淺析測井車液壓排纜系統的失效形式及預防

趙龍昊

（大慶油田裝備制造集團，黑龍江 大慶 163411）

在油田測井作業過程中，測井車的應用非常廣泛，測井車具有高度結構集成化特征，且作業過程中抗干擾能力強、測量精度高，是油田開發獲取油氣儲層信息非常重要的一種設備。但由于測井作業工況非常復雜，作業范圍廣，作業工期不穩定，因此要求測井車具備較強環境適應性。在此情況下，經常會因作業人員對測井車排纜系統工作原理不熟悉而導致故障，因此，針對測井車液壓排纜系統失效問題進行研究具有重要實踐意義。

1 測井車概述

在油田測井作業過程中，測井車是一種常用的特種車輛設備。在油田測井作業過程中，排纜系統屬于測井電纜起下的主要執行單元，其屬于一種通過液壓系統控制的手動排纜系統，排纜系統主要由控制操縱閥、左右擺動油缸、氮氣罐、膠管接頭、支撐油缸等幾個部分組成。排纜系統執行元件主要通過液壓系統輔助泵提供能量來源，液壓油缸缸桿活動可帶動排纜桿完成上下、左右擺動（見圖1）。手動控制手柄處于中間位置的情況下，油缸處在浮動狀態下，此時排纜器自動跟隨電纜運動。利用控制臺上的手動先導閥即可對排纜方向進行控制。當控制手柄向左側移動的情況下排纜器同樣向左移動；向右移動控制手柄時排纜器向右移動。作為液壓排纜系統中的主要執行元件，液壓缸和液控單向閥可以將液壓能經過轉化或形成機械能，從而保障排纜系統做往復運動。要想進一步提升排纜系統液壓缸及液控單向閥等執行元件的使用壽命，有效提升液壓排纜系統整體的運行可靠性，本文針對側進車液壓排纜系統液壓缸和液控單向閥故障問題以及預防措施進行探討非常關鍵。

圖1 測井車液壓排纜系統及控制示意圖

2 排纜系統液壓缸失效及預防

作為測井車排纜系統中非常重要的一種執行元件，液壓缸體現出了結構簡單、運行穩定、工作可靠等特征，因此，要想進一步提升液壓缸的使用壽命，則需要對液壓缸故障形式以及運行工況進行全面分析。

故障形式1：液壓缸活塞桿彎曲。在設計測井車液壓缸的過程中，需要對外部徑向力對活塞桿的影響進行充分考慮。從測井車實際作業角度看，液壓排纜系統中液壓活塞桿受外部徑向力不能超過其允許徑向力。外部徑向力作用到活塞桿上的情況下，活塞桿由于同時會受到推力作用很容易出現完全變形或撓曲而導致油缸遭到損壞。因此，要充分結合液壓缸在作業工況下的實際受力狀況，精確計算活塞桿直徑，并對活塞桿強度和撓度進行全面校核，保障活塞桿直徑足夠大，并有效提升其抗彎強度，盡可能減小活塞桿的側向受力，這樣才能充分保障在測井車作業過程中活塞桿在設計壓力范圍內不會出現較大振動等現象。

故障形式2：油缸和電纜臂安裝。在測井車各部件組裝過程中，很難精確計算出液壓缸耳環及銷軸的變形量，因此，在設計過程中，需要對液壓缸耳環以及銷軸的潤滑進行全面考慮。耳環內孔通常情況下會相應配備耐磨性較強的自潤滑銅套。這樣即使在發生變形的情況下也可以通過更換新銅套來保障液壓缸能正常運行。耳環上通常會配備一個油脂嘴，通過油脂嘴即可完成定期潤滑，這樣即可避免油缸在運行過程中出現干磨，從而避免銷軸和耳環產生變形問題。

故障形式3：液壓缸變形故障。液壓缸在組裝過程中，要盡可能采取措施保障缸筒與導向套、導向套與活塞桿之間的同心度。一旦產生偏心問題，會導致密封元件出現嚴重磨損，進而導致密封元件失效，也可以有效預防液壓缸產生泄漏。液壓缸在運行過程中，如果出現負載突然增加等現象而引發缸筒變形，容易導致液壓缸出現泄漏而失壓，進而影響液壓系統的整體工作效率。在缸筒產生嚴重變形的情況下，還可能會導致拉缸等故障，此時，氣缸管內部光滑度也會受到影響。為有效避免圓柱體產生變形，應該充分結合力學理論對圓柱體強度進行嚴格檢驗。

