CN210919605U - 一种井下作业工具的控制系统及输出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种井下作业工具的控制系统及输出装置。所述控制系统包括微处理单元、电磁阀驱动电路和电机驱动电路，微处理单元分别能发出第一控制信号和第二控制信号，分别控制电机和电磁阀。所述输出装置包括液压系统和控制系统，液压系统包括电机、传感单元以及通过管道依次连接并最终连接至外部设备的油箱、油泵、第一开闭单元，油箱中存有油，电机与油泵连接并能够驱动油泵带动油箱中的油在管道中流动，第一开闭单元包括第一电磁阀和第二电磁阀；控制系统包括上述控制系统。本实用新型的有益效果包括：为井下作业工具提供动力或流量，提高作业效率，减小作业风险。

Description

一种井下作业工具的控制系统及输出装置

技术领域

本实用新型涉及试油测试领域，具体地涉及一种井下作业工具的控制系统及输出装置。

背景技术

“十三五”后两年重点实施长庆油田持续上产稳产、西南油气田300亿立方米建设、新疆地区5000万吨上产工程和渤海湾2000万吨油气生产区建设。上述工程进一步向“低”、“深”、“海”、“非”油气资源领域延伸，地质工程条件更加复杂。通过地面远程动力传输运转井下设备工程难度和风险越来越高。在工业领域信息化大浪潮推动下，石油工程技术也正在朝着“四化”方向迈进。钻完井装备自动化智能化有助于避免钻完井复杂、提高作业效率，是钻完井领域发展趋势和要求。而这一切存在的问题是：井下执行机构的动力一般来自于地面，但是底面动力在向井下传递的过程中，存在衰减、井筒波动干扰，实际井下动力大小不确定性大，增大了井下控制的难度等问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种井下作业工具的控制系统及输出装置，以提供一种井下动力为井下作业工具提供动力或流量。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种井下作业工具的控制系统。

所述控制系统可包括微处理单元、电磁阀驱动电路和电机驱动电路，其中，微处理单元可包括单片机，并被配置为能够向电机驱动电路发出第一控制信号，向电磁阀驱动电路发出第二控制信号；电磁阀驱动电路可与电磁阀连接，并在接收第一控制信号后能够驱使电磁阀工作或停止；电磁阀驱动电路可与电机连接，并在接收第二控制信号后能够驱使电机工作或停止。

在本实用新型的井下作业工具的控制系统的一个示例性实施例中，所述控制系统还可包括监测电路，所述监测电路可与传感器相连接，并能够将传感器检测的信息传递给所述微处理单元。

在本实用新型的井下作业工具的控制系统的一个示例性实施例中，所述控制系统还可包括第一隔离电路、第二隔离电路，其中，第一隔离电路的一端可与微处理单元连接，另一端可与电磁阀驱动电路连接；第二隔离电路的一端可与微处理单元连接，另一端可与电机驱动电路连接。

在本实用新型的井下作业工具的控制系统的一个示例性实施例中，所述控制系统还可包括设置在所述微处理单元和监测电路之间的第三隔离电路。

本实用新型另一方面提供了一种井下作业工具的输出装置。

所述输出装置可包括液压系统、以及能够控制液压系统的控制系统，其中，液压系统可包括：电机、传感单元，以及通过管道依次连接并最终连接至外部设备的油箱、油泵、第一开闭单元，其中，

油箱中可存有油；电机可与油泵通过连接器连接，电机能够驱动油泵带动油箱中的油流出并在管道中流动；第一开闭单元可包括并联的第一电磁阀和第二电磁阀，其中，连接第一电磁阀和外部设备的管道背离第一电磁阀的一端可形成第一油路出口，连接第二电磁阀和外部设备的管道背离第二电磁阀的一端可形成第二油路出口；传感单元可包括第一传感器和第二传感器，第一传感器可设置在第一油路出口处，第二传感器可设置第二油路出口处，第一、第二传感器可被配置为能够分别检测第一、第二油路出口油的流动参数；

控制系统可包括微处理单元、电磁阀驱动电路和电机驱动电路，其中，

微处理单元额包括单片机，并被配置为能够向电机驱动电路发出第一控制信号，向电磁阀驱动电路发出第二控制信号；电磁阀驱动电路可与第一、第二电磁阀连接，并在接收第一控制信号后能够驱使第一、第二电磁阀工作或停止；电磁阀驱动电路可与所述电机连接，并在接收第二控制信号后能够驱使电机工作或停止。

