CN106256987B - 一种用于远程控制固井工具的气动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于远程控制固井工具的气动控制系统，包括：操作台；与所述操作台相连接的气动控制回路；与所述气动控制回路相连通的执行机构，其中，所述气动控制回路通过控制所述执行机构的伸出，从而完成所述固井工具的释放。该气动控制系统具有自动控制固井工具进行固井作业的准确性高、固井效率高、降低了操作人员的劳动强度、提高了固井工作的安全性、减少了固井施工的风险以及提高了该固井工具远程控制的可操作性的优点。

Description

一种用于远程控制固井工具的气动控制系统

技术领域

本发明涉及石油固井设备技术领域，尤其涉及一种用于远程控制固井工具的气动控制系统。

背景技术

固井工具可以完成循环、替浆、投球以及释放胶塞等固井作业。在固井施工工程中，需要施工人员近距离手动完成挡销的打开和关闭或手动完成投球等。

经过多年的发展，固井工具的结构和功能已经逐渐完善，但随着钻井技术从以往的浅井向中深井、深井以及超深井的不断发展，使得勘探开发也逐渐向海洋深处或沙漠腹地进军。这样，便使得固井作业过程中的固井管串越来越长，固井深度越来越深。由此，在此情况下，想要通过现有的手动操作来实现固井是很困难的。

由此，需要针对现在的固井工具来设计一种能够自动控制该固井工具动作的气动控制系统。

发明内容

针对上述问题，根据本发明提出了一种用于远程控制固井工具的气动控制系统，包括：操作台；与所述操作台相连接的气动控制回路；与所述气动控制回路相连通的执行机构，其中，所述气动控制回路通过控制所述执行机构的伸出，从而完成所述固井工具的释放。该固井工具安放在该活塞杆件上。由此可见，该活塞杆件的设置，起到了支撑该固井工具的作用。一旦该活塞杆件相对该执行机构本体发生相对滑动并逐渐伸出时，则该固井工具由于失去该活塞杆件的支撑，将被下放到井底，从而完成固井工程。

较佳的，所述气动控制回路包括用于控制所述执行机构伸出的进气子回路和用于控制所述执行机构复位的复位子回路。

较佳的，所述气动控制系统还包括分别与所述进气子回路和所述复位子回路相串接，且用于使得所述气动控制回路进行自锁的自锁阀。该自锁阀用于使得气动控制回路进行自锁。

较佳的，在所述进气子回路中依次串接有进气启动阀、进气控制阀、所述自锁阀的左位以及所述执行机构的进气口。这样，便实现了该进气子回路与执行机构之间的连通。从而，更加方便、灵活地控制该执行机构的打开(活塞杆件伸出)。

较佳的，在所述复位子回路中依次串接有复位启动阀、复位控制阀、所述自锁阀的右位以及所述执行机构的出气口。这样，便较好地实现了该复位子回路与执行机构之间的连通。从而，更加方便、灵活地控制该执行机构的关闭(活塞杆件回缩至执行机构本体的内部)。

较佳的，所述气动控制系统还包括均用于使得所述自锁阀变为中位的第一行程阀和第二行程阀。

较佳的，所述气动控制回路还包括用于使得所述自锁阀变为中位的自锁子回路。

较佳的，在所述自锁子回路中依次串接有所述第一行程阀和复位控制阀。

较佳的，在所述气动控制回路中还串接有一端与所述执行机构的进气口相连通，另一端与所述执行机构的出气口相连通，且用于使得所述执行机构的左、右腔的压力相等的两腔连通阀。该两腔连通阀用于使得该执行机构的左、右腔的压力相等，即使得该执行机构的左、右腔的压差为零。这样，即便在气动控制系统失灵的情况下，通过推动该两腔连通阀，从而使得该执行机构的左、右腔的压差为零。这样，作用给该活塞杆件较小的推动力，便会使得该活塞杆件逐渐伸出该执行机构本体，从而，使得该固井工具在没有该活塞杆件支撑的作用下，实现该固井工具的释放，完成固井工作。

较佳的，所述执行机构为执行气缸。

综上所述，该气动控制系统具有自动控制固井工具进行固井作业的准确性高、固井效率高、降低了操作人员的劳动强度、提高了固井工作的安全性、减少了固井施工的风险以及提高了该固井工具远程控制的可操作性的优点。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本发明用于远程控制固井工具的气动控制系统的气动控制原理图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，其为本发明用于远程控制固井工具的气动控制系统的气动控制原理图。如图所示，该气动控制系统包括操作台1、气动控制回路2、执行机构3。在本申请的实施例中，该固井工具可为胶塞。

