CN106593301B - 一种连续管钻井工具电液控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及连续管钻井技术领域，特别涉及一种连续管钻井工具电液控系统。该系统的控制电路板包括控制模块，控制模块分别连接供电与通信模块、采集模块、电机控制模块、电磁阀控制模块，供电与通信模块与上位机相连接，采集模块与压力传感器相连接，电机控制模块与电机相连接。本发明实现了通过上位机输入参数和指令，能够控制定向工具动作，驱动下部管柱旋转给定角度，精确调整工具面，也能够在发生卡钻事故时，控制电液控式丢手工具丢开井下工具，使井下工具与连续管脱开，响应速度快，控制精度高，在地面通过计算机进行操控，简便可靠，适用于对连续管钻井丢手安全接头、定向工具、导向工具等井下工具执行机构进行控制。
Description
技术领域：
本发明涉及连续管钻井技术领域，特别涉及一种连续管钻井工具电液控系统。
背景技术：
连续管钻井是近年发展起来的钻井技术，利用连续管设备进行钻井施工，区别于常规钻井，连续管钻井需要配套专用的井下工具，国外的技术已经比较成熟，而国内仍在起步阶段。
定向井技术是当今世界石油勘探开发领域应用最广泛的钻井技术之一，定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。
常规钻井通常采用单弯螺杆与定向井测量仪器来控制井身轨迹。利用定向井测量仪器测量井斜方位与工具面等数据，通过转动转盘或者用顶驱旋转钻柱来调整工具面，从而达到控制井身轨迹的目的。
由于连续管本身不能旋转，连续管设备进行定向井与水平井施工时需要配备专业的定向工具，根据控制定向的原理不同分为：机控、液控、电液控与电控几种。然而目前连续管钻井工具电液控系统的研制一直都未成熟。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种连续管钻井工具电液控系统，该装置实现了通过上位机输入参数和指令，能够控制定向工具动作，驱动下部管柱旋转给定角度，精确调整工具面，也能够在发生卡钻事故时，控制电液控式丢手工具丢开井下工具，使井下工具与连续管脱开，响应速度快，控制精度高，在地面通过计算机进行操控，简便可靠，适用于对连续管钻井丢手安全接头、定向工具、导向工具等井下工具执行机构进行控制。克服了现有连续管钻井工具电液控系统的研制未成熟，不能应用的不足。
本发明所采取的技术方案是：一种连续管钻井工具电液控系统，包括控制电路板、油箱、电机和液压缸；控制电路板包括控制模块，控制模块分别连接供电与通信模块、采集模块、电机控制模块、电磁阀控制模块，供电与通信模块与上位机相连接，采集模块与压力传感器相连接，电机控制模块与电机相连接，电磁阀控制模块分别与两位三通电磁阀Ⅰ和两位三通电磁阀Ⅱ相连接，油箱通过管线与过滤器连接，过滤器与泵相连接，过滤器与泵之间管线通过支管线与单向阀Ⅰ连接，泵与电机相连接，泵通过管线分别与溢流阀和单向阀Ⅱ相连接，溢流阀与回油箱相连接，单向阀Ⅱ出口端管线上连接压力传感器，单向阀Ⅱ通过管线分别与两位三通电磁阀Ⅰ端口Ⅰ和两位三通电磁阀Ⅱ端口Ⅰ相连接，两位三通电磁阀Ⅰ端口Ⅱ和两位三通电磁阀Ⅱ端口Ⅱ分别与回油箱相连接，两位三通电磁阀Ⅰ端口Ⅲ分别与液控单向阀Ⅰ和液控单向阀Ⅱ相连接，两位三通电磁阀Ⅱ端口Ⅲ分别与液控单向阀Ⅰ和液控单向阀Ⅱ相连接，液控单向阀Ⅰ通过管线与液压缸活塞上腔相连接，液控单向阀Ⅰ与液压缸之间管线通过支管线连接单向阀Ⅲ，液控单向阀Ⅱ通过管线与液压缸活塞下腔相连接，液控单向阀Ⅱ与液压缸之间管线通过支管线连接单向阀Ⅳ。
本发明的有益效果是：本发明实现了通过上位机输入参数和指令，能够控制定向工具动作，驱动下部管柱旋转给定角度，精确调整工具面，也能够在发生卡钻事故时，控制电液控式丢手工具丢开井下工具，使井下工具与连续管脱开，响应速度快，控制精度高，在地面通过计算机进行操控，简便可靠，适用于对连续管钻井丢手安全接头、定向工具、导向工具等井下工具执行机构进行控制。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为控制电路板的结构示意图。
具体实施方式：
