CN116044847A - 一种智能井井下控制液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能井井下控制液压系统，包括油箱、柱塞泵、变频电机、高压蓄能器、若干减压阀、溢流阀、第一高压切换电磁阀组、高压电磁阀；所述柱塞泵与所述高压蓄能器之间连通，所述柱塞泵由所述变频电机驱动；所述溢流阀与所述动力管线并联，所述溢流阀通过第一回油管路与所述油箱连通，所述动力管线与所述第一高压切换电磁阀组之间连通；若干所述减压阀分别通过不同的控制管线与所述动力管线之间并联，若干所述控制管线与所述高压电磁阀之间并联连通。所述智能井井下控制液压系统采用单电机加液压泵形式提供主动力，采用高压蓄能器提供备用动力，系统无需一直运行以满足井底执行器对控制液压信号和动力液压信号的要求。

Description

一种智能井井下控制液压系统

技术领域

本发明涉及一种智能井井下控制液压系统，属于智能完井领域。

背景技术

智能完井技术主要通过井下液压动力实现对井下流量控制阀的远程控制，在地面即可完成对井下油气层分层生产控制，实现多层合采及层间优化。地面液压动力和控制信号需要传到井下，在井下油气层被识别，从而控制选层和对目的层进行开度控制。专利CN201010614215.4一种井口液压信号发生装置及其操作方法采用三个电机+液压泵实现三个独立的液压信号；专利CN201911093331.3一种智能完井井下流量阀地面控制超高压液压系统采用了两个电机+液压泵实现控制信号和动力信号分开；均采用了多个动力，增加了系统复杂程度，地面液控装置体积较大，不利于海上平台放置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种智能井井下控制液压系统，采用单电机加液压泵形式提供主动力，采用高压蓄能器提供备用动力，系统无需一直运行，采用直动式减压阀为系统提供不同的压力，以满足井底执行器对控制液压信号和动力液压信号的要求。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明提供一种智能井井下控制液压系统，包括油箱、柱塞泵、变频电机、高压蓄能器、若干减压阀、溢流阀、第一高压切换电磁阀组、高压电磁阀；

所述柱塞泵的入口与所述油箱管路连通，出口与所述高压蓄能器管路连通，所述柱塞泵和高压蓄能器之间并联动力管线，所述柱塞泵由所述变频电机驱动；

所述溢流阀与所述动力管线并联，所述溢流阀通过第一回油管路与所述油箱连通，所述动力管线与所述第一高压切换电磁阀组之间通过管线连通；

若干所述减压阀的一端与所述动力管线之间并联，另一端通过若干控制管线与所述高压电磁阀并联，所述高压电磁阀用于切换不同的所述控制管线的管线信号，使不同的所述控制管线与所述第一高压切换电磁阀组连通；

所述第一高压切换电磁阀组用于切换所述控制管线信号或所述动力管线信号与井底执行器之间管路连接。

优选所述的智能井井下控制液压系统还包括第二高压切换电磁阀组，所述第二高压切换电磁阀组包括若干第二切换电磁阀，所述第一高压切换电磁阀组包括若干第一切换电磁阀，对应的两个所述第一高压切换电磁阀和第二高压切换电磁阀之间的第一接口管路连接；

所述第二切换电磁阀的第二接口与所述油箱之间通过第二回油管路连接，所述第二切换电磁阀的第三接口与井底执行器之间通过地面液控管线连接；

初始状态下，井底液压油经过所述第二高压切换电磁阀组进入所述第二回油管路至所述油箱内，所述动力管线和控制管线与所述井底执行器之间断开；

当所述第二高压切换电磁阀组动作时，所述动力管线或控制管线与所述井底执行器之间连通，井底执行器与所述第二回油管路断开。

优选所述的智能井井下控制液压系统还包括过滤器，所述过滤器入口与所述油箱之间管路连通，出口与所述柱塞泵管路连通。

优选所述的智能井井下控制液压系统还包单向阀和第一截止阀，所述柱塞泵泵出的高压液压油经所述单向阀向上流出，所述单向阀流出的高压液压油流经所述第一截止阀进入至所述高压蓄能器，所述动力管线位于所述单向阀和第一截止阀之间。

