CN106761502B - 液动泥浆闸阀控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液动泥浆闸阀控制装置，其液压控制系统包括连接液动泥浆闸阀和双联液压泵的高压油管构成的液压控制回路，以及与液动泥浆闸阀和双联液压泵分别信号连接的控制器，液压控制回路的供油管路通过前置控制阀和后置控制阀分割为管路上段、管路下段和储能区段，并在管路上段、管路下段上分别并联闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路，储能区段设置储能机构和压力探测器，闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路分别设置闸阀卸荷阀和油泵卸荷阀。该装置能够有效地克服现有技术存在的上述缺陷，对泥浆闸阀实施有效而可靠地控制，而且使用寿命长，动力消耗少，操作简便，人工劳动强度低。

Description

液动泥浆闸阀控制装置

技术领域

本发明属于石油钻井设备控制技术领域，特别涉及一种液动泥浆闸阀控制装置。

背景技术

在石油钻井的过程中，通常需要连续不断地向井下钻头部位供给高压泥浆，对钻头进行冷却，同时将钻取的岩石粉末进行稀释搅拌，由循环泥浆带出井口；另一方面，石油钻井作业在钻头进深达到一根钻杆长度时，则需要将进入井下的赚不钻杆提升至地面以上，续接一根钻杆，再将所有钻杆下降至井内，通过方钻杆带动钻头旋转继续钻井作业。在拆装钻杆上、卸扣，起、下钻过程中，钻杆停转，还必须及时停止泥浆的供给，使井内泥浆循环停滞，以避免泥浆的喷射和浪费，同时防止设备、人身恶性事故的发生。因此，普遍通过配置的泥浆控制闸阀，并使其较为频繁的启闭，对泥浆循环的通断进行实时有效的控制。

目前，对泥浆闸阀的控制有手动和气动两种方式，手动控制的泥浆闸阀结构比较简单，闸阀启闭切换动作的可靠性也比较强；其缺点是劳动强度大，且由于其受到指令的传递和接收诸环节以及操作者的精神情绪状态等因素的影响，操作动作的灵敏度比较差，同时操作者必须坚持守候在高压管汇近旁，一旦闸阀及管汇出现故障，容易导致人身的伤害，甚至带来重大事故的发生。气动泥浆闸阀操作动作较为灵敏，且可实现远距离操作；但是，其存在高压气控对闸阀的冲击力较大，构件容易毁损，使用寿命较短，相应维修、更新成本较高，相应影响泥浆循环系统的安全可靠性以及钻井作业效率。

CN86205569专利公开了一种自控超压保护气动高压闸阀，其适用于频繁操作，且在高压流体介质超过限定值时能自动进行完全泄压，还可控制泥浆泵离合器放气摘离，泥浆泵停止工作，能够实现对设备及管汇的双重保护，但该高压闸阀仍存在气动控制操作的诸种缺陷，缺少自身保护以及启闭可靠性的措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液动泥浆闸阀控制装置，能够有效地克服现有技术存在的上述缺陷，对泥浆闸阀实施有效而可靠地控制，而且使用寿命长，动力消耗少，操作简便，人工劳动强度低。

实现上述目的所采取的技术方案是：一种液动泥浆闸阀控制装置，包括箱体、位于箱体顶部的液动泥浆闸阀和位于箱体内的液压控制系统，所述的液压控制系统包括双联液压泵、换向阀，通过换向阀连接液动泥浆闸阀并连接双联液压泵的高压油管构成液压控制回路；所述的液压控制系统还包括与换向阀、液动泥浆闸阀和双联液压泵分别信号连接的控制器，液压控制回路的供油管路通过前置控制阀和后置控制阀分割为管路上段、管路下段和储能区段，并在管路上段、管路下段上分别并联闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路，储能区段通过支管分别设置与控制器信号连接的储能机构和压力探测器，闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路分别设置与控制器信号连接的闸阀卸荷阀和油泵卸荷阀。

所述储能机构采用液压储能器，其包括高压容器和位于高压容器内的气囊，气囊连接并连通有高压输气管。

所述闸阀卸荷阀和油泵卸荷阀均采用防爆电磁卸荷阀。

所述液动泥浆闸阀的进油管上设置电磁控制阀。

所述箱体采用全封闭防爆结构。

所述箱体的操作台面上设置液动泥浆闸阀、双联液压泵、前置控制阀和后置控制阀以及闸阀卸荷阀和油泵卸荷阀的启闭指示灯，所述供油管路上设置减压阀。

本发明液动泥浆闸阀控制装置的优点是：

1)通过储能机构及卸荷回路的设置，使得液动泥浆闸阀的整个操作过程均由压力基本稳定的储能系统供油，因而可以避免脉冲供油，由此能够大幅度提高闸阀操作的可靠性；加之液动泥浆闸阀的液压控制系统断续负荷操作，且其最高压力控制在液动泥浆闸阀额定操作压力范围之内，大大减少了双联液压泵及管路的负荷运行时间，故而利于其使用寿命的提高。而且，通过控制器的设置，使得整个液压控制系统的运行实现了自动控制，操作人员只需根据钻井作业的需要操动液动泥浆闸阀的启闭即可，有效减轻了劳动强度。

