CN103557193B - 用于地层取样仪的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种的用于地层取样仪的液压系统，包括油箱、过滤网、高速柱塞泵，用于驱动所述高速柱塞泵的高速电机、平衡油囊、增压油缸、抽吸油缸、两个封隔油缸，四个电磁换向阀，七个单向阀。本发明采用高速电机匹配高速柱塞泵，在小的结构体积范围内输出大流量，除全部具有现有地层取样器液压系统封隔、抽吸功能外，结合液压元件选型优化对系统油路进行了整合，液压元件，使用航空专用高转速柱塞泵替代双联齿轮泵，简化液压回路、减少元器件的数目，具有高效、节能的特点。

Description

用于地层取样仪的液压系统

技术领域

本发明涉及一种液压系统，具体地指一种用于地层取样仪的液压系统。

背景技术

国内、外油田为了掌握生产井各油层的实际状况而需要进行测试和取样。

现有地层取样仪的运作全部采用自动液压控制，其液压系统均较为复杂，采用双联齿轮泵驱动多个电磁阀控制整个系统运行，系统包括两个回路，即采用两个液压泵分别控制两个回路，一个回路为用于封隔地层的封隔回路，另一个回路为用于采样地层液体的抽吸回路；封隔回路包括通过挤压密封橡胶环来封隔地层的封隔油缸，给封隔油缸增压的增压油缸；抽吸回路包括抽吸油缸，抽吸油缸具有两个抽吸口，通过抽吸油缸中活塞的运动，获得轮流吸取样品的效果。

由于现有地层取样仪的液压控制系统复杂，一旦发生故障，检测和维修都较为繁琐，可靠性较低，且因长距离输电，电压降损失极大，所以对取样仪的配电系统有很高的要求，使用成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有地层取样仪的液压控制系统复杂，可靠性较低，使用成本较高的缺陷，提供一种结构简单、运行稳定可靠的用于地层取样仪的液压系统。

为实现上述目的，本发明所设计的用于地层取样仪的液压系统，包括油箱、过滤网、高速柱塞泵，用于驱动所述高速柱塞泵的高速电机、平衡油囊、增压油缸、抽吸油缸、两个封隔油缸，四个电磁换向阀，七个单向阀，

所述高速柱塞泵的吸油口通过过滤网分别与平衡油囊的液压油腔、封闭油箱的出油口相连；

所述高速柱塞泵的出油口分成两路，一路连接第一电磁换向阀的P口，另一路与第一单向阀的入口相连；第一单向阀的入口前的油路上还设置有第一压力传感器；

所述第一电磁换向阀的B口连接油箱，A口和T口封闭；

所述第一单向阀的出口连接第二电磁换向阀的P口；

所述第二电磁换向阀的A口和B口分别连接第四电磁换向阀的P口和第三电磁换向阀的P口；

所述第三电磁换向阀的A口与第二单向阀的入口相连，第三电磁换向阀的的B口与增压油缸的大液腔相连；

所述第二单向阀的出口分别连接增压油缸的小液腔和第三单向阀的入口；

所述第三单向阀的出口分成两路，一路与电磁换向座阀的P口相连，另一路再分成两支路分别连接两个封隔油缸的液压腔，所述支路上还设置有单向节流阀和第二压力传感器，单向节流阀上连接有蓄能器；

所述第四电磁换向阀的A口和B口分别与抽吸油缸的下液压腔和上液压腔相连；

所述抽吸油缸上设有用于采样的第一抽吸口和第二抽吸口，第一抽吸口分别连接第四单向阀的出口和第五单向阀的入口，第二抽吸口分别连接第六单向阀的入口和第七单向阀的出口，所述第七单向阀的入口和第四单向阀的入口与地层液吸入口相连，所述第五单向阀的出口的第六单向阀出口与排液口相连，所述排液口处还设有含水量传感器；

