓盤剎車系統(tǒng)主要是由5 個(gè)部分組成，即液壓站、剎車盤、剎車摩擦裝置、控制剎車的電子元器件等，剎車過程通過液壓站合理分配各剎車閥及安全鉗釋放對工作盤的壓力，實(shí)現(xiàn)絞車滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)和剎車盤的使用，實(shí)現(xiàn)剎車、停車、啟動(dòng)等多個(gè)操作。司機(jī)操作時(shí)只需控制剎車液壓手柄調(diào)節(jié)液壓盤與剎車摩擦裝置之間的距離便可以實(shí)現(xiàn)剎車操作。系統(tǒng)優(yōu)勢：此類剎車方式與其他方式相比自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作?？梢越⒁粋€(gè)專業(yè)配電室，實(shí)現(xiàn)整片油田鉆井設(shè)備的綜合式管理。液壓式鉆進(jìn)設(shè)備使用過程中可以提升整體的安全性能，解決剎車式鉆井設(shè)備器件老化問題。同時(shí)這種剎車方式由于自身的力學(xué)特性，還可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)剎車等高難度剎車。此類剎車方式的缺點(diǎn)：由于剎車需要使用專用液壓油，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)成本過高，同時(shí)使用完畢的液壓油如果沒有進(jìn)行正確處理也會(huì)對環(huán)境造成影響，同時(shí)由于設(shè)備可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作，導(dǎo)致操作人員對鉆頭實(shí)際工作情況缺少度量，也缺少對于井下實(shí)際情況的預(yù)估能力。使用過程中還應(yīng)該考慮當(dāng)?shù)氐臏囟?，由于液壓油到達(dá)一定低溫時(shí)會(huì)發(fā)生凝結(jié)，一旦液壓油凝結(jié)或其他狀況會(huì)導(dǎo)致剎車性能下降或喪失，影響鉆井作業(yè)的安全性。

1.3 氣壓控制式剎車

氣壓控制式剎車結(jié)合了帶式、液壓式兩種剎車方式，該剎車方式需要設(shè)置一個(gè)安全標(biāo)準(zhǔn)值，作為安全繩的標(biāo)準(zhǔn)位置，通過安全繩的掉落帶動(dòng)類似帶式剎車與液壓剎車兩種方式的新型剎車方式實(shí)現(xiàn)剎車，新型剎車方式利用控制氣缸中空氣的壓縮，增大剎車的力矩進(jìn)而實(shí)現(xiàn)剎車。這種剎車方式的優(yōu)勢：當(dāng)操作人員發(fā)生誤判或是設(shè)備不受控時(shí)，設(shè)備可以自行進(jìn)行剎車操作，防止事故的發(fā)生；缺點(diǎn)：為保證設(shè)備氣壓需要專業(yè)的氣體輸送管道，管道在冬季容易出現(xiàn)溫度過低而炸裂的情況，因而在冬季需要給輸送管道升溫，同時(shí)由于安全繩長度不確定，無法實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)剎車。

2 石油鉆機(jī)輔助剎車的類型以及優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 水剎車

石油開采過程中使用最廣泛的是水剎車方式，使用水作為剎車的輔助工具，由旋轉(zhuǎn)主軸的轉(zhuǎn)子和定子組成，通過改變力矩的長短和大小來改變絞車的運(yùn)行速度。但這種輔助剎車方式只能應(yīng)用于較淺的油層開采，不能應(yīng)用于深油層的開采，由于現(xiàn)今的石油開采大多都是在深層進(jìn)行，因而該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)全面被淘汰。

2.2 電磁渦輪式剎車

電磁渦輪式剎車是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行的制動(dòng)行動(dòng)，操作人員通過調(diào)節(jié)控制器的角度來調(diào)節(jié)定子與轉(zhuǎn)子之間電流的大小，改變二者之間的轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的上升與下放速度。電磁剎車系統(tǒng)是一個(gè)整體，運(yùn)輸和安裝較為簡單，具有易安裝、易轉(zhuǎn)移、高效率的特點(diǎn)。但由于該剎車方式是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行的，因而剎車過程會(huì)產(chǎn)生大量的熱，需要對剎車裝置進(jìn)行降溫處理。目前常用的兩種降溫方式是水冷式與氣冷式，由于水的傳熱能力和吸熱能力強(qiáng)，具有很強(qiáng)的保障性，但使用水冷式裝備現(xiàn)場需要設(shè)計(jì)安置巨大的儲(chǔ)水罐與運(yùn)輸裝置，冬季溫度較低時(shí)，很容易出現(xiàn)水凝結(jié)的情況，因而水冷方式具有局限性；風(fēng)冷方式避開了這個(gè)問題，風(fēng)冷裝置可適應(yīng)于極端的氣候環(huán)境，并且具有構(gòu)造簡單等特點(diǎn)，已成為石油鉆機(jī)輔助剎車的首選。

2.3 伊頓式剎車

伊頓剎車方式指通過空氣壓縮實(shí)現(xiàn)剎車的方式。控制人員只需要操作空氣閥門，使壓縮空氣進(jìn)入氣缸推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，使壓緊盤帶動(dòng)制動(dòng)板運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)操作。系統(tǒng)主要由動(dòng)摩擦盤組件、連接組件、壓緊盤組件、散熱組件以及傳動(dòng)輪等組成。伊頓式剎車是綜合氣動(dòng)水冷式剎車和空氣冷卻式剎車為一體的新型剎車方式，形成一種結(jié)構(gòu)靈巧、致密新型剎車制動(dòng)結(jié)構(gòu)。伊頓剎車與其他剎車方式相比，具有剎車制動(dòng)力強(qiáng)、剎車制動(dòng)力矩大、體積小、整體重量輕的特點(diǎn)，還可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)出不同規(guī)格的產(chǎn)品，以適應(yīng)各型號(hào)鉆進(jìn)設(shè)備。缺點(diǎn)：首先需要一個(gè)封閉的工作環(huán)境，需要有一個(gè)密閉保護(hù)罩，造成后期的維護(hù)與保養(yǎng)過程中很難進(jìn)行日常查看，其次是整個(gè)系統(tǒng)需要配備輔助降溫裝置，即需要配備儲(chǔ)存水和循環(huán)水冷裝置。同時(shí)側(cè)面氣缸還需要定時(shí)拆卸與清理，精度要求比較高，且操作難度較高。最重要的是伊頓剎車采用氣剎方式進(jìn)行工作，里面的原件都十分的靜謐，現(xiàn)場的壓縮空氣的類型以及空氣中的油污等都可能導(dǎo)致元件受損，降低元件壽命，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致剎車盤受力不均，使整個(gè)剎車裝置受損。由于該裝置只能工作于理想狀態(tài)下，且整體工程造價(jià)過高，目前已被淘汰。

3 結(jié)束語

綜上可知，只有合理選擇石油鉆井機(jī)的主剎車與輔助剎車，才能提升鉆井設(shè)備的安全性。石油鉆井剎車裝置的主剎車與輔助剎車都各自運(yùn)用了不同的剎車原理，剎車的過程中也有著不同的效果，因而在選擇過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇安全性高、經(jīng)濟(jì)效益高的組合，提升經(jīng)濟(jì)效益。