2)所述闸阀卸荷阀、油泵卸荷阀以及前置控制阀和后置控制阀均采用防爆电磁卸荷阀，所述箱体采用全封闭防爆结构，利于适应井场工况复杂的情况，利于确保井场的安全。

3)箱体的操作台面上设置液动泥浆闸阀、双联液压泵、前置控制阀和后置控制阀、闸阀卸荷阀、油泵卸荷阀以及各阀件启闭的指示灯，可以直观地掌握各部器件和阀件的启闭状态。

4)在管路上段上设置减压阀，能够更加可靠地保证控制油压的稳定以及液动泥浆闸阀的有效运行。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是实施例二的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本发明的液动泥浆闸阀控制装置，包括包括连接液动泥浆闸阀1、箱体(图中未示)和位于箱体内的液压控制系统，液动泥浆闸阀1安装在箱体的顶部，液压控制系统包括通过换向阀17连接液动泥浆闸阀1并连接双联液压泵7的高压油管构成的液压控制回路，以及与液动泥浆闸阀1、换向阀17和双联液压泵7分别信号连接的控制器14，控制器14可采用单片机。其中双联液压泵7由前联泵串联第二联小流量高压泵构成，其动力输入端连接动力机6，动力机6可采用发动机或电动机，为液动泥浆闸阀1提供液压源，这样施工简单成本低，满足工况要求。液压控制回路的供油管路通过前置控制阀16和后置控制阀5分割为管路上段2、管路下段8和位于中间的储能区段3，并在管路上段2、管路下段8上分别并联连通供油管路和回油管路的的闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路，储能区段通过支管分别设置与控制器14信号连接的储能机构和压力探测器4，闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路分别设置与控制器14信号连接的闸阀卸荷阀15和油泵卸荷阀9。所述储能机构采用液压储能器11，其包括高压容器和位于高压容器内的橡胶气囊12，气囊12连接并连通有高压输气管13，橡胶气囊12外部的空间用于充装高压油液。

本发明的液动泥浆闸阀控制装置的使用操作可按以下方法进行：在控制器内编定录入双联液压泵7、换向阀17、前置控制阀16和后置控制阀5以及闸阀卸荷阀15和油泵卸荷阀9的控制程序后，首先向液压储能器12中的橡胶气囊12充气至设定压力，为保证安全，最好充氮气，一般预充压力为7MPa；再通过控制器14的控制，使闸阀卸荷阀15和油泵卸荷阀9均处于关闭状态，前置控制阀16和后置控制阀5处于开启状态；此时启动双联液压泵7使供油管路及液压储能器12中的压力达到液动泥浆闸阀1额定操作压力上限值，此上限值一般可设定为16MPa；而后关闭后置控制阀16，关停双联液压泵7，也可使双联泵液压泵7处于待机状态，开启油泵卸荷阀9，使所述管路下段8的压力降至液动泥浆闸阀1的额定操作压力下限值(11MPa)以下并即刻关闭油泵卸荷阀9，由此减少双联泵液压泵7的负荷及其动力消耗，且利于延长双联泵液压泵7的使用寿命.而后，利用液压储能器12储备的油压即可根据钻井作业需要通过换向阀17操动液动泥浆泵闸阀1的开启或关闭，并在操作完成后使之处于闭锁状态。然后再将前置控制阀16关闭，打开闸阀卸荷阀15，使所述管路上段2中的压力降至液动泥浆闸阀1的额定操作压力下限值(11MPa)以下并即刻关闭闸阀卸荷阀15，使液动泥浆泵闸阀1处于泄压状态，以延长其使用寿命，同时保持液压储能器12及储能区段管路3中的油压以备再用。

需要再次通过换向阀17操动液动泥浆泵闸阀1时，无需启动双联液压泵7，只需打开前置控制阀16，即可利用液压储能器12及储能区段管路3中的油压进行操动；在而后的钻井作业中可重复上述有关操作。只有当压力探测器4监测到储能区段管路及液压储能器12中的压力下降至液动泥浆闸阀1的额定操作压力下限值(一般为11MPa)时，将此信号传送至控制器14，通过控制器14的控制打开前置控制阀16和后置控制阀9，启动双联液压泵7，使供油管路及液压储能器12中的压力恢复达到液动泥浆闸阀1的额定操作压力上限值，即可按上述方法循环操作，直至油井完钻。