所述第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀及电磁换向座阀的T口均与油箱相连。

优选地，所述第二电磁换向阀的A口和第四电磁换向阀的P口之间还设有低压溢流阀。

优选地，所述第二电磁换向阀的B口和第三电磁换向阀的P口之间还设有中压溢流阀。

优选地，与所述封隔油缸的液压腔相连的支路上还设置有高压溢流阀。

本发明的有益效果：

1、用于地层取样仪的液压系统采用高速电机匹配高速柱塞泵，在小的结构体积范围内输出大流量，除全部具有现有地层取样器液压系统封隔、抽吸功能外，结合液压元件选型优化对系统油路进行了整合，液压元件，使用航空专用高转速柱塞泵替代双联齿轮泵，简化液压回路、减少元器件的数目（抽吸油路、封隔油路共用一个空载启动电磁阀、一个压力传感器，减少电磁阀数目1个，减少压力传感器数目1个）从而缩小了对电源功率需求。

2、以电磁换向座阀连通油箱，在断电时释放封隔油缸、蓄能器中的压力，在通电时利用其极其优秀的密封性、以及蓄能器来长时间保持封隔油缸压力。并且设置有三个溢流阀做为系统安全阀，当系统压力过大时开启溢流阀泄压，防止井下发生爆裂事故。此外，电磁座阀泄漏量比电磁滑阀减少10倍以上，大大减小了泄漏量，配合高压蓄能器，极大的延长有效封隔时间，工作性能可靠、高温性能好。

附图说明

图1为本发明用于地层取样仪的液压系统的结构示意图。

其中，油箱1、过滤网2、高速电机3、高速柱塞泵4、第一电磁换向阀5、第二电磁换向阀6、第三电磁换向阀7、第四电磁换向阀8、电磁换向座阀9、低压溢流阀10、中压溢流阀11、高压溢流阀12、增压油缸13、大液腔13.1、小液腔13.2、抽吸油缸14、下液压腔14.1、上液压腔14.2、第一抽吸口14.3、第二抽吸口14.4、活塞14.5、封隔油缸15、液压腔15.1、活塞杆15.2、第一压力传感器16、第二压力传感器17、单向节流阀18、蓄能器19、平衡油囊20、第一单向阀21、第二单向阀22、第三单向阀23、第四单向阀24、第五单向阀25、第六单向阀26、第七单向阀27、含水量传感器28、地层液吸入口29、排液口30。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，用于地层取样仪的液压系统，包括油箱1、过滤网2、高速柱塞泵4，用于驱动高速柱塞泵4的高速电机3、平衡油囊20、增压油缸13、抽吸油缸14、两个封隔油缸15，四个电磁换向阀，七个单向阀，

高速柱塞泵4的吸油口通过过滤网2分别与平衡油囊20的液压油腔、封闭油箱1的出油口相连；

高速柱塞泵4的出油口分成两路，一路连接第一电磁换向阀5的P口，另一路与第一单向阀21的入口相连；第一单向阀21的入口前的油路上还设置有第一压力传感器16；

第一电磁换向阀5的B口连接油箱1，A口和T口封闭；

第一单向阀21的出口连接第二电磁换向阀6的P口；

第二电磁换向阀6的A、B口分别连接抽吸回路和封隔回路；

封隔回路起始于第二电磁换向阀6的B口，第二电磁换向阀6的B口分别连接中压溢流阀11的入口和第三电磁换向阀7的P口；第三电磁换向阀7的A口与第二单向阀22的入口相连，第三电磁换向阀7的的B口与增压油缸13的大液腔13.1相连；第二单向阀22的出口分别连接增压油缸13的小液腔13.2和第三单向阀23的入口；第三单向阀23的出口分成两路，一路与电磁换向座阀9的P口相连，另一路再分成两支路分别连接两个封隔油缸15的液压腔15.1，支路上还设置有高压溢流阀12、单向节流阀18和第二压力传感器17，单向节流阀18上连接有蓄能器19。