优选所述动力管线上还并联有第一压力表及压力传感器组，用于显示和记录动力信号的压力值。

优选所述动力管线上还串联有微小流量传感器，所述微小流量传感器用于测量和记录流向井底执行器的液压油量。

优选所述动力管线上还并联有第二截止阀，所述第二截止阀与所述油箱之间通过第三回油管路连接。

优选所述减压阀包括两个，两个所述减压阀分别为第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀的出口与第一控制管线连接，所述第二减压阀的出口与第二控制管线连接，所述第一控制管线和第二控制管线通过所述高压电磁阀并联，所述高压电磁阀选择由第一控制管线或第二控制管线连通所述井底执行器，所述高压电磁阀与若干所述第一高压切换电磁阀之间通过控制管路连通。

优选所述高压电磁阀、所述第一切换电磁阀和第二切换电磁阀均为两位四通电磁阀。

优选所述第一控制管线和第二控制管线上分别并联有一个第二压力表及压力传感器组，两个所述第二压力表及压力传感器组分别用于显示和记录不同控制信号的压力值。

优选每个所述第二切换电磁阀均与对应的井下执行器之间通过地面液控管线连通，每个所述地面液控管线上均串联有一个第三截止阀，所述第三截止阀关闭或打开液压系统的液压油流入或流出井底。

优选每根所述地面液控管线上均并联有第三压力表及压力传感器组，所述第三压力表及压力传感器组用于显示或记录进入井底或由井底流入的液压油压力值。

优选所述第二回油管路上设有串联有回油流量计，所述回油流量计用于测量和记录流回油油量。

优选所述控制管路上并联有第四截止阀，所述第四截止阀与所述油箱之间通过第四回油管路连通。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、采用一台高压柱塞泵可实现向井下提供多种压力控制信号，降低了系统复杂性；

2、控制信号压力值可以从低压到动力压力值间调整，控制信号压力值可以调到动力信号相同大小，增加了系统压力选择方式；

3、记录进回油流量，可以判断井下系统动作状态。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是智能井井下控制液压系统的结构示意图；

附图中各标记表示如下：

1、油箱；2、滤油器；3、变频电机；4、柱塞泵；5、单向阀；6、第一截止阀；7、高压蓄能器；8、第一减压阀；9第二减压阀；10、溢流阀；13、第一压力表及压力传感器组；11，12、第二压力表及压力传感器组；14、第二截止阀；15、第四截止阀；16、高压电磁阀；17、微小流量传感器；18、回油流量计；19，20，21、第一切换电磁阀；22，23，24、第二切换电磁阀；25，26，27、第三油路压力表及压力传感器组；28，29，30、第三截止阀。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种智能井井下控制液压系统，包括油箱、柱塞泵、变频电机、高压蓄能器、若干减压阀、溢流阀、第一高压切换电磁阀组、高压电磁阀；所述柱塞泵的入口与所述油箱管路连通，出口与所述高压蓄能器管路连通，所述柱塞泵和高压蓄能器之间并联动力管线，所述柱塞泵由所述变频电机驱动；所述溢流阀与所述动力管线并联，所述溢流阀通过第一回油管路与所述油箱连通，所述动力管线与所述第一高压切换电磁阀组之间连通；若干所述减压阀的一端与所述动力管线之间并联，另一端通过若干控制管线与所述高压电磁阀并联，所述高压电磁阀用于切换不同的所述控制管线的管线信号，使不同的所述控制管线与所述第一高压切换电磁阀组连通；所述第一高压切换电磁阀组用于切换所述控制管线信号或所述动力管线信号与井底执行器之间管路连接。所述智能井井下控制液压系统采用单电机加液压泵形式提供主动力，采用高压蓄能器提供备用动力，系统无需一直运行，采用直动式减压阀为系统提供不同的压力，以满足井底执行器对控制液压信号和动力液压信号的要求。

实施例1

如图1所示，本发明的实施例1提供了一种智能井井下控制液压系统，包括油箱1、柱塞泵4、变频电机3、高压蓄能器7、若干减压阀、溢流阀10、第一高压切换电磁阀组、高压电磁阀16。所述柱塞泵4的入口与所述油箱1管路连通，出口与所述高压蓄能器7管路连通，所述柱塞泵4和高压蓄能器7之间并联动力管线，所述柱塞泵4由所述变频电机3驱动；所述溢流阀10与所述动力管线d1并联，所述溢流阀10通过第一回油管路b5与所述油箱1连通，所述动力管线d1与所述第一高压切换电磁阀组之间连通；若干所述减压阀的一端与所述动力管线d1之间并联，另一端通过若干控制管线与所述高压电磁阀16并联，所述高压电磁阀16用于切换不同的所述控制管线的管线信号，使不同的所述控制管线与所述第一高压切换电磁阀组连通；所述第一高压切换电磁阀组用于切换所述控制管线信号或所述动力管线信号与井底执行器之间管路连接。

