CN109750978B - 井下电动液压动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井下电动液压动力装置，用于控制井下的液压驱动工具，包括壳体，所述壳体一端设有活塞腔，另一端设有连接井口的升降装置；设置在所述活塞腔内的液压泵，所述液压泵构造成能够通过液压驱动井下的液压驱动工具；设置在所述壳体内的电机模块，所述电机模块构造成能够为所述液压泵提供动力；以及设置在所述壳体内的电控模块，所述电控模块能够向电机模块供电，并控制电机模块运行。本发明自带电源，随液压驱动工具一同进入井下。在工作过程中，不需要外部或井口提供液压动力，也不需要外部的液压流体进出。这样，减少了管线和井口泵组，从而减少了组装成本。

Description

井下电动液压动力装置

技术领域

本发明涉及一种井下电动液压动力装置，用于控制井下的液压驱动工具。

背景技术

一些井下液压驱动工具，如封隔器、桥塞、滑套、阀门或者造斜器等，需要通过液压动力装置提供液压。液压动力装置将液体打压到液压驱动工具内，以驱动液压驱动工具正常工作。现有的液压动力装置通常包括活塞或者可膨胀组件。液压动力装置将液压转换为力或位移，进而驱动井下工具转换工作状态。在现有的技术中，液压动力装置往往是设置在井口处，通过液压管线连通井下的液压驱动工具。但是，由于使用了较多的液压管线和井口泵组会增加施工成本。并且在某些情况下由于工具尺寸或井底压力限制无法采用此种方式。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种井下电动液压动力装置，能够随液压驱动工具一同进入井下，并且能够自动控制液压驱动工具工作。不需要在井口处设置泵组，也节省了管线，从而降低了组装成本。

本发明的提出了一种井下电动液压动力装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体一端设有活塞腔，另一端设有连接井口的升降装置；

设置在所述活塞腔内的液压泵，所述液压泵构造成能够通过液压驱动井下的液压驱动工具；

设置在所述壳体内的电机模块，所述电机模块构造成能够为所述液压泵提供动力；以及

设置在所述壳体内的电控模块，所述电控模块能够向电机模块供电，并控制电机模块运行。

本发明的进一步改进在于，所述液压泵包括密封式滑动连接在所述活塞腔内的活塞，以及连接所述活塞的活塞螺杆；

其中，所述活塞螺杆连接所述电机模块，并随电机模块转动而推动所述活塞在活塞腔内滑动。

本发明的进一步改进在于，所述活塞腔与井下液压驱动工具通过液压通道相连通；并且所述活塞的靠近所述液压通道一侧的活塞腔内充满液压流体。

本发明的进一步改进在于，所述液压通道内设置第一单向阀，所述第一单向阀的流动方向为由活塞腔流向液压驱动工具。

本发明的进一步改进在于，所述液压通道通过补液管连通液压源，所述补液管上设置第二单向阀。

本发明的进一步改进在于，所述液压通道上设有泄压阀。

本发明的进一步改进在于，所述液压通道与所述液压驱动工具之间设有液压接头，所述液压接头上设有剪切销。

本发明的进一步改进在于，所述电控模块包括连接所述电机模块的微控制器，以及为所述微控制器和电机模块供电的供电电源。

本发明的进一步改进在于，所述微控制器的输入端连接若干传感器。

本发明的进一步改进在于，所述传感器包括计时器、压力传感器及加速度传感器中的至少一种。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

在本发明所述的井下电动液压动力装置自带电源，随液压驱动工具一同进入井下。在工作过程中，不需要外部或井口提供液压动力，也不需要外部的液压流体进出。这样，减少了管线和井口泵组，从而减少了组装成本。通过电控模块进行控制，操作更加简单，也不容易出现误操作。

在本发明所述的井下电动液压动力装置中，液压通道上设置第一单向阀，其能够液压流体从活塞腔流入液压驱动工具，并保证液压流体不会回流。所述液压通道通过补液管连通液压源，所述补液管上设置第二单向阀，从而保证液压流体充足。液压通道上设有泄压阀。通过所述泄压阀能够释放液压流体的压力。从而防止液压回路中的压力过高引起部件损坏。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案的井下电动液压动力装置的示意图；