抽吸回路起始于第二电磁换向阀6的A口，第二电磁换向阀6的A口分别连接低压溢流阀10的入口和第四电磁换向阀8的P口；第四电磁换向阀8的A口和B口分别与抽吸油缸14的下液压腔14.1和上液压腔14.2相连；抽吸油缸14上设有用于采样的第一抽吸口14.3和第二抽吸口14.4，第一抽吸口14.3分别连接第四单向阀24的出口和第五单向阀25的入口，第二抽吸口14.4分别连接第六单向阀26的入口和第七单向阀27的出口，第七单向阀27的入口和第四单向阀24的入口与地层液吸入口29相连，第五单向阀25的出口的第六单向阀26出口与排液口30相连，排液口30处还设有含水量传感器28。

本发明采用所有电磁换向阀都相同，包括四个接口，P口为压力口（进油口），T口为回油口，A口和B口均为驱动油口，其初始状态为P口和A口相通，T口和B口相通，通电后，状态转换为P口和B口相通，T口和A口相通，且上述第二电磁换向阀6、第三电磁换向阀7、第四电磁换向阀8及电磁换向座阀9的T口均与油箱1相连。

本发明用于地层取样仪的液压系统的工作原理如下：

1、高速电机3启动，第一电磁换向阀5通电，其他电磁换向阀及电磁换向座阀9均不通电，系统处于卸荷状态，高速柱塞泵4空载启动，所有油缸静止不动；

2、第一电磁换向阀5、第三电磁换向阀7、第四电磁换向阀8不通电，第二电磁换向阀6、电磁换向座阀9通电，系统封隔回路处于增压准备阶段，增压油缸13的小液腔13.2充油，大液腔13.1排油至封闭油箱1中；

3、第一电磁换向阀5、第四电磁换向阀8不通电，第二电磁换向阀6、第三电磁换向阀7、电磁换向座阀9通电，系统封隔回路处于增压油缸13、封隔油缸15加载阶段，增压油缸13的大液腔13.1充油，小液腔13.2压力增高并排油至封隔油缸15、蓄能器19中，封隔油缸15的活塞杆15.2伸出；

4、重复步骤2、3直至封隔油缸15活塞杆15.2伸出到预先设定的伸出长度；

5、第一电磁换向阀5、第二电磁换向阀6、第三电磁换向阀7、第四电磁换向阀8不通电，电磁换向座阀9通电，封隔回路处于保压阶段，抽吸油缸14内活塞14.5向上运动，液压油进入抽吸油缸14的下液压腔14.1，抽吸油缸14的上液压腔14.2排液压油至油箱1中，抽吸油缸14的第二抽吸口14.4通过第六单向阀26、含水量传感器28排出地层液体，抽吸油缸14的第一抽吸口14.3通过第四单向阀24吸取地层液体；

6、第一电磁换向阀5、第二电磁换向阀6、第三电磁换向阀7不通电，第四电磁换向阀8、电磁换向座阀9通电，封隔回路处于保压阶段，抽吸油缸14内活塞14.5向下运动，液压油进入抽吸油缸14的上液压腔14.2，抽吸油缸14的下液压腔14.1排液压油至油箱1中，抽吸油缸14的第一抽吸口14.3通过第五单向阀25、含水量传感器28排出地层液体，抽吸油缸14的第二抽吸口14.4通过第七单向阀27吸取地层液体；

7、重复步骤5、6直至抽吸油缸14中的地层液体满足预先设定的要求；

8、第一电磁换向阀5通电，第二电磁换向阀6、第三电磁换向阀7、第四电磁换向阀8、电磁换向座阀9不通电，封隔回路卸荷，封隔油缸15活塞杆15.2回复原位，增压油缸13、抽吸油缸14静止不动，高速柱塞泵4空载运行；

