CN108457620A - 通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法，其控制方法为：a、将井下回压阀连入管串中；b、将步骤a中连接完成的管串下入井中，将地面泵车的泵管与井口连接，当需要进行井下回压阀开关时，在地面通过地面泵车在井口处产生规律性的压力变化；c、压力变化反应至井底，井下回压阀进行开关动作。本发明所公开的通过远程控制的液压尾管悬挂器及控制方法，能够实现在地面通过发送压力波通信方式远程控制井下回压阀，该方法同时满足远程控制、操作简单、开关可靠的要求，可有效避免现有技术弹簧易腐蚀，堵塞，可靠性不高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及油气田钻井技术领域，具体是一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法。
背景技术
在尾管固井过程中，需要尾管悬挂器通过卡瓦座挂在上层套管上，支撑下部连接的尾管。目前采用的通用尾管悬挂器坐挂方式是通过在井口憋压，利用管内外液柱压力差来推动卡瓦向上运动，座挂在上层套管上的。这种坐挂方法存在的最大问题就是尾管悬挂器内壁需要设置传压孔，传压孔与管内液体连通，管内液柱压力通过传压孔作用到卡瓦上，一旦传压孔在下井过程中由于井下杂质多而堵塞，会引起管内液柱压力无法通过传压孔作用到卡瓦上，导致出现尾管悬挂器无法座挂的问题；另一方面，如果尾管悬挂器在下井过程中遇到管内压力异常增大情况，会导致尾管悬挂器提前座挂，带来不必要的井下复杂情况。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对目前技术中的不足，提供一种通过远程控制的电液驱动回压阀及控制方法，能够实现在地面通过压力波通信方式远程控制井下回压阀开关。该方法同时满足远程控制、操作简单的要求。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法，控制方法如下：
a、将井下回压阀连入管串中；
b、将步骤a中连接完成的管串下入井中，将地面泵车的泵管与井口连接，当需要进行井下回压阀开关时，在地面通过地面泵车在井口处产生规律性的压力变化；
c、压力变化反应至井底，井下回压阀进行开关动作；
所述井下回压阀包括包括压力波接收装置、驱动系统和回压阀，所述压力波接收装置包括井下压力传感器、控制电路板和指令输出单元，井下压力传感器、控制电路板和指令输出单元依次连接，井下压力传感器接收地面泵车发送的指令信息，并将指令信息传送给控制电路板进行识别，指令输出单元接收控制电路板识别的控制信号，并根据控制信号对驱动系统进行控制；所述驱动系统包括液压缸、下活塞和将液缸中的液压油输送到下活塞带动下活塞做直线运动的供油机构；所述液缸包括上连接管、中心管和上活塞，上连接管和中心管一端与下接头连接，上连接管另一端与电缆短接连接，上活塞设置在上连接管和中心管之间形成的环形空间内，上活塞下方的密闭环形空间形成充满液压油的油箱；所述回压阀包括球阀；球阀与下活塞连伟一体，下活塞上设置有流通孔；所述电缆短接连接有中连接管，中连接管与中心管之间设置有引压短接，引压短接连接有液压短接，中连接管一端与电缆短接连接，中连接管和中心管另一端与液压短接连接，液压短接与外套筒连接，液压短接与外套筒之间形成有环空，下活塞设置在环空内，液压短接上设置有上油道和下油道，上油道和下油道一端分别通过油路连接到油箱，另一端分别连接到下活塞的上部环空和下部环空；所述供油机构包括上回路、下回路和控制油路，上回路一端连接到油箱，另一端连接到上油道，上回路上设置有第一两位两通电磁换向阀；下回路一端连接到油箱，另一端连接到下油道，下回路上设置有第二两位两通电磁换向阀；控制油路包括电机、液压泵和两位三通电磁换向阀，电机与液压泵连接，液压泵分别连接到油箱和两位三通电磁换向阀，两位三通电磁换向阀分别连接到上油道和下油道；所述供油机构还包括溢流油路，溢流油路一端连接到油箱，另一端连接到液压泵和两位三通电磁换向阀之间的油路上，溢流油路上设置有溢流阀；所述下接头上设置有导压孔，导压孔一端与上活塞上部的环形空间连通，另一端与下接头内腔连通；所述电缆短接上设置有电缆线孔和电缆接头，电缆接头设置在电缆线孔的下端部；所述井下压力传感器设置在中心管上，且位于电缆短接和引压短接之间的环空内，控制电路板设置在电缆短接和引压短接之间的环空内；所述电缆短接和引压短接之间的环空内还设置有电池组，且电池组与控制电路板安装于同一环形腔体内；所述电机、溢流阀、两位两通电磁阀和两位三通电磁阀通过螺纹安装于同一环形截面上，减速器和液压泵依次沿轴线连接在电机上，电机、溢流阀、两位两通电磁阀和两位三通电磁阀分别通过电缆线孔与电池组和控制电路板连接。