按上述方法操作，由于操作过程均由压力基本稳定的储能系统供油，因而可以避免脉冲供油，由此大幅度提高闸阀操作的可靠性；加之液动泥浆闸阀1的液压控制系统断续高负荷操作，且其最高压力控制在液动泥浆闸阀额定工作压力范围之内，大大减少了双联液压泵7及管路的负荷运行时间，故而利于其使用寿命的提高。而且，通过控制器14的设置，使得整个液压控制系统的运行实现了自动控制，操作人员只需根据钻井作业的需要操动液动泥浆闸阀1的启闭即可，有效减轻了劳动强度。

实施例二

作为进一步改进，为了对液动泥浆闸阀1启闭状态的闭锁，可在液动泥浆闸阀的进油管上设置与控制器14信号连接的电磁控制阀22，也可实现闭锁控制的远距离操控。针对井场工况复杂，为了确保井场的安全，所述闸阀卸荷阀15、油泵卸荷阀9以及前置控制阀16和后置控制阀5均采用防爆电磁阀，所述箱体采用全封闭防爆结构。也可在箱体的操作台面上设置指示液动泥浆闸阀、双联液压泵、前置控制阀和后置控制阀、闸阀卸荷阀、油泵卸荷阀以及各阀件启闭的指示灯，以便直观地查看各部器件和阀件的启闭状态。另外，还可在供油管路上段2设置一减压阀18，更加可靠地避免供油管路中油液的脉冲，保证控制油压的稳定以及液动泥浆闸阀1的有效运行。为防止卸荷状态下双联液压泵进油管路中出现液位下降而出现中空段影响再次泵油空抽，可在进油管路上接近储油容器处设置单向阀20。考虑二联油泵油路细小容易堵塞，可在进油管路上设置过滤器19。为了便于液压控制系统作业及待机状态的控制，可在所述高压输气管上设置气压表23和手动控制阀24；在回油管路上还可设置手动控制阀21，以便在停止钻井作业时关断液控回路，避免误动操作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种液动泥浆闸阀控制装置，包括箱体、位于箱体顶部的液动泥浆闸阀和位于箱体内的液压控制系统，其特征在于：

所述的液压控制系统包括双联液压泵、换向阀，通过换向阀连接液动泥浆闸阀并连接双联液压泵的高压油管构成液压控制回路；

所述的液压控制系统还包括与换向阀、液动泥浆闸阀和双联液压泵分别信号连接的控制器，液压控制回路的供油管路通过前置控制阀和后置控制阀分割为管路上段、管路下段和储能区段，并在管路上段、管路下段上分别并联闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路，储能区段通过支管分别设置与控制器信号连接的储能机构和压力探测器，闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路分别设置与控制器信号连接的闸阀卸荷阀和油泵卸荷阀；

所述液动泥浆闸阀的进油管上设置电磁控制阀；

所述储能机构采用液压储能器，其包括高压容器和位于高压容器内的橡胶气囊，橡胶气囊连接并连通有高压输气管;

该液动泥浆闸阀控制装置的使用操作方法如下：在控制器内编定录入双联液压泵、换向阀、前置控制阀和后置控制阀以及闸阀卸荷阀和油泵卸荷阀的控制程序;向液压储能器中的橡胶气囊充气至设定压力；通过控制器的控制，使闸阀卸荷阀和油泵卸荷

阀均处于关闭状态，前置控制阀和后置控制阀处于开启状态；此时启动双联液压泵使供油管路及液压储能器中的压力达到液动泥浆闸阀额定操作压力上限值；后关闭后置控制阀，关停双联液压泵，开启油泵卸荷阀，使所述管路下段的压力降至液动泥

浆闸阀的额定操作压力下限值以下并即刻关闭油泵卸荷阀;利用液压储能器储备的油压即可根据钻井作业需要通过换向阀操动液动泥浆泵闸阀的开启或关闭，并在操作完成后使之处于闭锁状态;再将前置控制阀关闭，打开闸阀卸荷阀，使所述管路上段

中的压力降至液动泥浆闸阀的额定操作压力下限值以下并即刻关闭闸阀卸荷阀，使液动泥浆泵闸阀处于泄压状态，同时保持液压储能器及储能区段管路中的油压以备再用。

2.如权利要求1所述的液动泥浆闸阀控制装置，其特征在于：所述闸阀卸荷阀和油泵卸荷阀均采用防爆电磁卸荷阀。

3.如权利要求1所述的液动泥浆闸阀控制装置，其特征在于：所述箱体采用全封闭防爆结构。

4.如权利要求1所述的液动泥浆闸阀控制装置，其特征在于：所述箱体的操作台面上设置液动泥浆闸阀、双联液压泵、前置控制阀和后置控制阀以及闸阀卸荷阀和油泵卸荷阀的启闭指示灯。