所述智能井井下控制液压系统采用变频电机3加柱塞泵4为液压系统提供高压，由高压蓄能器7稳压。高压溢流阀10为系统安全阀，确保系统压力不超过设定压力。采用若干减压阀把液压系统高压降为控制信号所需要的压力值。通过电磁阀的开关为井下提供方波液压控制和动力信号。

所述油箱1为封闭式油箱，所述封闭式油箱包括液位计、油温传感器、呼吸器及冷却装置。

所述柱塞泵4优选为超高压柱塞泵。

所述智能井井下控制液压系统还包括过滤器2，所述过滤器2采用10um精度的进油过滤器，过滤器2进油口接油箱1、出油口通过进油管路与超高压柱塞泵4进油口相连。

所述智能井井下控制液压系统还包单向阀5和第一截止阀6，所述柱塞泵4泵出的高压液压油经所述单向阀5向上流出，所述单向阀4流出的高压液压油流经所述第一截止阀6进入至所述高压蓄能器7，所述动力管线d1位于所述单向阀5和第一截止阀6之间。

柱塞泵4出口通过管线接单向阀5，液压油通过单向阀只能向泵外流动，不能流回柱塞泵4。单向阀5出口与第一截止阀6串联，第一截止阀6另一端通过管线与高压蓄能器7相连。高压蓄能器通过第一截止阀6开关控制是否关闭在管路中的高压蓄能器7。由单向阀5流出的高压液压油流经第一截止阀6，再流向高压蓄能器7，通过高压蓄能器7设定柱塞泵4的启停压力值，如50～60MPa，当系统压力小于50MPa时，柱塞泵4开始运行，当系统压力达到60MPa时，柱塞泵4停止运行，改由高压蓄能器7向系统供能和供液。避免系统电机频繁启停。

流出单向阀5的液压油即为动力控制液压油，并联动力管线d1。动力管线d1上接溢流阀10，通过调整溢流阀10开启压力值，控制系统压力在允许的压力范围之内。溢流阀10溢流直接通过第一回油管路b5流回油箱1。

所述动力管线d1上还并联有第一压力表及压力传感器组13，用于显示和记录动力信号的压力值。

所述动力管线d1上还串联有微小流量传感器17，所述微小流量传感器17用于测量和记录流向井底执行器的液压油量。微小流量传感器17量程为150ml/min，压力为70MPa，用于测量和记录流向井底执行器的液压油量。流经微小流量传感器17的液压油再经动力管线d2连接3个并联的第一切换电磁阀。

所述的智能井井下控制液压系统还包括第二高压切换电磁阀组，所述第二高压切换电磁阀组包括3个第二切换电磁阀，所述第一切换电磁阀组包括3个第一切换电磁阀，对应的两个所述第一切换电磁阀和第二切换电磁阀之间的第一接口管路连接。

所述第二切换电磁阀的第二接口与所述油箱1之间通过第二回油管路b1和b2连接，所述第二切换电磁阀的第三接口与井底执行器之间通过地面液控管线L1、L2和L3连接。初始状态下，井底液压油经过所述第二切换电磁阀进入所述第二回油管路b1和b2至所述油箱1内，所述动力管线d1和控制管线与所述井底执行器之间断开。当所述第二高压切换电磁阀组动作时，所述动力管线或控制管线与所述井底执行器之间连通，井底执行器与第二回油管路b1断开。

所述动力管线d1上还并联有第二截止阀14，所述第二截止阀14与所述油箱1之间通过第三回油管路b3连接，所述第二截止阀14用于动力管线泄压。

所述减压阀包括两个，两个所述减压阀分别为第一减压阀8和第二减压阀9，第一减压阀8的出口与第一控制管线连接，所述第二减压阀9的出口与第二控制管线连接，所述第一控制管线和第二控制管线2通过所述高压电磁阀16并联，所述高压电磁阀16选择由第一控制管线或第二控制管线连通所述井底执行器，所述高压电磁阀16与所述第一切换电磁阀之间通过控制管路k3连通。经过第一减压阀8和第二减压阀9的液压油压力有所降低，如压力值为10MPa。