图2是根据本发明的一个实施方案的电器线路示意图，显示了电控模块和电机模块连接方式；

图3是根据本发明的一个实施方案的液压线路示意图，显示了液压泵和液压驱动工具的连接方式；

图4是根据本发明的另一个实施方案的液压线路示意图，显示了液压泵和液压驱动工具的连接方式。

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绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：10、壳体，11、活塞腔，12、升降装置，20、液压泵，21、活塞，22、活塞螺杆，23、液压通道，24、第一单向阀，25、第二单向阀，26、液压接头，27、剪切销，28、液压源，30、电机模块，40、电控模块，41、微控制器，42、供电电源，50、液压驱动工具，51、套管，52、油管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例井下电动液压动力装置。根据本发明的井下电动液压动力装置能够驱动井下的液压驱动工具工作。

如图1所示，本实施例的井下电动液压动力装置，包括壳体1。所述壳体1一端设置活塞腔11，并连接液压驱动工具。壳体1的另一端连接升降装置12，优选地，升降装置12为钢丝绳或连续油管等。所述外壳设置在井口的套管51和油管52内。本实施例所述装置还包括液压泵20。所述液压泵20设置在活塞腔11内，所述液压泵20构造成能够通过液压驱动井下井下液压驱动工具。在本实施例中，液压驱动工具包括扩张式油管封隔器、桥塞，滑套或造斜器等安装在井下并需要液压驱动的设备。本实施例所述装置还包括电机模块30，所述电机模块30构造成能够为所述液压泵20提供动力。在本实施例中，电机模块30一种优选方案包括电机和连接在电机输出轴上的减速器。本实施例所述装置还包括电控模块40，所述电控模块40设置在壳体1内，设置在所述壳体1内的电控模块40，所述电控模块40控制电机模块30运行。

在使用根据本实施例所述的井下电动液压动力装置时，首先在井外将本实施例所述装置与液压驱动工具相连，再将本实施例所述装置和液压驱动工具一同下放的井内。

在一个实施例中，如图1、图2所示，所述液压泵20包括活塞。所述活塞设置在活塞腔11内，所述活塞能够在活塞腔11内密封式滑动。所述液压泵20还包括活塞螺杆22。所述活塞螺杆22连接电机模块30和活塞。其中，所述活塞螺杆22受所述电机转动而推动所述活塞在活塞腔11内滑动。

在一个优选实施例中，所述活塞腔11内设置液压流体。液压流体设置在所述活塞的远离活塞螺杆22的一侧。并且，所述活塞腔11与液压驱动工具通过液压通道23相连通。当活塞移动时，液压流体通过液压通道23流入液压驱动工具。

在使用根据本实施例所述的井下电动液压动力装置时，电机转动带动活塞螺杆22伸缩，从而推动活塞在活塞腔11内滑动。活塞移动挤压液压流体进入液压驱动工具，从而驱动液压驱动工具工作。

在一个实施例中，如图3所示，所述液压通道23上设置第一单向阀24。设置所述第一单向阀24能够液压流体从活塞腔11流入液压驱动工具，并保证液压流体不会回流。进一步地，本实施例所述装置还包括液压源28，当液压驱动工具内的液压流体不足时，能够补充液压。所述液压通道23通过补液管连通液压源28，所述补液管上设置第二单向阀25。在本实施例中，控制模块内的微处理器内置补液程序，自动完成补液操作。

在使用根据本实施例所述的井下电动液压动力装置时，如果活塞腔11内的流体体积不足时，活塞运动一次无法满足液压驱动工具，如封隔器坐封等操作。这样，控制模块控制电机带动活塞往复运动多次。电机带动活塞螺杆22伸长，活塞向前滑动，将活塞腔11内的液压流体推入液压驱动工具内。然后，电机反转带动活塞螺杆22收缩，活塞向后滑动。此时，第一单向阀24能够阻挡液压驱动工具内的液压流体回流，并通过第二单向阀25补入液压流体。之后，电机带动活塞螺杆22伸长，活塞向前滑动，将活塞腔11内的液压流体推入液压驱动工具内。反复多次就能够为液压驱动工具提供足够的液压流体。