在本实用新型的井下作业工具的输出装置的一个示例性实施例中，所述第一、第二油路出口还可分别设置通向油箱的管道，所述液压系统还可包括与油路驱动电路连接的第二开闭单元，第二开闭单元可包括第三电磁阀和第四电磁阀，第三电磁阀可设置在第一油路出口通向油箱的管道上，第四电磁阀可设置在第二油路出口通向油箱的管道上。

在本实用新型的井下作业工具的输出装置的一个示例性实施例中，所述电磁阀驱动电路还可与第三、第四电磁阀连接，并在接收第一控制信号后能够驱使第三、第四电磁阀工作或停止。

在本实用新型的井下作业工具的输出装置的一个示例性实施例中，所述输出装置还包括设置在油泵和第一开闭单元之间的单向阀。

在本实用新型的井下作业工具的输出装置的一个示例性实施例中，所述输出装置还包括溢流阀，所述溢流阀通过管道分别与第一开闭单元和储油单元连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果可包括：提供一种井下作业工具的输出装置，为井下作业工具提供动力或流量，提高其作业效率，减小作业风险。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本实用新型的一个示例性实施例中的井下作业工具的控制系统的一个结构示意图；

图2示出了本实用新型的另一个示例性实施例中的井下作业工具的输出装置的液压系统的一个结构示意图；

图3示出了本实用新型的井下作业工具的输出装置与外部设备连接的一个示意图；

主要附图标记说明：

其中，1、电机，2、油泵，3、连接器，4、单向阀，5、溢流阀，6、第三电磁阀，7、第一电磁阀，8、第二电磁阀，9、第四电磁阀，10、第一传感器，11、第二传感器，12、第一子油路出口，13、第二子油路出口，14、油箱，15、平衡活塞，16、第一或第二油路出口，17、O型密封圈，18、外部设备。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本实用新型的一种井下作业工具的控制系统及输出装置，本实用新型中出现的第一、第二、第三和第四不表示先后顺序，仅用于相互区别。

本实用新型一方面提供了一种井下作业工具的控制系统。

在本实用新型的井下作业工具的控制系统一个示例性实施例中，如图1 所示，所述控制系统可以包括微处理单元、电磁阀驱动电路和电机驱动电路。

其中，

微处理单元可以包括单片机并且能够向电机驱动电路发出第一控制信号，向电磁阀驱动电路发出第二控制信号，微处理单元还连接有监测电路，监测电路能够将传感器在油路出口检测到的流动参数传递给微处理单元。

电机驱动电路可与电机连接，并在接收到第一控制信号后能够驱动电机启动或停止，电机可以包括微型电机，电机驱动电路还可以包括反馈模式，可以用于向微处理单元反馈电机的动力参数，进一步地，可以为霍尔反馈模式，由电机自带的霍尔传感器给微处理单元反馈电机真实的转速。

电磁阀驱动电路可与电磁阀连接，并在接收到第二控制信号后能够驱动电磁阀开启或关闭。

在本实施例中，控制系统还可以包括设置在微处理单元和电磁阀驱动电路之间的第一隔离电路、设置在微处理单元和电机驱动电路之间的第二隔离电路、设置在微处理单元和监测电路之间的第三隔离电路。隔离电路可以防止电源之间的干扰，确保电源的稳定性，例如一个电源的负载启动后，如果没有隔离电路，可能会瞬间把别的电源的电压拉低。

本实用新型另一方面提供了一种井下作业工具的输出装置。

在本实用新型的井下作业工具的输出装置一个示例性实施例中，所述输出装置包括液压系统、以及能够控制液压系统的控制系统，其中，

液压系统包括：电机、传感单元，以及通过管道依次连接并最终连接至外部设备的油箱、油泵、第一开闭单元，其中，

油箱中可以存有油，油箱面对油路的一侧可以设置有平衡活塞，平衡活塞可以用于把井下环境压力传递到油箱，使得油箱获得油压；电机可以与油泵通过连接器连接，进一步地，电机可以包括微型电机，连接器可以包括梅花型弹性联轴器、齿轮减速箱和万向联轴器，电机能够驱动油泵带动油箱中的油流出并在管道中流动。

第一开闭单元可以包括并联的第一电磁阀和第二电磁阀，其中，连接第一电磁阀和外部设备的管道背离第一电磁阀的一端形成第一油路出口，连接第二电磁阀和外部设备的管道背离第二电磁阀的一端形成第二油路出口，第一、第二电磁阀可以包括二位二通电磁阀。

