CN217950811U - 一种用于压裂作业的远程液控系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于压裂作业的远程液控系统，包括：液压控制系统、电气控制系统、控制舱和远程控制装置，液压控制系统通过管路与压裂树的开关控制阀连接，液压控制系统和电气控制系统位于控制舱内，远程控制装置与电气控制系统通信连接，电气控制系统与液压控制系统连接，远程控制装置用于将开阀或关阀的控制信号发送给电气控制系统，电气控制系统用于将控制信号发送至液压控制系统，液压控制系统用于根据控制信号控制开关控制阀开启或关闭。通过远程控制压裂树的开关控制阀开启或关闭，可有效避免工作人员近距离靠近压裂树，因此可以提高压裂作业的安全性。

Description

一种用于压裂作业的远程液控系统

技术领域

本申请涉及油气钻采技术领域，特别涉及一种用于压裂作业的远程液控系统。

背景技术

压裂是指采油或采气过程中，利用高压水力作用，使井底油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加起到至关重要的作用。

在压裂地层时，需要从地面通过压裂井口和压裂树将大流量高压力的压裂液泵入井底的地层中。由于压裂树及压裂管汇内流动着高压流体，一旦有泄漏或断裂发生，喷射出来的高压流体具有强大的破坏危险，严重危害井口操作人员生命及财产安全。

因此，如何提高压裂作业的安全性，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种用于压裂作业的远程液控系统，能够提高压裂作业的安全性。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种用于压裂作业的远程液控系统，包括：液压控制系统、电气控制系统、控制舱和远程控制装置，所述液压控制系统通过管路与压裂树的开关控制阀连接，所述液压控制系统和所述电气控制系统位于所述控制舱内，所述远程控制装置与所述电气控制系统通信连接，所述电气控制系统与所述液压控制系统连接，所述远程控制装置用于将开阀或关阀的控制信号发送给所述电气控制系统，所述电气控制系统用于将所述控制信号发送至所述液压控制系统，所述液压控制系统用于根据所述控制信号控制所述开关控制阀开启或关闭。

优选地，所述液压控制系统包括油箱、液压泵和换向阀，所述换向阀与所述开关控制阀连接，所述液压泵用于将所述油箱内的油液通过所述换向阀输送至所述开关控制阀。

优选地，所述液压控制系统还包括上游蓄能器、下游蓄能器和减压阀，所述减压阀接在所述液压泵和所述换向阀之间的油路上，所述上游蓄能器通过上游支路连接在所述液压泵和所述减压阀之间的油路上，所述下游蓄能器通过下游支路连接在所述减压阀和所述换向阀之间的油路上。

优选地，所述液压控制系统还包括上游压力传感器和下游压力传感器，所述上游压力传感器连接在所述液压泵和所述上游蓄能器之间的上游油路上，用于检测上游油路内的油压，所述下游压力传感器连接在所述下游蓄能器和所述换向阀之间的下游油路上，用于检测下游油路内的油压。

优选地，所述电气控制系统与所述上游压力传感器和所述下游压力传感器连接，用于将所述上游压力传感器和所述下游压力传感器检测到的油压值发送给所述远程控制装置。

优选地，所述液压泵和所述换向阀的油路上还设有高压压力开关，所述高压压力开关与所述电气控制系统连接，所述电气控制系统用于当所述高压压力开关检测到的压力值达到预设高压阈值时，触发所述液压泵停止运行。

优选地，所述液压泵和所述换向阀之间的油路上依次旁接有上游泄压阀、上游溢流阀、下游泄压阀和下游溢流阀。

优选地，所述电气控制系统还包括操作面板，所述操作面板与所述换向阀连接，用于给所述换向阀输入开阀或关阀的控制信号。

优选地，所述液压控制系统包括多个并联的所述换向阀，每个所述换向阀连接一个所述开关控制阀。

优选地，所述换向阀和所述开关控制阀之间的开阀侧油路上设有开阀侧压力表，关阀侧油路上设有关阀侧压力表。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本申请所提供的一种用于压裂作业的远程液控系统，包括：液压控制系统、电气控制系统、控制舱和远程控制装置，液压控制系统通过管路与压裂树的开关控制阀连接，液压控制系统和电气控制系统位于控制舱内，远程控制装置与电气控制系统通信连接，电气控制系统与液压控制系统连接，远程控制装置用于将开阀或关阀的控制信号发送给电气控制系统，电气控制系统用于将控制信号发送至液压控制系统，液压控制系统用于根据控制信号控制开关控制阀开启或关闭。通过远程控制压裂树的开关控制阀开启或关闭，可有效避免工作人员近距离靠近压裂树，因此可以提高压裂作业的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请一种具体实施方式所提供的一种用于压裂作业的远程液控系统的原理图；