在本申请的实施例中，该操作台1为如下所述的进气启动阀4、复位启动阀231、复位控制阀232、进气控制阀5、第一行程阀6以及第二行程阀7提供了安装面板(图中未示出)，从而完成对上述阀部件的安装及固定。进一步地，使得上述阀部件能够根据不同的需要，来完成各自的功能。

在本申请的实施例中，该气动控制回路2与操作台1相连通。具体地，该气动控制回路2与安装在该操作台1的安装面板上的阀部件之间为气路连通。这样，在对每个阀部件做出导通或关闭动作后，该气动控制回路2便会相应的得到一定响应。

在本申请的实施例中，该气动控制系统还包括气源100。该气动控制回路2与气源100相连通。这样，通过该气源100中的气体通入到该气动控制回路2中，便会实现该执行机构3的打开或关闭。

在本申请的实施例中，通过气动控制回路2控制执行机构3的伸出，从而完成固井工具的释放。

在本申请的实施例中，该执行机构3与气动控制回路2相连通。

在一个优选的实施例中，该执行机构3为执行气缸。该执行机构3包括执行机构本体31和设置在该执行机构本体31内，并能够相对该执行机构本体31进行伸出和回缩的活塞杆件32。该活塞杆件32的设置，便将该执行机构本体31的内部分割为左腔室和右腔室。其中，在该执行机构本体31的左右两端分别设置有进气口311和出气口312。从而，实现该执行机构3的进气和排气功能。

在本申请的实施例中，该固井工具安放在该活塞杆件32上。由此可见，该活塞杆件32的设置，起到了支撑该固井工具的作用。一旦该活塞杆件32相对该执行机构本体31发生相对滑动并逐渐伸出时，则该固井工具由于失去该活塞杆件32的支撑，将被下放到井底，从而完成固井工程。

在本申请的实施例中，在朝该活塞杆件32伸出的方向分别设置有如下所述的第一行程阀6和如下所述的第二行程阀7。当该活塞杆件32逐渐伸出该执行机构本体31并触碰到该第二行程阀7时，则该第二行程阀7打开。此时，与上述进气启动阀4相串联的第二行程阀7也打开。然而，当该活塞杆件32逐渐回缩至该执行机构本体31内，并触碰到上述第一行程开关6时，则该第一行程开关6打开。此时，与上述复位控制阀232相串接的第一行程开关6也打开。

具体地，该执行机构3串接在该气动控制回路2中。这样，通过气动控制回路2向该执行机构3的进气口311中通入一定量的气体，从而使得该活塞杆件32相对执行机构本体31沿水平向右开始滑动。即该活塞杆件32将逐渐回缩至该执行机构本体31内部，直至伸出该执行机构本体31并触碰到该第二行程开关7后，停止继续前进。在该活塞杆件32逐渐回缩至该执行机构本体31内部的过程中，该固井工具将会被释放到井下，以完成固井作业。

在一个优选的实施例中，该气动控制回路2包括用于控制执行机构3伸出的进气子回路21和用于控制该执行机构3复位的复位子回路22。其中，该进气子回路21的输出端与执行机构3中的进气口311相连通，该复位子回路的输入端与执行机构3中的出气口312相连通。具体地，该执行机构3串接在该进气子回路21和复位子回路22之间。从而，通过控制该进气子回路21中的气体通入到该执行机构3中的进气口311中，便实现了该执行机构3的打开。

另外，通过使得执行机构3中的气体从该出气口312中流入该复位子回路22中，从而实现该执行机构3的关闭。

在一个优选的实施例中，该气动控制系统还包括分别与进气子回路21和复位子回路22相串接的自锁阀8。该自锁阀8用于使得气动控制回路2进行自锁。在一个具体的例子中，该自锁阀8可为三位五通换向阀。该三位五通换向阀包括左位81、中位82以及右位83。然而，左位81和右位83均可以与气动控制回路2相连通，而中位82由于各路处于关闭状态，则不能与气动控制回路2相连通。

具体地，当该气动控制回路2需控制该执行机构3打开时，则需该进气子回路21和复位子回路22均与该自锁阀8的左位81相连通。

当该气动控制回路2需使得执行机构3处于自锁状态时，即使得该活塞杆件32一直处于伸出状态(触碰到第二行程开关7)或一直处于回缩状态(触碰到第一行程开关6)时。则需该进气子回路21和复位子回路22均与该自锁阀8的中位82相连通。