在一个优选实施例中，所述液压通道23上设有泄压阀。通过所述泄压阀能够释放液压流体的压力。从而防止液压回路中的压力过高引起部件损坏。

在一个实施例中，如图1所示，所述液压通道23与所述液压驱动工具之间设有液压接头26，所述液压接头26上设有剪切销27。其中，所述剪切销27内设置剪切钉。当井下工具安装完成后，需要拆卸本实施例所述的井下电动液压动力装置时，通过提升所述升降装置将本实施例所述装置拉出，同时所述剪切销钉被拉断，从而拆卸本实施例所述装置和液压驱动工具。本实施例的拆卸方式更为简单，不会影响井下设备。

在一个实施例中，所述电控模块40包括连接所述电机模块30的微控制器41，以及为所述微控制器41和电机模块30供电的供电电源42。进一步地，所述微控制器41的输入端连接若干传感器。优选地，本实施例中的传感器包括计时器、加速度传感器或压力传感器中的至少一种。传感器采集外部信号，如活塞腔11内液压流体的压力、装置入井时的加速度等，并通过对微控制器41编程来响应外部变化的信号，将其转换为动作指令。

在一个优选实施例中，在液压通道内的第一单向阀靠近所述液压驱动工具的一侧设置压力传感器。在所述活塞腔内设置若干测量活塞位置的传感器。微控制器内设置如下步骤的程序，首先设定液压驱动工具需要液压的压力值，在控制电机模块运行时设置在活塞腔内的传感器探测活塞的运动位置，并对比压力传感器探测的信号是否达到设定的压力值。如果达到设定的压力值，则控制电机使活塞停止运动。如果活塞一次推入运动无法达到设定的压力值时，则开启第二单向阀，收缩活塞进行补液，并控制活塞再次推入直到液压驱动工具内的液压达到设定的压力值，则控制电机使活塞停止运动。本实施例通过微控制器能够自动完成补液，不需要井上人员操作。

在一个优选实施例中，微控制器连接加速度传感器和计时器。所述加速度传感器可以感应装置的运动，微控制器通过加速度传感器输入的信号判断整个装置是否下入到位。当装置到位时停止运动，并通过计时器设定持续一定时间之后，微处理器会向电机输出控制信号，从而驱动液压工具完成坐封等工作。之后上提升降装置可以解脱整个井下电动液压动力装置。

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 (7)

1.一种井下电动液压动力装置，其特征在于，包括：

壳体（1），所述壳体（1）一端设有活塞腔（11），另一端设有连接井口的升降装置（12）；

设置在所述活塞腔（11）内的液压泵（20），所述液压泵（20）构造成能够通过液压驱动井下的液压驱动工具；所述液压泵（20）包括密封式滑动连接在所述活塞腔（11）内的活塞，以及连接所述活塞的活塞螺杆（22）；

设置在所述壳体（1）内的电机模块（30），所述电机模块（30）构造成能够为所述液压泵（20）提供动力；以及

设置在所述壳体（1）内的电控模块（40），所述电控模块（40）能够向电机模块供电，并控制电机模块（30）运行；

其中，所述活塞螺杆（22）连接所述电机模块，并随电机模块转动而伸缩，从而推动所述活塞在活塞腔（11）内滑动；所述活塞腔（11）与井下液压驱动工具通过液压通道（23）相连通；并且所述活塞的靠近所述液压通道（23）一侧的活塞腔内充满液压流体；所述液压通道（23）与所述液压驱动工具之间设有液压接头（26），所述液压接头（26）上设有剪切销（27）。

2.根据权利要求1所述的井下电动液压动力装置，其特征在于，所述液压通道（23）内设置第一单向阀（24），所述第一单向阀（24）的流动方向为由活塞腔（11）流向液压驱动工具。

3.根据权利要求2所述的井下电动液压动力装置，其特征在于，所述液压通道（23）通过补液管连通液压源（28），所述补液管上设置第二单向阀（25）。

4.根据权利要求3所述的井下电动液压动力装置，其特征在于，所述液压通道（23）上设有泄压阀。

5.根据权利要求1所述的井下电动液压动力装置，其特征在于，所述电控模块（40）包括连接所述电机模块（30）的微控制器（41），以及为所述微控制器（41）和电机模块（30）供电的供电电源（42）。

6.根据权利要求5所述的井下电动液压动力装置，其特征在于，所述微控制器（41）的输入端连接若干传感器。

7.根据权利要求6所述的井下电动液压动力装置，其特征在于，所述传感器包括压力传感器和/或加速度传感器。

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