CN109403941A - 一种压裂高压管汇远程液动放压装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压裂高压管汇远程液动放压装置及方法，该装置包括压裂高压管汇、液压动力部件和远程控制部件；所述压裂高压管汇包括第一管汇、第二管汇、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀；所述第一管汇包括依次连接的第一三通管，第一液控旋塞阀，第一单流阀，第二三通管；所述第二管汇包括依次连接的第三三通管，第二液控旋塞阀，第二单流阀，第四三通管；所述远程控制部件用于向所述液压动力部件发送控制信号，所述液压动力部件动作后，控制所述第一液控旋塞阀、第二液控旋塞阀、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀。本发明用远程控制液控旋塞阀开闭，释放高压管汇内部压力，解决了人员进入高压作业区手动开关旋塞阀的难题。

Description

一种压裂高压管汇远程液动放压装置及方法
技术领域
本发明属于油田压裂施工领域，特别是涉及一种压裂高压管汇远程液动放压装置及方法。
背景技术
在油田压裂施工过程中，高压管汇内部压力最高达到140MPa，高压流体混加着石英砂对管道内壁进行高速高压的冲刷，伴随着作业过程中的设备震动，管汇随时有不可预测的爆裂风险，所以施工中严禁人员进入高压作业区，但是施工结束后管道内部与井底始终保持一个相对高压，不能直接拆除管汇，目前都是人工进入高压区手动打开旋塞阀对管道内的流体进行放压，手动撬开旋塞阀后，高压流体突然释放，猛烈冲出，对附件的操作人员的人身安全有重大威胁，严重违反HSE规章制度；而且由于阀芯被动地从高压部分推挤到低压部分，紧贴着阀外壳，造成手动开关非常困难，正常需要两三个人用加长的撬杠猛烈开关才能打开，在使用撬杠的过程中，有可能对旋塞阀开关位置的应力结构造成破坏，有爆裂的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种压裂高压管汇远程液动放压装置及方法，实现人员在远离高压区的安全位置，远程可视操控液压泵推动液动旋塞阀，释放管道内部的压力，达到人员与设备的绝对安全。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种压裂高压管汇远程液动放压装置，包括压裂高压管汇、液压动力部件和远程控制部件；
所述压裂高压管汇包括第一管汇、第二管汇、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀；所述第一管汇包括依次连接的第一三通管，第一液控旋塞阀，第一单流阀，第二三通管；所述第二管汇包括依次连接的第三三通管，第二液控旋塞阀，第二单流阀，第四三通管；
所述第一三通管的第一端口与所述第一液控旋塞阀连通，所述第一三通管的第二端口与所述第三液控旋塞阀连通，所述第一三通管的第三端口与所述第三三通管的第一端口通过高压分流管汇连通，所述第二三通管的第一端口与所述第一单流阀连通，所述第二三通管的第二端口与所述第四液控旋塞阀连通，所述第二三通管的第三端口与施工井口连通，所述第三三通管的第二端口与所述第二液控旋塞阀联通，所述第四三通管的第一端口与所述第二单流阀联通，所述第四三通管的第二端口与施工井口联通；所述第三三通管的第三端口和所述第四三通管的第三端口密封；
所述远程控制部件用于向所述液压动力部件发送控制信号，所述液压动力部件动作后，控制所述第一液控旋塞阀、第二液控旋塞阀、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀。
可选的，所述液压动力部件包括液压控制站，所述液压控制站包括PLC控制器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀；
所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀分别通过液压管与所述第一液控旋塞阀、第二液控旋塞阀、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀连接；
所述远程控制部件的控制信号通过网络传输给所述PLC控制器，所述PLC控制器输出控制信号到所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀动作后，液压管中的液压动力使所述第一液控旋塞、第二液控旋塞阀、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀转动。
可选的，所述远程控制部件包括显示器，用于实时显示所述液控旋塞阀阀位状态。
可选的，所述PLC控制器采集所述液控旋塞阀的阀位状态，并通过所述显示器实时显示。
可选的，所述装置还包括底座部分，用于集成和固定所述压裂高压管汇和所述液压动力部件。
可选的，所述第三三通管的第三端口安装压力传感器，用于实时监测管汇压力。
可选的，所述第四三通管的第三端口安装压力传感器，用于实时监测井内压力。
一种压裂高压管汇远程液动放压方法，所述方法应用于压裂高压管汇远程液动放压装置，所述方法包括：
当压裂施工时，远程控制关闭第一液控旋塞阀和第二液控旋塞阀、打开第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀，压裂液通过第一管汇和第二管汇注入施工井内；
