淺析液壓修井機節(jié)能技術(shù)

周文東 (中石化江漢石油工程有限公司井下測試公司，017300)

1 液壓修井機概述

液壓修井機工作環(huán)境不理想，載荷波動劇烈，導(dǎo)致發(fā)動機有時處于高油耗運行狀態(tài)，工作性能未能得到合理發(fā)揮，特別是液壓系統(tǒng)的能耗問題較為突出。國產(chǎn)液壓修井機不管是在外觀上，還是在工作性能上，又或者是在節(jié)能上，均和國外先進水平存在明顯差距。

最近幾年，液壓修井機已然憑借自身優(yōu)異性能開始逐漸取代傳統(tǒng)機械式修井機。對于液壓修井機，其優(yōu)點集中表現(xiàn)在下述方面：1）重量輕；2）體積?。?）結(jié)構(gòu)緊湊；4）給進力大；5）傳動平穩(wěn)；6）操縱容易；7）支持無級變速；8）自動控制等。由相關(guān)統(tǒng)計資料可知，國產(chǎn)液壓修井機實際功率并不理想，實際利用率僅能夠達到50%-70%[1]。由此可見，研究和利用液壓修井機節(jié)能技術(shù)已然成為當(dāng)務(wù)之急。

2 液壓修井機能量損失分析

液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它能夠?qū)C械能“變作”液壓能，是液壓修井機的核心組成部分，同時也是影響液壓系統(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，另一種是由于相對運動摩擦而導(dǎo)致的機械損耗；通過液壓缸、液壓馬達能夠?qū)⒁簤耗堋白冏鳌睓C械能，在轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)因為相對運動的存在而導(dǎo)致一定的機械損失，同時密封部位泄漏也會導(dǎo)致容積損失，均會導(dǎo)致能量的無謂消耗，最終導(dǎo)致系統(tǒng)工作效率不高[2]。

3 液壓修井機節(jié)能技術(shù)

3.1 能量存儲及利用技術(shù)

在液壓修井機正常運行中，對其能量進行有效存儲，并加以充分利用，對于提升其節(jié)能性具有相當(dāng)積極的現(xiàn)實意義。為達成上述目的，氣液聯(lián)動能量儲蓄體系應(yīng)運而生。在該蓄能系統(tǒng)中，實現(xiàn)了高壓蓄液缸（1個）、高壓氮氣包（1個）的有機連接，在管柱下放環(huán)節(jié)，其提供的勢能和沒有獲得完全利用的動能均能夠通過蓄液缸對氮氣包的有效壓縮以完成對能量的有效回收，當(dāng)應(yīng)用到此類能量時，又能夠借助這一“氣—液聯(lián)動裝置”以實現(xiàn)對儲蓄能量的二次利用，如此一來，大幅提升和保證了能量的實際利用效率[3]。

3.2 能量輸出及回收技術(shù)

液壓修井機的整個工作過程可細(xì)化為若干個作業(yè)環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)對應(yīng)著差異化的工作條件，同時也對應(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)運而生。組合式油缸擁有三個密封腔室，可根據(jù)具體的作業(yè)條件而采取不同的組合形式，從而提供符合實際需要的提升力類型，如此一來，在不同的工作條件下，均能夠借助對密封腔的適當(dāng)組合來最大化地滿足修井作業(yè)的實際需要。在下放管柱時，需要對三個密封腔室予以相應(yīng)的組合，如果管柱質(zhì)量超過油缸提升力，那么能量差值便會傳輸給蓄能裝置并保存起來，從而實現(xiàn)對重力勢能的有效回收以及利用。

3.3 系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)

在液壓修井機日常工作中，若想實現(xiàn)對能量的有效儲蓄、利用以及回收，離不開與之配套的系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)。無論是油缸的組合應(yīng)用，還是油管的上提和下放，均需要配備相應(yīng)的檢測裝置來有效控制上述操作。所以，有必要為液壓修井機配備一個關(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，一個是速度調(diào)節(jié)閥組，另一個是力擋控制閥組系統(tǒng)。前者能夠?qū)σ簤盒蘧畽C的速度進行控制，即利用手動伺服閥在相應(yīng)條件下對差油缸予以控制，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），二是液壓控制閥（若干個），兩者保持有機連接并通過一個手柄進行相應(yīng)操控。在執(zhí)行操控動作時，調(diào)整凸輪旋轉(zhuǎn)，此時液壓控制閥將會進入連通或者斷開狀態(tài)，在兩種不同狀態(tài)下，各個油缸對應(yīng)著差異化的進油狀況，而差異化的進油狀況又會產(chǎn)生差異化的力的控制系統(tǒng)，如此一來，可實現(xiàn)對液壓修井機的能量的有效回收以及利用。

4 結(jié)語

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

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

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

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