当该气动控制回路2需使得该执行机构3逐渐复位时，即使得该活塞杆件32逐渐回缩至最初位置时，则需使得该进气子回路21和复位子回路22均与自锁阀8的右位83相连通。

在一个优选的实施例中，在进气子回路21中依次串接有进气启动阀4、进气控制阀5、自锁阀8的左位81以及执行机构3的进气口311。这样，便实现了该进气子回路21与执行机构3之间的连通。从而，更加方便、灵活地控制该执行机构3的打开(活塞杆件32伸出)。

在一个优选的实施例中，在复位子回路22中依次串接有复位启动阀231、复位控制阀232、自锁阀8的右位83以及执行机构3的出气口312。这样，便较好地实现了该复位子回路22与执行机构3之间的连通。从而，更加方便、灵活地控制该执行机构3的关闭(活塞杆件32回缩至执行机构本体31的内部)。

在一个优选的实施例中，该启动控制系统还包括均用于使得该自锁阀8变为中位82的第一行程阀6和第二行程阀7。

在一个实施例中，当该活塞杆件32逐渐伸出该执行机构本体31，至触碰到该第二行程阀7时，则该第二行程阀7打开。此时，与该进气控制阀5相串连的第二行程阀7的左位导通。此时，位于气源100中的气体将沿着管路流经该第二行程阀7，而后沿管路流进该进气控制阀5，从而使得该进气控制阀5的右位导通。这样，由于该进气控制阀5的右位处于封闭状态，使得流出该第二行程阀7中的气体无法顺利地流出该进气控制阀5。即此时的气体将处于被封堵的状态。

进一步地，使得气源100中的气体无法继续与该自锁阀8的左位81相连通。这样，该自锁阀8在自身弹性恢复力的作用下，将逐渐恢复到中位82。从而使得该执行结构3的进气口311和出气口312处于关闭的状态。进一步地，使得该执行机构3中活塞杆件32一直处于伸出的状态，从而实现了该执行机构3的自锁，保证了该活塞杆件32不会自动复位。

在一个优选的实施例中，该气动控制回路2还包括用于使得自锁阀8变为中位82的自锁子回路23。

在一个优选的实施例中，在自锁子回路23中依次串接有第一行程阀6和复位控制阀232。

在一个具体的实施例中，当该活塞杆件32逐渐回缩至伸出端，并触碰到该第一行程开关6时，该第一行程开关6导通。此时，与复位控制阀232相连通的第一行程阀6也将导通。此时，从气源100中流出的气体将沿着管路流经该第一行程阀6，在气体的推动下，使得该复位控制阀232的右位导通。由于该复位控制阀232的右位处于关闭状态，因而气体将无法从该复位控制阀232中顺利地流出，即该复位控制阀232将处于被封堵的状态。这样，由于气源100不能继续向该自锁阀8的右位83提供气体，从而使得该自锁阀8在自身弹性恢复力的作用下，逐渐恢复到中位82。进一步地，使得该执行机构3中的活塞杆件32一直处于回缩的状态，从而实现了该执行机构3的自锁，保证了该活塞杆件32不会自动复位。

在一个优选的实施例中，在气动控制回路2中还串接有一端与执行机构3的进气口311相连通，另一端与执行机构3的出气口312相连通的两腔连通阀9。该两腔连通阀9用于使得该执行机构3的左、右腔的压力相等，即使得该执行机构3的左、右腔的压差为零。这样，即便在气动控制系统失灵的情况下，通过推动该两腔连通阀9，从而使得该执行机构3的左、右腔的压差为零。这样，作用给该活塞杆件32较小的推动力，便会使得该活塞杆件32逐渐伸出该执行机构本体31，从而，使得该固井工具在没有该活塞杆件32支撑的作用下，实现该固井工具的释放，完成固井工作。

在本申请的实施例中，在连接该气源100与气动控制回路2之间的管路上，设置有气动控制回路总开关10。该启动控制回路总开关10的设置，能够方便随时控制气源100中的气体的导通和截止。从而，使得该气动控制系统的控制更加准确、灵活。

根据本发明的第一个示例，该气动控制系统的具体工作过程为，首先，按下进气启动阀4，使得该进气启动阀4的左位导通。同时，打开气动控制回路总开关10。此时，气源100中的气体将沿着管路流经该进气启动阀4。在气体的推动作用下，使得该自锁阀8的左位81导通。这样，气体将沿着管路流经该自锁阀8的左位81，进而流进执行机构8的进气口311。从而使得位于该执行机构本体31中的活塞杆件32逐渐伸出，至最终触碰到该第二行程开关7。