当施工结束后，远程控制关闭第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀、打开第一液控旋塞阀进行压裂管汇放压、打开第二液控旋塞阀进行施工井口放压。
可选的，远程控制信号通过通讯网络传输给PLC控制器，所述PLC控制器输出控制信号到电磁换向阀，电磁换向阀动作，液压动力传输到液控旋塞阀，从而推动液控旋塞阀转动。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明将远程控制信号通过通讯网络传输给PLC控制器，PLC控制器输出控制信号到电磁换向阀，电磁换向阀动作后，液压动力传输到液控旋塞阀，从而推动液控旋塞阀开闭，实现井内放压，确保人员在远离高压区的安全位置，远程可视操控液压泵推动液动旋塞阀，释放管道内部的压力，达到人员与设备的绝对安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例压裂高压管汇远程液动放压装置的结构框图；
1-远程控制部件，2-液压动力部件，3-第三液控旋塞阀，4-第一三通阀，5-第三三通阀，6-第一液控旋塞阀，7-第二液控旋塞阀，8-第二单流阀，9-第一单流阀，10-第四三通管，11-第二三通管，12-第四液控旋塞阀，13-底座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种压裂高压管汇远程液动放压装置及方法，能够实现人员在远离高压区的安全位置，远程可视操控液压泵推动液动旋塞阀，释放管道内部的压力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例压裂高压管汇远程液动放压装置的结构框图，如图1所示，该装置包括压裂高压管汇、液压动力部件2和远程控制部件1和底座13；
所述压裂高压管汇包括第一管汇、第二管汇、第三液控旋塞阀3和第四液控旋塞阀12；所述第一管汇包括依次连接的第一三通管4，第一液控旋塞阀6，第一单流阀9，第二三通管11；所述第二管汇包括依次连接的第三三通管5，第二液控旋塞阀7，第二单流阀8，第四三通管13；
所述第一三通管4的第一端口与所述第一液控旋塞阀6连通，所述第一三通管的第二端口与所述第三液控旋塞阀3连通，所述第一三通管4的第三端口与所述第三三通管5的第一端口通过高压分流管汇连通，所述第二三通管11的第一端口与所述第一单流阀6连通，所述第二三通管11的第二端口与所述第四液控旋塞阀12连通，所述第二三通管11的第三端口与施工井口连通，所述第三三通管5的第二端口与所述第二液控旋塞阀7联通，所述第四三通管10的第一端口与所述第二单流阀8联通，所述第四三通管10的第二端口与施工井口联通；所述第三三通管5的第三端口和所述第四三通管10的第三端口安装压力传感器，用于实时监测管汇压力和井内压力；
所述液压动力部件2包括液压控制站，所述液压控制站包括PLC控制器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀；所述PLC控制器能够收发控制信号，还可以采集所述液控旋塞阀的阀位状态；
所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀分别通过液压管与所述第一液控旋塞阀6、第二液控旋塞阀7、第三液控旋塞阀3和第四液控旋塞阀12连接；所述远程控制部件1的控制信号通过网络传输给所述PLC控制器，所述PLC控制器输出控制信号到所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀动作后，液压管中的液压动力使所述第一液控旋塞6、第二液控旋塞阀7、第三液控旋塞阀3和第四液控旋塞阀12转动。
所述远程控制部件包括显示器，当液控旋塞阀转动到全开/全关位置时，其内部的限位开关动作，从而输出信号到PLC控制器，PLC控制器接收到信号后，通过网络通讯传给显示器,实时显示阀位状态。
本发明将油田压裂施工必须的安全设备集成到一个装置上，节省人员每次拆装的劳动强度，降低安全风险。
本发明还提供一种压裂高压管汇远程液动放压方法，所述方法应用于压裂高压管汇远程液动放压装置，所述方法包括：
当压裂施工时，按下远程启动按钮，信号通过通讯网络传输给PLC控制器，PLC控制器输出控制信号到第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀，第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀动作，液压动力传输到第一液控旋塞阀6和第二液控旋塞阀7，从而关闭第一液控旋塞阀6和第二液控旋塞阀7、液压动力传输到第三液控旋塞阀3和第四液控旋塞阀12，从而打开第三液控旋塞阀3和第四液控旋塞阀12，压裂液通过第一管汇和第二管汇注入施工井内；
当施工结束后，按下远程停止按钮，信号通过通讯网络传输给PLC控制器，PLC控制器输出控制信号到第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀，第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀动作，液压动力传输到第三液控旋塞阀3和第四液控旋塞阀12，从而关闭第三液控旋塞阀3和第四液控旋塞阀12，液压动力传输到第一电磁换向阀、第二电磁换向阀，从而打开第一液控旋塞阀6进行压裂管汇放压、打开第二液控旋塞阀7进行施工井口放压。