作为本方案的一种改进，所述井下压力传感器与中心管壁之间具有密封，井下压力传感器感应元件位于中心管壁外侧与外部环境接触。
作为本方案的一种改进，所述控制电路板内部设置有一串规律性压力变化指令，井下压力传感器接收到井下压力变化，并发送给控制电路板进行信号处理及识别，如果识别的信号与控制电路板内置的指令不匹配，井下回压阀不动作；如果识别的信号与控制电路板内置的指令匹配，井下回压阀开始动作；电池组向电机供电。
作为本方案的一种改进，所述球座内孔直径小于隔离球直径，球座内孔与隔离球接触部分经过倒圆处理。
作为本方案的一种改进，所述隔离球表面经过磨砂处理。
作为本方案的一种改进，所述下活塞上端具有缩口，所述流通孔均匀设置在缩口部分外壁上。
有益效果：本发明所公开的地面控制的电液驱动回压阀及控制方法，把地面控制指令设置成具有一定规律的压力变化，当需要井下回压阀开关时，在地面通过地面泵车在井口处产生规律性的压力变化，由于井筒内充满液体，井口处的压力变化会迅速反映到井下，且井下压力变化规律与井口处相同；井下回压阀内置的压力传感器接收到这个井下压力变化，并发送给井下电路板进行信号处理及识别，如果识别的信号与井下电路板内置的指令不匹配，井下回压阀不动作；如果识别的信号与井下电路板内置的指令匹配，井下回压阀开始开关动作。
在实际施工过程中，井下回压阀在随井下管串下入井内后，是处于开启状态，球座与隔离球处于分离状态。当需要关闭井下回压阀时，在地面通过采用地面泵车在井口处产生规律性的压力变化的方式向井下发送开启控制命令，井下回压阀内置的井下压力传感器接收到正确的控制命令后，控制电路板控制井下回压阀的驱动系统开始工作，通过上油道进油，推动下活塞向上做一段距离的直线运动，下活塞带动隔离球向上运动，座于球座上，实现井下回压阀关闭。当需开启井下回压阀时，在地面再次通过采用地面泵车在井口处产生另一组规律性的压力变化的方式向井下发送关闭控制命令，井下回压阀内置的井下压力传感器接收到正确的控制命令后，控制电路板控制井下回压阀的驱动系统开始工作，通过下油道进油，推动下活塞向下做一段距离的直线运动，下活塞带动隔离球向下运动，隔离球与球座分离，实现井下回压阀开启。
本发明所公开的通过远程控制的液压尾管悬挂器及控制方法，能够实现在地面通过发送压力波通信方式远程控制井下回压阀，该方法同时满足远程控制、操作简单、开关可靠的要求，可有效避免现有技术弹簧易腐蚀，堵塞，可靠性不高的问题。
附图说明
图1、井下回压阀结构示意图；
图2、井下回压阀井下管串结构示意图；
图3、井下回压阀控制原理图；
图4、井下回压阀关闭状态示意图；
附图标记列表：1、导压孔； 2、上活塞；3、腔体；4、上连接管；5、两位三通电磁阀；6、7 两位两通电磁阀；8、溢流阀；9、电机；10、减速器；11、液压泵；12、电缆线孔；13、电缆接头；14、电缆短接；15、控制电路板；16、电池组；17、井下压力传感器；18下油道；19、上油道；20、下活塞；21、密封盒；22、凡尔；23、滑套外壳；24、下接头；25、中心管；26、中连接管；27、液压短接；28、引压短接；29、引压孔；30、流通孔；31、球座；32、隔离球；33、外套筒；34、套管；35、地面泵车；36、井口；37、井下回压阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1和图2所示是一种通过远程控制的井下回压阀及其管串连接方式。井下回压阀包括包括压力波接收装置、驱动系统和回压阀，所述压力波接收装置包括井下压力传感器17、控制电路板15和指令输出单元，井下压力传感器17、控制电路板15和指令输出单元依次连接，井下压力传感器17接收地面泵车发送的指令信息，并将指令信息传送给控制电路板15进行识别，指令输出单元接收控制电路板15识别的控制信号，并根据控制信号对驱动系统进行控制；所述驱动系统包括液压缸、下活塞和将液缸中的液压油输送到下活塞带动下活塞做直线运动的供油机构；所述液缸包括上连接管4、中心管和上活塞 2，上连接管4和中心管一端与下接头连接，上连接管4另一端与电缆短接14连接，上活塞 2设置在上连接管4和中心管之间形成的环形空间内，上活塞 