故障形式4：配備液壓鎖的液壓缸無法正常停止。為保障液壓缸運行安全性，通常會在液壓缸缸口位置設置一個止回閥，同時也能讓液壓缸在運行中持續保持壓力。當液壓止回閥產生故障的情況下，液壓缸封閉墻內液壓油無法順利循環到油箱中，從而很容易導致液壓缸出現失控等現象。為了避免該類故障的出現，需要定期針對液壓油清潔度進行檢查，這樣才能有效避免液壓閥堵塞導致液壓缸故障。

故障形式5：液壓系統中一旦出現灰塵顆粒、耐磨顆粒、污染物等，會導致密封元件受到嚴重磨損。因此，在液壓系統組裝或維護檢修過程中需要對所有部件進行徹底清潔，同時也要加大對液壓油的過濾。此外，密封元件與缸筒或活塞桿粗糙表面接觸過程中也會產生磨損，因此，在設計制造過程中，需要充分保證缸筒和活塞桿表面光滑度達到標準要求，這樣才能有效避免密封唇出現磨損后導致液壓缸泄漏。

3 液壓單向閥失效形式及預防

測井車液壓排纜系統液控單向閥通常情況下也被稱為液壓鎖，當控制手動操作閥的過程中排纜油缸無法自由下降從而使排纜架停留在某一位置。在測井車實際作業過程中，經常會發現液壓控制單向閥產生保壓故障問題。根據其故障形式及故障原因，可采取相應措施避免故障發生。

（1）在液壓排纜系統安裝過程中，要避免控制油口、出油口、進油口出現安裝混亂現象。液控單向閥屬于一種常見的方向控制閥門。其主要作用是對液壓油流動速度和壓力值進行控制。與普通閥門相比，液控單向閥可以對油路的K 口進行控制，控制油路中壓力未接通的情況下其與普通單向閥門作用相同，此時，液壓系統中的油液無法實現反向流動。控制油路K 口接通控制壓力的情況下，通過控制壓力可以讓活塞桿頂桿向右移動，最終將單向閥點開，這樣進油口和出油口相互連通。出油口壓力相對較大的情況下，油液也會出現反方向流動。因此，在進行裝配的過程中，相關操作人員必須對油口的正反相向進行清晰辨識，這樣才能避免液壓系統正常工作狀態受到影響。

（2）液控止回閥內部泄漏故障。液控止回閥閥座和閥芯之間通常情況下采取金屬圓錐形式進行密封，通過保持槍中的壓力作用擠出閥芯，在閥座內孔狹窄空間中形成有效密封。雖然這種密封形式具有良好的密封性能，但止回閥在應用過程中閥型很容易出現蠕變變形，從而導致閥座和閥芯之間會出現微小間隙，進而引發油液泄漏。因此，在設計制造過程中要進一步提升相關組件的加工精度。

（3）在設計過程中，需充分保障液控單向閥控制壓力達到相關標準要求，這樣才能充分保障其工作壓力始終處在液壓系統工作壓力范圍內，才能真正達到保持油缸壓力的目的，而且也可以有效避免控制壓力損失現象出現。另外，還要對控制壓力是否能滿足反向開啟要求給予高度關注，如果使用主油泵為液壓控制止補充壓力的情況下，則要對主油泵壓力產生變化時控制油路是否受到影響以及影響程度進行全面分析，這樣才能有效避免液控止回閥在產生故障情況下而導致單向閥無法打開。

（4）要注意不可以單獨在回路中使用液控單向閥，否則，油缸系統下降的情況下，由于電纜排放部件本身的重力作用會導致活塞下降速度增加，一旦超過進油量設定速度的情況下，會在油缸上方腔體中形成真空狀態，從而使液控單向閥控制油壓過低而導致單向閥關閉，影響油缸的正常動作。當缸體上部腔體壓力重建的情況下液壓控制單向閥會再次打開。而且在此過程中很容易出現油缸反復爬升而產生振動噪聲。

4 結語

總而言之，在油田測定作業過程中，測井車液壓電纜敷設系統屬于非常重要的一個組成部分，液壓系統一旦產生故障，必然會對測井作業產生其他影響。而對于測井車液壓排纜系統來說，液控單向閥、液壓缸是造成故障的主要部件，因此針對上述兩個部件的構成形式進行全面分析，并采取有效預防措施才能夠保障測井車系統的正常作業。