其中，远程控制部件采用HMI远程控制方式，在远程HMI上编程虚拟按钮，当按下启动时，信号通过通讯网络传输给PLC，PLC经过编程设计输出控制信号到电磁换向阀，电磁换向阀动作后，则液压动力传输到液动旋塞阀，从而推动其转动；同时，通过PLC控制器可以采集液动旋塞阀的位置状态，当旋塞阀转动到全开/全关位置时，其内部的限位开关动作，从而输出信号到PLC控制器，PLC控制器接收到信号后，通过网络通讯传给远程HMI实时显示阀位状态。
通过上述方法，油田放压的操作过程可以通过远程控制旋塞阀的方式实现，使操作人员，远离高压区，安全可靠。
本发明的优点是：
1、实现人员远程操作，安全可靠。
2、液压动力装置用平稳柔顺的液控旋塞阀，对设备损伤小，延长使用寿命。
3、远程控制装置集成旋塞阀远程液动放压、主管汇旋塞阀开关、主管汇单流阀、管道压力数据采集、管道压力安全阀控制、旋塞阀位置状态显示，功能强大。
4、远程控制液动放压装置设备集成度高，减轻人员现场连接设备的劳动强度，即插即用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种压裂高压管汇远程液动放压装置，其特征在于，包括压裂高压管汇、液压动力部件和远程控制部件；
所述压裂高压管汇包括第一管汇、第二管汇、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀；所述第一管汇包括依次连接的第一三通管，第一液控旋塞阀，第一单流阀，第二三通管；所述第二管汇包括依次连接的第三三通管，第二液控旋塞阀，第二单流阀，第四三通管；
所述第一三通管的第一端口与所述第一液控旋塞阀连通，所述第一三通管的第二端口与所述第三液控旋塞阀连通，所述第一三通管的第三端口与所述第三三通管的第一端口通过高压分流管汇连通，所述第二三通管的第一端口与所述第一单流阀连通，所述第二三通管的第二端口与所述第四液控旋塞阀连通，所述第二三通管的第三端口与施工井口连通，所述第三三通管的第二端口与所述第二液控旋塞阀联通，所述第四三通管的第一端口与所述第二单流阀联通，所述第四三通管的第二端口与施工井口联通；所述第三三通管的第三端口和所述第四三通管的第三端口密封；
所述远程控制部件用于向所述液压动力部件发送控制信号，所述液压动力部件动作后，控制所述第一液控旋塞阀、第二液控旋塞阀、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀。
2.根据权利要求1所述的压裂高压管汇远程液动放压装置，其特征在于，所述液压动力部件包括液压控制站，所述液压控制站包括PLC控制器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀；
所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀分别通过液压管与所述第一液控旋塞阀、第二液控旋塞阀、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀连接；
所述远程控制部件的控制信号通过网络传输给所述PLC控制器，所述PLC控制器输出控制信号到所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀动作后，液压管中的液压动力使所述第一液控旋塞、第二液控旋塞阀、第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀转动。
3.根据权利要求2所述的压裂高压管汇远程液动放压装置，其特征在于，所述远程控制部件包括显示器，用于实时显示所述液控旋塞阀阀位状态。
4.根据权利要求3所述的压裂高压管汇远程液动放压装置，其特征在于，所述PLC控制器采集所述液控旋塞阀的阀位状态，并通过所述显示器实时显示。
5.根据权利要求1所述的压裂高压管汇远程液动放压装置，其特征在于，所述装置还包括底座部分，用于集成和固定所述压裂高压管汇和所述液压动力部件。
6.根据权利要求1所述的压裂高压管汇远程液动放压装置，其特征在于，所述第三三通管的第三端口安装压力传感器，用于实时监测管汇压力。
7.根据权利要求1所述的压裂高压管汇远程液动放压装置，其特征在于，所述第四三通管的第三端口安装压力传感器，用于实时监测井内压力。
8.一种压裂高压管汇远程液动放压方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-7任一项所述的压裂高压管汇远程液动放压装置，所述方法包括：
当压裂施工时，远程控制关闭第一液控旋塞阀和第二液控旋塞阀、打开第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀，压裂液通过第一管汇和第二管汇注入施工井内；
当施工结束后，远程控制关闭第三液控旋塞阀和第四液控旋塞阀、打开第一液控旋塞阀进行压裂管汇放压、打开第二液控旋塞阀进行施工井口放压。
9.根据权利要求8所述的压裂高压管汇远程液动放压方法，其特征在于，远程控制信号通过通讯网络传输给PLC控制器，所述PLC控制器输出控制信号到电磁换向阀，电磁换向阀动作，液压动力传输到液控旋塞阀，从而推动液控旋塞阀转动。
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