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1、 液压系统在石油钻机中的应用 摘要：近年来，国际国内的石油资源需求量日渐增加，为解决当下石油市场上供需不平衡的问题，很多石油企业都增大了钻井力度，但与此同时，钻井施工时的技术难题也同步增加。随着行业现代化的发展，石油钻井作业中不仅使用了很多的现代化技术，更是使用了各种的设备，尤其是石油钻机中的液压系统应用，有效发挥了该系统高可靠性、低故障率的优势。基于此，本文详细分析了石油钻机中的液压系统应用，对提升石油钻井工作水平的意义重大。关键词：石油钻机；液压系统；应用随着我国经济实力的显著提升，石油行业的发展迅猛，石油作业中的钻机技术快速发展，有效突破了传统钻机技术方面所存在的技术难题和限制。现代化钻
2、机技术的出现和应用，使得石油开发时的钻井能力大大提升，钻机功率与传动水平都同步增大，钻机作业的自动化和机械化给石油企业带来了巨大的发展潜力，创造了极高的效益。液压系统在石油钻机中的应用广泛，在当前及未来的钻机作业中，有着巨大的应用潜力。1.液压技术发展历程与优势石油钻机中的液压系统应用，重点是由液压技术来决定的，但液压自动化控制系统中，电液技术是基础性和核心性的技术，电液转换就是将微弱电信号输入以后经由相应的转化最终以液压功率信号输出的技术。现阶段的技术不断发展中，液压自动化控制系统内，电液伺服技术和电液比例技术的应用非常广，结合电液技术的应用情况，信号数字化、逻辑化控制是电信号传输的突出特点
3、，还具备高效传输、无污染的优势。在上世纪四十年代开始，国外一些发达国家就开始了电液伺服技术的研究，但在多年的研究过程中，直到上世纪七十年代才开始在工业领域得到了一定的应用，形成了相对成熟的液压自动化控制系统。电液比例技术是在电液伺服技术的基础上出现的，电液比例技术下有效将液压系统中的液压伺服阀进行了简化处理，电液伺服比例系统中以电液比例阀、电液伺服阀、电子控制器和液压元件组成。现阶段随着技术的日渐发展，液压系统已然在航空航天、军事、民用工业等领域都得到了推广。2.液压系统在石油钻机中的应用2.1钻孔器石油钻机作业中，液压系统在钻孔器中有着一定的应用，石油作业中的钻孔器使用可以辅助深层扩孔、硬岩
4、井段扩孔工作的开展。近年来，我国应用较多且相对成熟的扩眼技术主要为完钻后扩眼技术，比如，双中心钻头、偏心扩孔钻头、机械式PDC扩眼器等在扩孔作业中的应用优势非常明显，但因为现场条件的复杂性，这些扩孔器使用时也存在着很大的限制，往往需多次起下钻更换工具，钻进效率低下，在遭遇硬地层扩孔作业时，钻头的使用寿命大大缩短。针对这一情况，市场上逐步出现了一些新的扩孔器，比如，大直径机械液压联动式随钻扩孔器，该扩孔器装置中有效实现了液压系统与机械联动推块的有效结合，机械联动推块套装于中心分级内管上，而机械联动推块顶在刀翼上，在系统运行时，液压系统可以使得刀翼可以沿着主体外滑道灵活伸出主体壳体，地层适应能力相
5、对较好，整个的钻进效率相对较高；在这一装置基础上，又研发了一种新的扩孔器装置，完全可以满足直井段随钻扩眼、斜井段、水平段钻后扩眼的需求，液压铰链式随钻扩孔器如图1所示。在石油生产作业进行中，钻井液在主体内分流，其中的20%流量起到的是节流作用，而剩余部分被应用在环空循环方面，节流作用下会产生一定的压浆，也就可以驱使活塞运动，在活塞运动的过程中，刀翼缘伸缩也就带动了扩眼作业的完成。现阶段，很多专家学者又研发出了新型的液压扩孔器，经由对封隔器、切割、喷射泵和磨机等的改进和优化，使得在扩孔过程中的密封组件数量大大减少，液压压力同步提升，这类液压扩孔器下，还兼具水力清洗和地下井筒的扩大和延伸功能。一些