在本实施例中，第一油路出口可以设置有通向油箱的管道，第二油路出口可以设置有通向油箱的管道，其中，第一电磁阀通向第一油路出口的管道、与第一油路出口通向油箱的管道可以存在部分重合，第二电磁阀通向第二油路出口的管道、与第二油路出口通向油箱的管道可以存在部分重合。

传感单元包括第一传感器和第二传感器，第一传感器设置在第一油路出口处，第二传感器设置第二油路出口处，第一、第二传感器被配置为能够分别检测第一、第二油路出口油的流动参数，所述流动参数可以包括流速、压力和体积。

在本实施例中，所述第一、第二油路出口还分别设置通向油箱的管道，所述液压系统还包括与油路驱动电路连接的第二开闭单元，第二开闭单元包括第三电磁阀和第四电磁阀，第三电磁阀设置在第一油路出口通向油箱的管道上，第四电磁阀设置在第二油路出口通向油箱的管道上。

在本实施例中，所述液压系统还可以包括单向阀和溢流阀，单向阀可以设置在油泵和第一开闭单元之间的管路上，单向阀可以用于防止油流回流，同时能够隔离外部液体杂质，防止杂质进入油泵损坏油泵内部的密封件。溢流阀可以设置在第一开闭单元和油箱之间的管路上，溢流阀可以用于当输出超压的时候，得电开启以进行泄压。

在本实施例中，对于第一或第二油路出口和外部设备的近距离连接，可以选择的是对接式O型密封结构连接，对于远距离连接，可以选择的是采用金属高压软管连接。如图3所示，为近距离选择的连接方式的一个结构示意图，其中，第一或第二油路出口与外部设备通过O型密封圈连接。

控制系统可以包括：微处理单元、电磁阀驱动电路和电机驱动电路，所述控制系统可以与上一个示例性实施例中的控制系统相同。

在本实施例中，所述液压系统，可以包括以下几种工作情况：

第一电磁阀或第二电磁阀得电开启，第三电磁阀和第四电磁阀不得电关闭，电机得电后带动油泵工作输出高压油流，油液经由第一电磁阀或第二电磁阀进入第一油路出口或第二油路出口，第一传感器检测第一油路出口油液的流动参数或第二传感器检测第二油路出口油液的流动参数，此时，能够满足输出高压的功能。

第一电磁阀和第二电磁阀得电开启，第三电磁阀和第四电磁阀不得电关闭，电机得电后带动油泵工作输出高压油流，油液分别由第一电磁阀和第二电磁阀进入第一油路出口和第二油路出口，第一传感器检测第一油路出口的流动参数，第二传感器检测第二油路出口的流动参数，可以满足双路输出高压的功能。

第一电磁阀和第四电磁阀得电开启，第二电磁阀和第三电磁阀不得电关闭，电机得电后带动油泵工作输出高压油流，油液经由第一电磁阀进入第一油路出口，外部液体由第二油路出口进入液压系统并通过第四电磁阀进入油箱，第一传感器检测第一油路出口的流动参数，可以满足输出高压、回收低压的功能。

第二电磁阀和第三电磁阀得电开启，第一电磁阀和第四电磁阀不得电关闭，电机得电后带动油泵工作输出高压油流，油液经由第二电磁阀进入第二油路出口，外部液体经由第一油路出口进入装置并通过第三电磁阀进入油箱，第二传感器检测第二油路出口的流动参数，可以满足输出高压、回收低压的功能。

第三电磁阀或第四电磁阀得电开启，第一电磁阀和第二电磁阀不得电关闭，电机不启动，外部液体由第一油路出口或第二油路出口进入系统并通过第三电磁阀或第四电磁阀进入油箱，可以满足回收低压的功能。

在本实用新型的井下作业工具的输出装置另一个示例性实施例中，在所述井下作业工具的输出装置中的液压系统中：电机可以包括微型电机，油泵可以包括微型柱塞油泵，第一、第二、第三和第四电磁阀都可以包括二位二通电磁阀。