高压电磁阀16出口一端封闭，常位时第一控制管线信号k1直接通过高压电磁阀16，第二控制管线信号k2则直接连到堵头上。当高压电磁阀16作用时，第二控制管线k2信号通过高压电磁阀16，第一控制管线信号k2则连到堵头上。所述高压电磁阀16由电磁条Y1控制通断位置。

所述第一减压阀8和第二减压阀9均为直动式高压减压阀。

作为一个具体的例子，单向阀5出口的动力管线d1上并联第一减压阀8。经过第一减压阀8的液压油压力有所降低，如压力值为10MPa。第一减压阀8出口接控第一控制管线，第一控制管线上并联一个第二压力表及压力传感器组11，用于显示和记录控制信号1的压力值。

单向阀5出口的动力管线d1上并联第二减压阀9。经过第二减压阀9的液压油压力有所降低，如压力值为20MPa。所述第二减压阀9的出口接第二控制管线，第二控制管线上并联另一个第二压力表及压力传感器组12，用于显示和记录控制信号2的压力值。

流经高压电磁阀16的液压油进入控制管路k3，控制管路k3分别接向3个第一切换电磁阀，三个所述第一切换电磁阀的序号分别为19、20、21，它们分别由电磁铁Y11、Y12、Y13控制上下通断位置。同样，三个所述第一切换电磁阀的一个出口封堵，常位时第三管路k3的液压油直接通过第一切换电磁阀。

所述控制管路k3上并联有第四截止阀15，所述第三截止阀15与所述油箱1之间通过第四回油管路b4连通。

由动力信号d2的液压油和控制管路k3控制信号的液压油在第一切换电磁阀进行由控制信号或动力信号选择后进入井底执行器。常位时，控制液压油即控制管路k3的液压油直接通过第一切换电磁阀，动力信号d2过来的的液压油流入第一切换电磁阀后封堵。当三个第一切换电磁阀上电磁铁Y11、Y12、Y13起作用时，动力液压油即管路d2上的液压油通过第一切换电磁阀，控制管路的液压油流入第一切换电磁阀后封堵。

由第一切换电磁阀出来的液压油分别进入管线w1、w2、w3，再分别进入三个第二切换电磁阀，三个所述第二切换电磁阀的序号分别为22、23、24。常位时w1、w2、w3的液压油进入第二切换电磁阀后封堵，即电磁铁Y21、Y22、Y23起作用前，液压站的控制信号或压力信号不能通过第二切换电磁阀进入井底执行器。同时井底上来的液压油经第二切换电磁阀组常位时通过，分别进入第二回油管路b1。当第二切换电磁阀的电磁铁Y21、Y22、Y23起作用时，管路w1、w2、w3通过第二组电磁阀导通，而第二回油管线b1、b2则被封堵，这时经过控制信号k3或d2上的动力信号。

每个所述第二高压切换电磁阀均与对应的井下执行器之间通过地面液控管线连通，每个所述地面液控管线L1、L2和L3上均串联有一个第三截止阀28、29和30，所述第三截止阀关闭或打开液压系统的液压油流入或流出井底。

每根所述地面液控管线L1、L2和L3上均并联有一个第三压力表及压力传感器组25、26和27，所述第三压力表及压力传感器组25、26和27用于显示或记录进入井底或由井底流入的液压油压力值。

所述第二回油管路b2上设有串联有回油流量计18，所述回油流量计18用于测量和记录流回油油量。

现结合图1说明井下压力信号生成方法。

在默认状态下，所有电磁阀不动作，三根地面液控管线L1、L2、L3上的输出压力为0，但井底执行器与油箱1通过第二切换电磁阀与回油流量计18与油箱1相连，井下管线或执行器的异常压力可以通过管路回到油箱1，实现系统泄压。

如果要输出第一控制管线信号k2到井下，在需要输出信号的线路上，使对应的第二切换电磁阀上电即可。如：在L2上得到控制压力1的压力值，需要电磁铁Y22得电。

如果要在相应的线路上获得第二控制管线信号k2，只需要同时使Y1得电和对应的第二组电磁铁上电。如：在L2上得到控制压力2的压力值，需要对电磁铁Y1和Y22同时上电。

如果要在相应的线路上获得动力信号d1，只需要同时对应的第一高压切换电磁阀组和第二高压切换电磁阀组的电磁铁上电。如：在L1上得到动力信号的压力值，需要对电磁铁Y11和Y21同时上电。