2下方的密闭环形空间形成充满液压油的油箱；所述回压阀包括球阀；球阀与下活塞连伟一体，下活塞上设置有流通孔；所述电缆短接14连接有中连接管，中连接管与中心管之间设置有引压短接，引压短接连接有液压短接，中连接管一端与电缆短接14连接，中连接管和中心管另一端与液压短接连接，液压短接与外套筒连接，液压短接与外套筒之间形成有环空，下活塞设置在环空内，液压短接上设置有上油道和下油道，上油道和下油道一端分别通过油路连接到油箱，另一端分别连接到下活塞的上部环空和下部环空；所述供油机构包括上回路、下回路和控制油路，上回路一端连接到油箱，另一端连接到上油道，上回路上设置有第一两位两通电磁换向阀；下回路一端连接到油箱，另一端连接到下油道，下回路上设置有第二两位两通电磁换向阀；控制油路包括电机9、液压泵11和两位三通电磁换向阀，电机9与液压泵11连接，液压泵11分别连接到油箱和两位三通电磁换向阀，两位三通电磁换向阀分别连接到上油道和下油道；所述供油机构还包括溢流油路，溢流油路一端连接到油箱，另一端连接到液压泵11和两位三通电磁换向阀之间的油路上，溢流油路上设置有溢流阀8；所述下接头上设置有导压孔1，导压孔1一端与上活塞 2上部的环形空间连通，另一端与下接头内腔连通；所述电缆短接14上设置有电缆线孔12和电缆接头13，电缆接头13设置在电缆线孔12的下端部；所述井下压力传感器17设置在中心管上，且位于电缆短接14和引压短接之间的环空内，控制电路板15设置在电缆短接14和引压短接之间的环空内；所述电缆短接14和引压短接之间的环空内还设置有电池组16，且电池组16与控制电路板15安装于同一环形腔体3内；所述电机9、溢流阀8、两位两通电磁阀和两位三通电磁阀5通过螺纹安装于同一环形截面上，减速器10和液压泵11依次沿轴线连接在电机9上，电机9、溢流阀8、两位两通电磁阀和两位三通电磁阀5分别通过电缆线孔12与电池组16和控制电路板15连接。井下压力传感器17与中心管壁之间具有密封，井下压力传感器17感应元件位于中心管壁外侧与外部环境接触。控制电路板15内部设置有一串规律性压力变化指令，井下压力传感器17接收到井下压力变化，并发送给控制电路板15进行信号处理及识别，如果识别的信号与控制电路板15内置的指令不匹配，井下回压阀不动作；如果识别的信号与控制电路板15内置的指令匹配，井下回压阀开始动作；电池组16向电机9供电。球座31内孔直径小于隔离球32直径，球座31内孔与隔离球32接触部分经过倒圆处理。隔离球32表面经过磨砂处理。下活塞20上端具有缩口，所述流通孔30均匀设置在缩口部分外壁上。
图3所示为通过远程控制的井下回压阀控制原理图。
井下回压阀37的控制方法如下：
a、将井下回压阀37连入管串中；
b、将步骤a中连接完成的管串下入井中，将地面泵车35的泵管与井口36连接，当需要进行井下回压阀37开关时，在地面通过地面泵车35在井口36处产生规律性的压力变化；
c、压力变化反应至井底，井下回压阀37进行开关动作；
步骤c中井下回压阀具体执行的动作如下：
在实际施工过程中，井下回压阀37在随井下管串下入井内后，是处于开启状态，球座31与隔离球32处于分离状态。当需要关闭井下回压阀37时，在地面通过采用地面泵车35在井口36处产生规律性的压力变化的方式向井下发送开启控制命令，井下回压阀37内置的井下压力传感器17接收到正确的控制命令后，控制电路板15控制井下回压阀的驱动系统开始工作，通过上油道进油，推动下活塞向上做一段距离的直线运动，下活塞带动隔离球向上运动，座于球座上，实现井下回压阀关闭，如图4所示。当需开启井下回压阀时，在地面再次通过采用地面泵车在井口处产生另一组规律性的压力变化的方式向井下发送关闭控制命令，井下回压阀内置的井下压力传感器17接收到正确的控制命令后，控制电路板15控制井下回压阀的驱动系统开始工作，通过下油道进油，推动下活塞向下做一段距离的直线运动，下活塞带动隔离球向下运动，隔离球与球座分离，实现井下回压阀开启，如图1所示。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (6)
1.一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法，其特征在于，控制方法如下：
a、将井下回压阀（37）连入管串中；
b、将步骤a中连接完成的管串下入井中，将地面泵车（35）的泵管与井口（36）连接，当需要进行井下回压阀（37）开关时，在地面通过地面泵车（35）在井口（36）处产生规律性的压力变化；
c、压力变化反应至井底，井下回压阀（37）进行开关动作；
