CN1313700C - 一种压井作业控制装置 - Google Patents

Abstract

一种压井作业控制装置，属于石油钻井工程井控装备的制造技术领域，本发明采用在一个集中的控制箱中设置并联的换向阀组和控制阀组，共用一个液压油源，通过相应的管路控制多级节流管汇中的液动节流阀和液动平板阀，解决了目前用于控制单级节流压井的手动操作控制装置不能控制多级节流压井装置和现有技术中分散控制液动节流阀和液动平板阀不能协调一致的问题，本发明具有由一个液压油源控制多个液动节流阀和多个液动平板阀，而且压力一致的优点，本发明在一般情况下进行手动操作，也可以联结工控计算机实现智能化程序操作控制。

Description

一种压井作业控制装置

技术领域：一种压井作业控制装置，用于石油天然气在压井作业过程中对节流管汇的控制，属于石油钻井工程井控装备的制造技术领域。

背景技术：在现有技术的高压油气井钻井过程中，当地层压力大于钻井液液柱压力时，地层流体有可能进入井眼环空钻井液中，导致溢流甚至井喷等事故，因此就需要及时进行压井作业，目前采用的压井作业是手动调节节流管汇上液动节流阀的通道面积大小，产生一个附加的井口套压，阻止地层流体进入井眼环空，排除溢流或井喷，使钻井作业恢复正常，目前国内外采用的单级节流压井装置，结构简单，存在的问题是：一是节流阀的压降大，阀芯磨损严重，如遇到地层压力高达102MPa、产气量大、地下情况复杂的情况，就有可能因节流阀失效而产生重大井喷失控或着火事故；二是单级节流压井装置的节流压井都是手动操作，压力控制精度低，压力波动大，不能实现自动操作，容易诱发潜在的不安全因素，为了解决上述问题，目前已采用多级节流管汇，多级节流管汇由多个液动节流阀和多个液动平板阀组成，通过液动节流阀串联形成多级节流，减少节流阀压降，改善流动工况，保证压井过程的顺利进行，但是，由于液动节流阀和液动平板阀数量的增加，多级节流压井控制过程更加复杂，目前用于控制单级节流压井的手动操作控制装置就不能适合于对多级节流的控制。

发明内容：本发明的目的在于针对现有控制技术的问题，采用在一个控制箱中集中设置并联的换向阀组和控制阀组，共用一个液压油源，通过相应的管路控制多级节流管汇中的液动节流阀和液动平板阀的一体化压井作业控制装置。

本发明包括换向阀组和控制阀组，换向阀组由多个换向阀16、18构成，控制阀组也由多个手动控制阀12和电液比例控制阀组构成，将换向阀组与控制阀组设置在一个控制箱中，换向阀组包括手动换向阀组15与电磁换向阀组17，手动换向阀组15和电磁换向阀组17的前端是液压油源14，其后端是被控制的液动平板阀11，手动换向阀组15与电磁换向阀组17由共同的液压油管路联接在一起，并使用共同的液压油源14，在液压油源14与联接手动换向阀组15和电磁换向阀组17之间的液压油管路上设置有流量控制阀13，用于调节液动平板阀11的开关速度，为了锁定每个液动平板阀11液压缸活塞杆的位置，在每个液动平板阀11液压缸的进出油口位置设置有液压锁10，液压系统的油源与液压防喷器共用一个液压油源，压力为10.5MPa，另设置一个蓄能器2；控制阀组包括手动控制阀组8和电液比例控制阀组，手动控制阀组8由多个手动控制阀12组成，电液比例控制阀组由一个比例方向阀3和多个二位二通电磁阀6构成，为了按照输入的电流量大小的比例和方向控制液压油流动量的大小和流动方向，并且处理输入的电信号，在电液比例控制阀组的前端设置有伺服放大器4，为了确保电液比例控制阀正常工作，在进入电液比例控制阀的固定油路上设置精细滤油器5；在控制阀组与液压油源14之间设置有减压阀1，以保证压力的稳定，设置在集中控制箱中的换向阀组和控制阀组是以并联的方式连接的。

本发明的优点是：由一个液压油源通过相应的管路控制多级节流管汇中的多个液动节流阀和多个液动平板阀可以使结构简单，将控制装置集中在一个控制箱中可以解决现有技术中分散控制液动节流阀和液动平板阀不能协调一致的问题，本发明在一般情况下进行手动操作，也可以联结工控计算机实现智能化程序操作控制。