图2为方舱的前视图；

图3为方舱的后视图；

图4为本申请一种具体实施方式所提供的一种用于压裂作业的远程液控系统的现场接线图。

附图标记如下：

1为笔记本电脑，2为方舱外照明灯，3为方舱内照明灯，4为电动泵控制面板，5为PLC控制器，6为舱内电控柜，7为液压泵，8为上游压力表，9为上游压力传感器，10为低压压力开关，11为高压压力开关，12为上游蓄能器，13为上游截止阀，14为上游蓄能器卸压阀，15为减压阀，16为下游蓄能器，17为下游截止阀，18为下游蓄能器卸压阀，19为下游压力表，20为下游压力传感器，21为上游卸压阀，22为上游溢流阀，23为下游卸压阀，24为下游溢流阀，25为操作面板，26为换向阀，27为开阀侧压力表，28为关阀侧压力表，29为进液快速接口，30为液压软管，31为出液快速接口，32为液动平板闸阀，33为液位传感器，34为加油口，35为进液球阀，36为吸油过滤器，37为清洗法兰，38为液位计，39为排油球阀，40为回油过滤器，41为油箱；

201为蓄能器组，202为左室外照明灯，203为玻璃视窗，204为液压快速接口，205为右室外照明灯，206为后门，207为右侧门，208为电缆卷盘，209为控制柜；

301为压裂树，302为阀位信号线，303为方舱，304为通讯电缆，305为远程控制室。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1～图4，图1为本申请一种具体实施方式所提供的一种用于压裂作业的远程液控系统的原理图；图2为方舱的前视图；图3为方舱的后视图；图4为本申请一种具体实施方式所提供的一种用于压裂作业的远程液控系统的现场接线图。

本申请实施例所提供的一种用于压裂作业的远程液控系统，包括：液压控制系统、电气控制系统、控制舱和远程控制装置，液压控制系统通过管路与压裂树301的开关控制阀连接，开关控制阀优选为液动平板闸阀32，管路优选为液压软管30，液压软管30的一端设有进液快速接口29，另一端设有出液快速接口31，液压控制系统和电气控制系统位于控制舱内，控制舱为一个独立的舱体结构，其设置位置远离井口的压裂树301，远程控制装置与电气控制系统通信连接，电气控制系统与液压控制系统连接，远程控制装置优选为移动终端，例如笔记本电脑1，或者其它具备显示器和收发信号的控制装置。当需要控制压裂树301的开关控制阀开启时，可通过远程控制装置将开阀的控制信号发送给电气控制系统，电气控制系统再将开阀的控制信号发送给液压控制系统，最后通过液压控制系统开启开关控制阀；当需要控制压裂树的开关控制阀关闭时，通过远程控制装置将关阀的控制信号发送给电气控制系统，电气控制系统再将关阀的控制信号发送给液压控制系统，以关闭开关控制阀。通过远程控制压裂树301的开关控制阀开启或关闭，可有效避免工作人员近距离靠近压裂树301，因此可以提高压裂作业的安全性。

在一些实施例中，如图1所述，液压控制系统包括油箱41、液压泵7、上游压力表8、上游压力传感器9、低压压力开关10、高压压力开关11、上游蓄能器12、上游截止阀13、上游蓄能器泄压阀14、减压阀15、下游蓄能器16、下游截止阀17、下游蓄能器泄压阀18、下游压力表19、下游压力传感器20、上游泄压阀21、上游溢流阀22、下游泄压阀23、下游溢流阀24以及换向阀26。

其中换向阀与开关控制阀连接，换向阀26优选为电磁换向阀，液压泵7优选为电动液压泵，液压泵7可以从油箱41内吸油，以将油液通过换向阀26输送至开关控制阀。减压阀15接在液压泵7和换向阀26之间的油路上，用于设定开关控制阀所需的液控压力。上游压力传感器9和下游压力传感器20与电气控制系统连接，电气控制系统用于将上游压力传感器9和下游压力传感器20检测到的油压值发送给远程控制装置。上游蓄能器12通过上游支路连接在液压泵7和减压阀15之间的油路上，下游蓄能器16通过下游支路连接在减压阀15和换向阀26之间的油路上。上游压力传感器9连接在液压泵7和上游蓄能器12之间的上游油路上，用于检测上游油路内的油压，下游压力传感器20连接在下游蓄能器16和换向阀26之间的下游油路上，用于检测下游油路内的油压。低压压力开关10和高压压力开关11与电气控制系统连接，电气控制系统用于当高压压力开关11检测到的压力值达到预设高压阈值时，触发液压泵7停止运行。当低压压力开关10检测到的压力值达到预设低压阈值时，触发液压泵7启动运行。上游泄压阀21、上游溢流阀22、下游泄压阀23和下游溢流阀24分别依次旁接在液压泵7和换向阀26之间的油路上，上游卸压阀21用于手动排放上游系统压力，上游溢流阀22用于上游系统压力超压保护，下游卸压阀23用于手动排放下游工作压力，下游溢流阀24用于下游工作压力超压保护。换向阀26和开关控制阀之间的开阀侧油路上设有开阀侧压力表27，关阀侧油路上设有关阀侧压力表28，以显示相应油路的压力。