在上述活塞杆件32逐渐伸出的过程中，由于该固井工具失去该活塞杆件32的支撑，而被释放到井下，从而完成固井作业。

其次，该第二行程开关7导通。此时，与该进气控制阀5相连通的第二行程阀7的左位导通。此时，气源100中的气体将沿着管路流经该第二行程阀7的左位。在气体的推动作用下，将使得该进气控制阀5的右位工作。然而，由于该进气控制阀7的右位处于关闭状态，因而该气体将无法顺利地流出该该进气控制阀5，即该进气控制阀5将处于被封堵的状态。

进一步地，使得气源100中的气体无法继续与该自锁阀8的左位81相连通。这样，该自锁阀8在自身弹性恢复力的作用下，将逐渐恢复到中位82。从而使得该执行结构3的进气口311和出气口312处于关闭的状态。进一步地，使得该执行机构3中活塞杆件32一直处于伸出的状态，从而实现了该执行机构3的自锁，保证了该活塞杆件32不会自动复位。

然后，按下复位启动阀231。该复位启动阀231的左位导通。位于气源100中的气体将沿着管路流经该复位启动阀231，而后流经该复位控制阀232，最后沿管路流进该执行机构本体31的出气口312。这样，在气体的推力作用下，该活塞杆件32将逐渐回缩。

最后，在该活塞杆件32回缩至伸出端，并触碰到第一行程开关6后，使得该第一行程开关6导通。此时，与复位控制阀232相连通的第一行程开关6的左位导通。气源100中的气体将沿管路流经该第一行程开关6，在气体的推力作用下，使得复位控制阀232的右位工作。由于该复位控制阀232的右位处于关闭状态，因而气体将无法从该复位控制阀232中顺利地流出，即该复位控制阀232将处于被封堵的状态。这样，由于气源100不能继续向该自锁阀8的右位83提供气体，从而使得该自锁阀8在自身弹性恢复力的作用下，逐渐恢复到中位82。进一步地，使得该执行机构3中的活塞杆件32一直处于回缩的状态，从而实现了该执行机构3的自锁，保证了该活塞杆件32不会自动复位。从而完成了对该固井工具进行固井作业的全部过程，实现了对该固井工具的自动控制。

根据本发明，该气动控制系统具有自动控制固井工具进行固井作业的准确性高、固井效率高、降低了操作人员的劳动强度、提高了固井工作的安全性、减少了固井施工的风险以及提高了该固井工具远程控制的可操作性的优点。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种用于远程控制固井工具的气动控制系统，包括：

操作台；

与所述操作台相连接的气动控制回路；

与所述气动控制回路相连通的执行机构，其中，所述气动控制回路通过控制所述执行机构的伸出，从而完成所述固井工具的释放；

所述气动控制回路包括用于控制所述执行机构伸出的进气子回路和用于控制所述执行机构复位的复位子回路；

所述气动控制系统还包括分别与所述进气子回路和所述复位子回路相串接，且用于使得所述气动控制回路进行自锁的自锁阀；其中，

当所述气动控制回路需控制所述执行机构打开时，则需所述进气子回路和所述复位子回路均与所述自锁阀的左位相连通；

当所述气动控制回路需使得执行机构处于自锁状态时，则需所述进气子回路和所述复位子回路均与所述自锁阀的中位相连通；

当所述气动控制回路需使得所述执行机构逐渐复位时，则需使得所述进气子回路和所述复位子回路均与所述自锁阀的右位相连通。

2.根据权利要求1所述的用于远程控制固井工具的气动控制系统，其特征在于，在所述进气子回路中依次串接有进气启动阀、进气控制阀、所述自锁阀的左位以及所述执行机构的进气口。

3.根据权利要求1所述的用于远程控制固井工具的气动控制系统，其特征在于，在所述复位子回路中依次串接有复位启动阀、复位控制阀、所述自锁阀的右位以及所述执行机构的出气口。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于远程控制固井工具的气动控制系统，其特征在于，所述气动控制系统还包括均用于使得所述自锁阀变为中位的第一行程阀和第二行程阀。

5.根据权利要求4所述的用于远程控制固井工具的气动控制系统，其特征在于，所述气动控制回路还包括用于使得所述自锁阀变为中位的自锁子回路。

6.根据权利要求5所述的用于远程控制固井工具的气动控制系统，其特征在于，在所述自锁子回路中依次串接有所述第一行程阀和复位控制阀。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于远程控制固井工具的气动控制系统，其特征在于，在所述气动控制回路中还串接有一端与所述执行机构的进气口相连通，另一端与所述执行机构的出气口相连通，且用于使得所述执行机构的左、右腔的压力相等的两腔连通阀。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于远程控制固井工具的气动控制系统，其特征在于，所述执行机构为执行气缸。