如图1、图2所示，一种连续管钻井工具电液控系统，包括控制电路板1、油箱2、电机5和液压缸16；控制电路板1包括控制模块17，控制模块17分别连接供电与通信模块18、采集模块19、电机控制模块20、电磁阀控制模块21，供电与通信模块18与上位机22相连接，采集模块19与压力传感器9相连接，电机控制模块20与电机5相连接，电磁阀控制模块21分别与两位三通电磁阀Ⅰ10和两位三通电磁阀Ⅱ11相连接，油箱2通过管线与过滤器3连接，过滤器3与泵6相连接，过滤器3与泵6之间管线通过支管线与单向阀Ⅰ4连接，泵6与电机5相连接，泵6通过管线分别与溢流阀7和单向阀Ⅱ8相连接，溢流阀7与回油箱相连接，单向阀Ⅱ8出口端管线上连接压力传感器9，单向阀Ⅱ8通过管线分别与两位三通电磁阀Ⅰ10端口Ⅰ和两位三通电磁阀Ⅱ11端口Ⅰ相连接，两位三通电磁阀Ⅰ10端口Ⅱ和两位三通电磁阀Ⅱ11端口Ⅱ分别与回油箱相连接，两位三通电磁阀Ⅰ10端口Ⅲ分别与液控单向阀Ⅰ12和液控单向阀Ⅱ13相连接，两位三通电磁阀Ⅱ11端口Ⅲ分别与液控单向阀Ⅰ12和液控单向阀Ⅱ13相连接，液控单向阀Ⅰ12通过管线与液压缸16活塞上腔相连接，液控单向阀Ⅰ12与液压缸16之间管线通过支管线连接单向阀Ⅲ14，液控单向阀Ⅱ13通过管线与液压缸16活塞下腔相连接，液控单向阀Ⅱ13与液压缸16之间管线通过支管线连接单向阀Ⅳ15。
控制电路板1为PCB板形式，包括控制模块17、供电与通信模块18、采集模块19、电机控制模块20、电磁阀控制模块21。控制模块17的核心是ARM芯片，是控制电路的最重要部分。上位机22下达的指令通过电缆传输到供电与通信模块18，解码后由控制模块17接收，控制模块17根据指令内容向电机控制模块20和电磁阀控制模块21发送命令，从而控制电机5和两位三通电磁阀Ⅰ10、两位三通电磁阀Ⅱ11执行相应的动作，完成相应的功能。
油箱2起到存储液压油的功能，过滤器3可以过滤液压油中的杂质，保持液压油的清洁；单向阀Ⅰ4、单向阀Ⅲ14、单向阀Ⅳ15为注油阀，向油路中注液压油；单向阀Ⅱ8防止液压油回流；电机5带动泵6可以从油箱2中向油路泵出液压油；溢流阀7起到安全阀的作用，防止油压过高损坏元件。
本发明的执行机构为液压缸16，实现的功能为液压缸16中活塞的上行与下行。控制电路板1接收到上位机22下达的液压缸16活塞上行的指令后，控制电机5带动泵6转动，从油箱2泵出液压油；两位三通电磁阀Ⅰ10处于下位，两位三通电磁阀Ⅰ10的端口Ⅰ关闭，回油路开通，两位三通电磁阀Ⅱ11处于上位，两位三通电磁阀Ⅱ11的端口Ⅰ打开，出油路开通；液控单向阀Ⅰ12处于单向阀状态，液控单向阀Ⅱ13处于开路状态；液压油泵出后经由单向阀Ⅱ8、两位三通电磁阀Ⅱ11、液控单向阀Ⅱ13进入液压缸16下腔，推动活塞上行，液压缸16上腔内液压油经由液控单向阀Ⅰ12、两位三通电磁阀Ⅰ10回到两位三通电磁阀Ⅰ10的回油箱，形成液压油回路。当控制电路板1接收到上位机22下达的液压缸16活塞下行的指令时，两位三通电磁阀Ⅰ10处于上位，两位三通电磁阀Ⅰ10的端口Ⅰ打开，出油路开通，两位三通电磁阀Ⅱ11处于下位，两位三通电磁阀Ⅱ11的端口Ⅰ关闭，回油路开通；液控单向阀Ⅰ12处于开路状态，液控单向阀Ⅱ13处于单向阀状态；液压油泵出后经由单向阀Ⅱ8、两位三通电磁阀Ⅰ10、液控单向阀Ⅰ12进入液压缸16上腔，推动活塞下行，液压缸16下腔内液压油经由液控单向阀Ⅱ13、两位三通电磁阀Ⅱ11回到两位三通电磁阀Ⅱ11的回油箱。液控单向阀Ⅰ12与液控单向阀Ⅱ13形成液压互锁，起到保压的功能。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种连续管钻井工具电液控系统，包括控制电路板(1)、油箱(2)、电机(5)和液压缸(16)；其特征在于：控制电路板(1)包括控制模块(17)，控制模块(17)分别连接供电与通信模块(18)、采集模块(19)、电机控制模块(20)、电磁阀控制模块(21)，供电与通信模块(18)与上位机(22)相连接，采集模块(19)与压力传感器(9)相连接，电机控制模块(20)与电机(5)相连接，电磁阀控制模块(21)分别与两位三通电磁阀Ⅰ(10)和两位三通电磁阀Ⅱ(11)相连接，油箱(2)通过管线与过滤器(3)连接，过滤器(3)与泵(6)相连接，过滤器(3)与泵(6)之间管线通过支管线与单向阀Ⅰ(4)连接，泵(6)与电机(5)相连接，泵(6)通过管线分别与溢流阀(7)和单向阀Ⅱ(8)相连接，溢流阀(7)与回油箱相连接，单向阀Ⅱ(8)出口端管线上连接压力传感器(9)，单向阀Ⅱ(8)通过管线分别与两位三通电磁阀Ⅰ(10)端口Ⅰ和两位三通电磁阀Ⅱ(11)端口Ⅰ相连接，两位三通电磁阀Ⅰ(10)端口Ⅱ和两位三通电磁阀Ⅱ(11)端口Ⅱ分别与回油箱相连接，两位三通电磁阀Ⅰ(10)端口Ⅲ分别与液控单向阀Ⅰ(12)和液控单向阀Ⅱ(13)相连接，两位三通电磁阀Ⅱ(11)端口Ⅲ分别与液控单向阀Ⅰ(12)和液控单向阀Ⅱ(13)相连接，液控单向阀Ⅰ(12)通过管线与液压缸(16)活塞上腔相连接，液控单向阀Ⅰ(12)与液压缸(16)之间管线通过支管线连接单向阀Ⅲ(14)，液控单向阀Ⅱ(13)通过管线与液压缸(16)活塞下腔相连接，液控单向阀Ⅱ(13)与液压缸(16)之间管线通过支管线连接单向阀Ⅳ(15)。
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