所述井下回压阀（37）包括包括压力波接收装置、驱动系统和回压阀，所述压力波接收装置包括井下压力传感器(17)、控制电路板(15)和指令输出单元，井下压力传感器(17)、控制电路板(15)和指令输出单元依次连接，井下压力传感器(17)接收地面泵车发送的指令信息，并将指令信息传送给控制电路板(15)进行识别，指令输出单元接收控制电路板(15)识别的控制信号，并根据控制信号对驱动系统进行控制；所述驱动系统包括液压缸、下活塞和将液缸中的液压油输送到下活塞带动下活塞做直线运动的供油机构；所述液缸包括上连接管(4)、中心管和上活塞( 2)，上连接管(4)和中心管一端与下接头连接，上连接管(4)另一端与电缆短接(14)连接，上活塞( 2)设置在上连接管(4)和中心管之间形成的环形空间内，上活塞( 2)下方的密闭环形空间形成充满液压油的油箱；所述回压阀包括球阀；球阀与下活塞连伟一体，下活塞上设置有流通孔；所述电缆短接(14)连接有中连接管，中连接管与中心管之间设置有引压短接，引压短接连接有液压短接，中连接管一端与电缆短接(14)连接，中连接管和中心管另一端与液压短接连接，液压短接与外套筒连接，液压短接与外套筒之间形成有环空，下活塞设置在环空内，液压短接上设置有上油道和下油道，上油道和下油道一端分别通过油路连接到油箱，另一端分别连接到下活塞的上部环空和下部环空；所述供油机构包括上回路、下回路和控制油路，上回路一端连接到油箱，另一端连接到上油道，上回路上设置有第一两位两通电磁换向阀；下回路一端连接到油箱，另一端连接到下油道，下回路上设置有第二两位两通电磁换向阀；控制油路包括电机(9)、液压泵(11)和两位三通电磁换向阀，电机(9)与液压泵(11)连接，液压泵(11)分别连接到油箱和两位三通电磁换向阀，两位三通电磁换向阀分别连接到上油道和下油道；所述供油机构还包括溢流油路，溢流油路一端连接到油箱，另一端连接到液压泵(11)和两位三通电磁换向阀之间的油路上，溢流油路上设置有溢流阀(8)；所述下接头上设置有导压孔(1)，导压孔(1)一端与上活塞( 2)上部的环形空间连通，另一端与下接头内腔连通；所述电缆短接(14)上设置有电缆线孔(12)和电缆接头(13)，电缆接头(13)设置在电缆线孔(12)的下端部；所述井下压力传感器(17)设置在中心管上，且位于电缆短接(14)和引压短接之间的环空内，控制电路板(15)设置在电缆短接(14)和引压短接之间的环空内；所述电缆短接(14)和引压短接之间的环空内还设置有电池组(16)，且电池组(16)与控制电路板(15)安装于同一环形腔体(3)内；所述电机(9)、溢流阀(8)、两位两通电磁阀和两位三通电磁阀(5)通过螺纹安装于同一环形截面上，减速器(10)和液压泵(11)依次沿轴线连接在电机(9)上，电机(9)、溢流阀(8)、两位两通电磁阀和两位三通电磁阀(5)分别通过电缆线孔(12)与电池组(16)和控制电路板(15)连接。
2.如权利要求1所述的一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法，其特征在于：所述所述井下压力传感器(17)与中心管壁之间具有密封，井下压力传感器(17)感应元件位于中心管壁外侧与外部环境接触。
3.如权利要求2所述的一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法，其特征在于：所述控制电路板(15)内部设置有一串规律性压力变化指令，井下压力传感器(17)接收到井下压力变化，并发送给控制电路板(15)进行信号处理及识别，如果识别的信号与控制电路板(15)内置的指令不匹配，井下回压阀不动作；如果识别的信号与控制电路板(15)内置的指令匹配，井下回压阀开始动作；电池组(16)向电机(9)供电。
4.如权利要求3所述的一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法，其特征在于: 所述球座（31）内孔直径小于隔离球（32）直径，球座（31）内孔与隔离球（32）接触部分经过倒圆处理。
5.如权利要求4所述的一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法，其特征在于：所述隔离球（32）表面经过磨砂处理。
6.如权利要求5所述的一种通过远程控制的电液驱动回压阀及其控制方法，其特征在于：所述下活塞（20）上端具有缩口，所述流通孔（30）均匀设置在缩口部分外壁上。
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