9、高速电机3断电，第一电磁换向阀5断电，液压系统停止工作。

本发明的液压系统，能驱动增压油缸往复运动，输出高压进而驱动封隔油缸完成管道地层密封；还能驱动抽吸油缸上下运动，完成目标地层的地层液体取样。主油路第二电磁换向阀6断电状态设定为连接抽吸状态，通电连接封隔状态；空载泄荷电磁阀断电状态为密闭状态，通电导通油箱；减少了同时工作电磁阀数目，封隔状态同时工作电磁阀最多3个，抽吸工作时，同时工作电磁阀最多2个，极大减少了电源功率，具有高效、节能的特点；本发明的液压系统还通过设置蓄能器具有长时间保压功能、通过溢流阀的设置具有过载保护功能。

Claims (4)

1.一种用于地层取样仪的液压系统，包括油箱(1)、过滤网(2)、高速柱塞泵(4)、用于驱动所述高速柱塞泵(4)的高速电机(3)、平衡油囊(20)、增压油缸(13)、抽吸油缸(14)、两个封隔油缸(15)、四个电磁换向阀、七个单向阀，其特征在于：

所述高速柱塞泵(4)的吸油口通过过滤网(2)分别与平衡油囊(20)的液压油腔、油箱(1)的出油口相连；

所述高速柱塞泵(4)的出油口分成两路，一路连接第一电磁换向阀(5)的P口，另一路与第一单向阀(21)的入口相连；第一单向阀(21)的入口前的油路上还设置有第一压力传感器(16)；

所述第一电磁换向阀(5)的B口连接油箱(1)，A口和T口封闭；

所述第一单向阀(21)的出口连接第二电磁换向阀(6)的P口；

所述第二电磁换向阀(6)的A口和B口分别连接第四电磁换向阀(8)的P口和第三电磁换向阀(7)的P口；

所述第三电磁换向阀(7)的A口与第二单向阀(22)的入口相连，第三电磁换向阀(7)的B口与增压油缸(13)的大液腔(13.1)相连；

所述第二单向阀(22)的出口分别连接增压油缸(13)的小液腔(13.2)和第三单向阀(23)的入口；

所述第三单向阀(23)的出口分成两路，一路与电磁换向座阀(9)的P口相连，另一路再分成两支路分别连接两个封隔油缸(15)的液压腔(15.1)，所述支路上还设置有单向节流阀(18)和第二压力传感器(17)，单向节流阀(18)上连接有蓄能器(19)；

所述第四电磁换向阀(8)的A口和B口分别与抽吸油缸(14)的下液压腔(14.1)和上液压腔(14.2)相连；

所述抽吸油缸(14)上设有用于采样的第一抽吸口(14.3)和第二抽吸口(14.4)，第一抽吸口(14.3)分别连接第四单向阀(24)的出口和第五单向阀(25)的入口，第二抽吸口(14.4)分别连接第六单向阀(26)的入口和第七单向阀(27)的出口，所述第七单向阀(27)的入口和第四单向阀(24)的入口与地层液吸入口(29)相连，所述第五单向阀(25)的出口和第六单向阀(26)的出口与排液口(30)相连，所述排液口(30)处还设有含水量传感器(28)；

所述第二电磁换向阀(6)、第三电磁换向阀(7)、第四电磁换向阀(8)及电磁换向座阀(9)的T口均与油箱(1)相连。

2.根据权利要求1所述用于地层取样仪的液压系统，其特征在于：所述第二电磁换向阀(6)的A口和第四电磁换向阀(8)的P口之间还设有低压溢流阀(10)。

3.根据权利要求1所述用于地层取样仪的液压系统，其特征在于：所述第二电磁换向阀(6)的B口和第三电磁换向阀(7)的P口之间还设有中压溢流阀(11)。

4.根据权利要求1所述用于地层取样仪的液压系统，其特征在于：与所述封隔油缸(15)的液压腔(15.1)相连的支路上还设置有高压溢流阀(12)。