如图2所示，微型柱塞油泵2的转子通过连接器3连接于微型电机1，微型柱塞油泵2的进油口与油箱14连接，微型柱塞油泵2的出油口分成两路分别与第一电磁阀7及第二电磁阀8相连，在微型柱塞油泵2的出油口前端依次设置了单向阀4和溢流阀5，溢流阀5与油箱14相连；第三电磁阀6的进油端与第一电磁阀7的出油端相连，第三电磁阀6的出油端与油箱14相连；第四电磁阀9的进油端与第二电磁阀8的出油端相连，第四电磁阀9的出油端与油箱14相连；在第一油路出口12和第二油路出口13分别安装了电子压力传感器。

控制系统可以包括：微处理单元、电磁阀驱动电路和电机驱动电路，所述控制系统可以与第一个示例性实施例中的控制系统相同。

在本实施例中，所述动力输出装置可以通过自带电源进行供电，所述自带电源可以包括高温锂电池组，输出两路独立供电，高电压为电机供电，低电压为电磁阀、传感器及数据采集供电。

综上所述，本实用新型的井下作业工具的控制系统及输出装置的优点包括：将传统井下动力来源于地面的方式转变到井下动力直接在井下生成、直接输出，避免传统地面动力向井下传递过程衰减、井筒波动干扰，实际井下动力大小不确定性大，增大了井下控制的难度等问题。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种井下作业工具的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括微处理单元、电磁阀驱动电路和电机驱动电路，其中，

微处理单元包括单片机，并被配置为能够向电机驱动电路发出第一控制信号，向电磁阀驱动电路发出第二控制信号；

电磁阀驱动电路与电磁阀连接，并在接收第一控制信号后能够驱使电磁阀工作或停止；

电磁阀驱动电路与电机连接，并在接收第二控制信号后能够驱使电机工作或停止。

2.根据权利要求1中所述的井下作业工具的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括监测电路，所述监测电路与传感器相连接，并能够将传感器检测的信息传递给所述微处理单元。

3.根据权利要求1中所述的井下作业工具的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括第一隔离电路、第二隔离电路，其中，

第一隔离电路的一端与微处理单元连接，另一端与电磁阀驱动电路连接；

第二隔离电路的一端与微处理单元连接，另一端与电机驱动电路连接。

4.根据权利要求2中所述的井下作业工具的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括设置在所述微处理单元和监测电路之间的第三隔离电路。

5.一种井下作业工具的输出装置，其特征在于，所述输出装置包括液压系统、以及能够控制液压系统的控制系统，其中，

液压系统包括：电机、传感单元，以及通过管道依次连接并最终连接至外部设备的油箱、油泵、第一开闭单元，其中，

油箱中存有油；电机与油泵通过连接器连接，电机能够驱动油泵带动油箱中的油流出并在管道中流动；

第一开闭单元包括并联的第一电磁阀和第二电磁阀，其中，连接第一电磁阀和外部设备的管道背离第一电磁阀的一端形成第一油路出口，连接第二电磁阀和外部设备的管道背离第二电磁阀的一端形成第二油路出口；

传感单元包括第一传感器和第二传感器，第一传感器设置在第一油路出口处，第二传感器设置第二油路出口处，第一、第二传感器被配置为能够分别检测第一、第二油路出口油的流动参数；

控制系统包括微处理单元、电磁阀驱动电路和电机驱动电路，其中，

微处理单元包括单片机，并被配置为能够向电机驱动电路发出第一控制信号，向电磁阀驱动电路发出第二控制信号；

电磁阀驱动电路与第一、第二电磁阀连接，并在接收第一控制信号后能够驱使第一、第二电磁阀工作或停止；

电磁阀驱动电路与所述电机连接，并在接收第二控制信号后能够驱使电机工作或停止。

6.根据权利要求5所述的井下作业工具的输出装置，其特征在于，所述第一、第二油路出口还分别设置通向油箱的管道，所述液压系统还包括与油路驱动电路连接的第二开闭单元，第二开闭单元包括第三电磁阀和第四电磁阀，第三电磁阀设置在第一油路出口通向油箱的管道上，第四电磁阀设置在第二油路出口通向油箱的管道上。

7.根据权利要求5所述的井下作业工具的输出装置，其特征在于，所述电磁阀驱动电路还与第三、第四电磁阀连接，并在接收第一控制信号后能够驱使第三、第四电磁阀工作或停止。

8.根据权利要求5所述的井下作业工具的输出装置，其特征在于，所述输出装置还包括设置在油泵和第一开闭单元之间的单向阀。

9.根据权利要求5所述的井下作业工具的输出装置，其特征在于，所述输出装置还包括溢流阀，所述溢流阀通过管道分别与第一开闭单元和储油单元连接。

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