如果要在相应的线路上方便获得控制压力或动力信号，则需要按上述信号要求分别激活相应的电磁铁。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种智能井井下控制液压系统，其特征在于，包括油箱、柱塞泵、变频电机、高压蓄能器、若干减压阀、溢流阀、第一高压切换电磁阀组、高压电磁阀；

所述柱塞泵的入口与所述油箱管路连通，出口与所述高压蓄能器管路连通，所述柱塞泵和高压蓄能器之间并联动力管线，所述柱塞泵由所述变频电机驱动；

所述溢流阀与所述动力管线并联，所述溢流阀通过第一回油管路与所述油箱连通，所述动力管线与所述第一高压切换电磁阀组之间通过管线连通；

若干所述减压阀的一端与所述动力管线之间并联，另一端通过若干控制管线与所述高压电磁阀并联，所述高压电磁阀用于切换不同的所述控制管线的管线信号，使不同的所述控制管线与所述第一高压切换电磁阀组连通；

所述第一高压切换电磁阀组用于切换所述控制管线信号或所述动力管线信号与井底执行器之间管路连接。

2.根据权利要求1所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，还包括第二高压切换电磁阀组，所述第二高压切换电磁阀组包括若干第二切换电磁阀，所述第一高压切换电磁阀组包括若干第一切换电磁阀，对应的两个所述第一高压切换电磁阀和第二高压切换电磁阀之间的第一接口管路连接；

所述第二切换电磁阀的第二接口与所述油箱之间通过第二回油管路连接，所述第二切换电磁阀的第三接口与井底执行器之间通过地面液控管线连接；

初始状态下，井底液压油经过所述第二高压切换电磁阀组进入所述第二回油管路至所述油箱内，所述动力管线和控制管线与所述井底执行器之间断开；

当所述第二高压切换电磁阀组动作时，所述动力管线或控制管线与所述井底执行器之间连通，井底执行器与所述第二回油管路断开。

3.根据权利要求1所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，还包括过滤器，所述过滤器入口与所述油箱之间管路连通，出口与所述柱塞泵管路连通。

4.根据权利要求1所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，还包单向阀和第一截止阀，所述柱塞泵泵出的高压液压油经所述单向阀向上流出，所述单向阀流出的高压液压油流经所述第一截止阀进入至所述高压蓄能器，所述动力管线位于所述单向阀和第一截止阀之间。

5.根据权利要求1所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，所述动力管线上还并联有第一压力表及压力传感器组，用于显示和记录动力信号的压力值。

6.根据权利要求1所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，所述动力管线上还串联有微小流量传感器，所述微小流量传感器用于测量和记录流向井底执行器的液压油量。

7.根据权利要求1所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，所述动力管线上还并联有第二截止阀，所述第二截止阀与所述油箱之间通过第三回油管路连接。

8.根据权利要求2所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，所述减压阀包括两个，两个所述减压阀分别为第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀的出口与第一控制管线连接，所述第二减压阀的出口与第二控制管线连接，所述第一控制管线和第二控制管线通过所述高压电磁阀并联，所述高压电磁阀选择由第一控制管线或第二控制管线连通所述井底执行器，所述高压电磁阀与若干所述第一高压切换电磁阀之间通过控制管路连通。

9.根据权利要求2所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，所述高压电磁阀、所述第一切换电磁阀和第二切换电磁阀均为两位四通电磁阀。

10.根据权利要求8所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，所述第一控制管线和第二控制管线上分别并联有一个第二压力表及压力传感器组，两个所述第二压力表及压力传感器组分别用于显示和记录不同控制信号的压力值。

11.根据权利要求8所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，每个所述第二切换电磁阀均与对应的井下执行器之间通过地面液控管线连通，每个所述地面液控管线上均串联有一个第三截止阀，所述第三截止阀关闭或打开液压系统的液压油流入或流出井底。

12.根据权利要求8所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，每根所述地面液控管线上均并联有第三压力表及压力传感器组，所述第三压力表及压力传感器组用于显示或记录进入井底或由井底流入的液压油压力值。

13.根据权利要求12所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，所述第二回油管路上设有串联有回油流量计，所述回油流量计用于测量和记录流回油油量。

14.根据权利要求8所述的智能井井下控制液压系统，其特征在于，所述控制管路上并联有第四截止阀，所述第四截止阀与所述油箱之间通过第四回油管路连通。

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