附图说明：

图1为本发明控制元件工作原理示意图。

具体实施方式：下面结合附图给出本发明的实施例：本发明包括换向阀组和控制阀组，换向阀组与控制阀组是设置在一个共同的控制箱中的，换向阀组包括手动换向阀组15与电磁换向阀组17，手动换向阀组15和电磁换向阀组17的前端是液压油源14，其后端是被控制的多个液动平板阀11，手动换向阀组15与电磁换向阀组17是由共同的液压油路联接在一起的，在液压油源14与联接手动换向阀组15和电磁换向阀组17之间的液压油路上有一个流量控制阀13，在每个液动平板阀11的液压缸进出油口位置设置有液压锁10，手动换向阀组15有多个油路并联的手动换向阀16，电磁换向阀组17中也有多个油路并联的电磁换向阀18，手动换向阀组15和电磁换向阀组17与被控制的液动平板阀11之间的液压油路是并联连接的，手动换向阀组15和电磁换向阀组17的进油路也是并联连接的，为了了解换向阀组的供油压力，在它们的进油路上还设置有压力显示器；控制阀组包括手动控制阀组8和电液比例控制阀组，手动控制阀组8包括多个手动控制阀12，电液比例控制阀组包括一个比例方向阀3和多个二位二通电磁阀6，为了按照输入的电流量大小的比例和方向控制液压油流量的大小和流动方向，并且处理输入的电信号，在电液比例控制阀组的一端有一个伺服放大器4，为了确保电液比例控制阀正常工作，在进入电液比例控制阀的固定油路上设置有精细滤油器5，二位二通电磁阀6设置在电液比例控制阀与液动节流阀7、9之间，在电液比例控制阀组与液压油源14之间设置有减压阀1，以保证压力的稳定，手动控制阀组8和电液比例控制阀组与被控制的液动节流阀7、9之间的液压油路是并联连接的，手动控制阀组8中的每一个手动控制阀12是并联连接的，电液比例控制阀组中的比例方向阀3和每一个二位二通电磁阀6的液压油路是串联连接的，为了应急的需要，在液压油源14输出端设置有液压蓄能器2；实际运行时，在换向阀组方面：由液压油源14提供的液压油经过流量控制阀13后分别通过并联的管道通向手动换向阀组15和电磁换向阀组17中的每一个手动换向阀16和电磁换向阀18，在未施加手动操作时，每一个手动换向阀16和电磁换向阀18自动回到中位，使油路断开；在控制阀组方面：在未施加手动控制时，每一个手动控制阀12自动处于中位，各油路均为断开状态，在未施加电液比例控制信号时，比例方向阀3和每一个二位二通电磁阀6也是处于油路断开状态；现场施工时，根据需要选择手动操作时，将各电磁阀断电，对手动换向阀组15中的一个或几个手动换向阀16以及手动控制阀组8中的一个或几个手动控制阀12进行操作，接通油路，液压油就通过手动换向阀组15中的一个或几个手动换向阀16通向相应的液动平板阀11，使相应的液动平板阀11开启或者关闭，以及通过手动控制阀12通向相应的液动节流阀7、9，控制液动节流阀7、9的阀芯位移或节流阀的进口压力，控制阀组使用的是经减压阀1减低了压力的恒压油源，压力一般为3.5MPa，其压力由压力表显示，在控制面板上亦有数字显示，为了锁定运行到位的液动平板阀11，在每个液动平板阀11的前端设置有液压锁10；如果选择电液控制时，则根据钻井压井工艺的要求，将所作的控制程序指令通过电缆送入本装置，电磁换向阀组和比例控制阀组能即时按程序指令动作，从而使多个液动平板阀11和多个液动节流阀7、9依照程序要求的顺序动作，实施多级节流压井，各节流阀7、9的阀芯位移和节流前钻井液的压力通过传感器检测后在控制箱操作面板上有数字显示并通过电缆反馈到工控计算机，本装置中还设置了液压蓄能器2，给系统应急操作时提供备用液压源。

Claims (4)

1.一种压井作业控制装置，包括换向阀组和控制阀组，其特征在于：所述换向阀组与控制阀组是设置在一个共同的控制箱中，换向阀组包括手动换向阀组与电磁换向阀组：

a.在所述手动换向阀组和电磁换向阀组的前端是液压油源，其后端是被控制的液动平板阀，手动换向阀组与电磁换向阀组是由共同的液压油路联接在一起的，在液压油源与联接手动换向阀组和电磁换向阀组之间的液压油管路上有一个流量控制阀，在每个液动平板阀液压缸进出油口的位置设置有液压锁；

b.所述控制阀组包括手动控制阀组和电液比例控制阀组，手动控制阀组包括多个手动控制阀，电液比例控制阀组的一端有一个伺服放大器，其进油路上设置有精细滤油器，电液比例控制阀与液动节流阀之间有二位二通电磁阀；

c.在所述电液比例控制阀组与液压油源之间设置有减压阀。

2.根据权利要求1所述的一种压井作业控制装置，其特征在于：所述手动换向阀组和电磁换向阀组与被控制的液动平板阀之间的液压油路是并联连接的，手动换向阀组和电磁换向阀组中的每一个手动换向阀和电磁换向阀之间的液压油路也是并联连接的。

3.根据权利要求1所述的一种压井作业控制装置，其特征在于：所述手动控制阀组和电液比例控制阀组与被控制的液动节流阀之间的液压油路是并联连接的，手动控制阀组中的每一个手动控制阀是并联连接的，电液比例控制阀组的比例方向阀和每一个二位二通电磁阀之间的液压油路是串联连接的。

4.根据权利要求1所述的一种压井作业控制装置，其特征在于：在所述液压油源输出端设置有液压蓄能器。

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