6、研究学者设计了一种用于液压张开式牙轮扩孔器的牙轮扩孔总成，在该钻具下到待扩孔井段以后，液压张开式机构的活塞驱动锥形杆出现向下的运动，也就实现了扩孔，在一些油田作业中，牙轮扩孔总成与液压张开式牙轮扩孔器的有效结合，使得扩孔器使用时受到扩孔尺寸的限制相对较小。图1 液压铰链式随钻扩眼器结构图2.2自升式套装井架起升装置石油钻机设备的应用中，套装井架分段起升作业的完成需由自升式套装井架起升装置来完成，在井架基段位置进行左右滑轮组的固定与安装，该滑轮组是保障起升作业有序进行的基础，两组起升滑轮组的安装，在很大程度上保持了左右起升的同步性。回路控制元件种类和控制方式的差异性使得液压系统的形式也有多种，控
7、制元件在很大程度上是由液压流量控制和液压体积控制来决定的。此外，液压系统在石油钻机中应用时，液压开环与闭环控制系统有多种方式，而所选择的控制方式直接影响着自升式套装井架起升装置液压控制的方式。在石油作业进行的过程中，常常会出现井架卡死、损坏的问题，为了避免这些问题的出现，应利用液压系统来保持两组滑轮控制的同步性。液压自动同步控制系统在最初的控制过程中，采用的是开环同步控制的升降装置，其控制工作是由分流集流阀来完成的，井架升起和下降装置是一联多路液压阀，双向油路中安装有同步阀，该同步阀的使用可以使得阀芯位置的改变和调整更为便捷。为保障液压自动控制中分流精度能够达到相应的标准，应结合两液压马达负载
8、的差异，对两液压马达供油开口的大小加以适当调整和控制。此外，液压油流量大小、液压缸中油液清洁度、油液温度等均会对分流集流阀的同步精度产生直接的影响。2.3盘刹自动送钻装置石油钻机使用时，盘刹自动送钻装置中也同样可以利用液压系统，整个的钻机作业进行时，盘刹自动送钻装置的存在可以有效对恒钻压加以科学控制，为保障控制精度，需借助于相应的控制器来完成，盘刹为自动送钻装置中的执行机构。盘刹自动送钻装置可以在电液自动控制下对工作刹车油缸中的油压加以科学调节，在此调节机制下，盘制动力距基本上保持在了正常的条件下，石油钻机下放过程中，电液自动控制系统的存在也就可以实现全过程的实时、动态控制，钻压控制更为精准。
9、自动送钻装置是由PLC控制器来完成全面的控制工作的，形成了一种闭环控制机制。自动送钻过程体现在以下方面：为科学进行钻压信号的检测，应配备悬重传感器；为保障绞车滚筒速度信号的检测精度，需安装绞车滚筒速度传感器；为实现工作钳压力的检测，应由液压压力传感器来完成。2.4钻机移动装置钻机移动装置中的液压系统应用也有着突出的优势，在石油钻机作业中的液压系统使用时，棘爪机构是执行机构，控制系统在钻机移动装置中起着重要的作用，可以有效对钻机或者移动平台来实现整体的移动调节。棘爪机构中配备有两液压缸，因为石油钻机作业过程中导轨卡死等突发事故的出现几率相对较高，为保障液压系统的控制优势，在驱动两液压缸的过程中应
10、保持精度的同步性。移动缸、棘爪、棘爪架、管线等均是棘爪机构中的关键构成要素，只有保障了棘爪机构的功能完善性，方可在石油钻机作业时达到同步移动的要求。控制系统的构成也相对复杂，包含了检测装置、同步补偿装置、手动多路阀、控制器等，在钻机位置移动控制中，可选择自动控制和手动控制的方式。结束语：现阶段的石油行业发展步伐加快，石油钻机作业已然取得了一定的技术发展，但信息化背景下的液压系统在石油钻机中应用越来越多，为克服石油钻机作业中的诸多技术难题，行业应加强液压系统的应用，注重液压系统方面的技术创新。参考文献：1张泽.液压系统在石油钻机中的应用研究J.化学工程与装备,2019,274(11):62-63.2宋超,崔晓伟,郑晓东,等.石油钻机提升系统分析与应用J.机械研究与应用,2018,031(005):69-71.3孔聪.液压系统在钻井工业上的应用J.当代化工研究,2017,000(006):109-110.4夏宏克,田雨,罗锐,等.石油钻机平移系统的研制与应用J.机械,2017,44(007):37-39. -全文完-