其中油箱41上设有加油口34，油箱41底部的出油口处设有排油球阀39，油箱41上还设有清洗法兰37以便于清洗及维护油箱内部，油箱41内还设有吸油过滤器36和液位传感器33，液位传感器33与电气控制系统连接，可以将采集到的液位高度转换为液位百分比信号输出给电气控制系统，然后再输送给远程控制装置，并通过远程控制装置显示油位百分比值。液压泵7通过进液球阀35与吸油过滤器36连接，吸油过滤器36用于过滤大颗粒物防止吸入液压泵，油箱41的侧部还设有液位计38，液位计38用于目视观察油箱内的油位，换向阀26与油箱41连通的回油路上设有回油过滤器40，回油过滤器40用于过滤大颗粒物防止进入油箱41。

其中，液压控制系统包括多个并联的换向阀26，每个换向阀26连接一个开关控制阀，以实现控制多个开关控制阀的目的。

在本申请的一些实施例中，电气控制系统还包括操作面板25，操作面板25与换向阀26连接，用于给换向阀26输入开阀或关阀的控制信号。通过操作面板25可以实现在控制舱内控制开关控制阀的目的，相对于上述实施例中，相当于增加了一种控制开关控制阀的途径。此外电气控制系统还包括设置在舱内电控柜6中的电动泵控制面板4和PLC控制器5，电动泵控制面板4与电动液压泵7连接，PLC控制器5与操作面板、上游压力传感器9、低压压力开关10、高压压力开关11、下游压力传感器20连接。

如图2和图3所示，控制舱优选为方舱结构，方舱303作为一个载体，可以采用集装箱结构建造，底部撬体，顶部屋顶，顶部四角吊装，底部四角吊装，后面有一扇单开后门206，右侧有一扇对开右侧门207，正前方左上角安装有左室外照明灯202，右上角安装有右室外照明灯205，中部上方安装有一对倾斜的玻璃视窗203，中部下方安装有液压快速接口204，从后门206进入方舱内部可见，中间通道，左侧安装有蓄能器组201，左侧上方安装有室内照明灯3，正前方安装有控制柜209，控制柜209内包含电磁换向阀、各压力表、各压力传感器、各溢流阀和调压阀等器件，右侧安装有电控柜6，电控柜内包含空气开关、继电器、按钮、指示灯、PLC控制器5和通讯模块等，右侧后方安装有油箱41，油箱盖上安装有液压泵7，右侧前方安装有电缆卷盘208。

如图4所示，为远程液控系统的现场连接图：方舱303摆放在远离井口一定距离的位置，方舱303引出多路液压软管30连接至压裂树303的多个液动平板闸阀32的液压接口上，方舱303引出多路阀位信号线302连接至压裂树301的多个液动平板闸阀32的液压接口上，方舱303引出通讯电缆304接入至远程控制室305内的笔记本电脑1。

本申请实施例所提供的一种用于压裂作业的远程液控系统的工作原理如下所述：

如图1所示第一步产生系统压力：在电动泵控制面板4上按下泵启动开关，电动液压泵7开始运行，电动液压泵7从油箱内通过吸油过滤器36吸入液压油，液压油通过电动液压泵7增压，输出高压液压油，油压存储在上游蓄能器12内，上游蓄能器12一边存储压力一边缓慢上升，此时上游压力表8可以看见压力指针度数，上游压力传感器9采集压力值转换为压力信号输出给PLC 5，PLC 5将压力值输送给笔记本电脑1,笔记本电脑1专用软件显示系统压力值。同时低压压力开关10和高压压力开关11同时感应着液压压力，高压和低压压力开关的压力值是预先设定好的，当系统压力降低至直到预设高压阈值时触发低压压力开关10，低压压力开关10的信号触发电动液压泵7启动运行，当系统压力持续上升直到预设高压阈值时触发高压压力开关11，高压压力开关11的信号触发电动液压泵7停止运行，此时上游蓄能器12压力已充满，系统压力准备完成。

进入下一步，设定液动平板闸阀工作压力：调节减压阀15减压后的液压压力流入下游管道中，减压后的工作压力存储给下游蓄能器16，下游蓄能器16一边存储压力一边缓慢上升，此时下游压力表19可以看见压力指针度数，下游压力传感器20采集压力值转换为压力信号输出给PLC控制器5，PLC控制器5将压力值输送给笔记本电脑1，笔记本电脑1专用软件显示工作压力值。当下游压力达到液动平板闸阀32的工作压力时，停止调节减压阀15，此时下游压力已调节完成，此时下游蓄能器16压力已充满。

进入下一步，方舱303内就地操作液动平板闸32打开：在操作面板25上按下开阀按钮，开阀指令发送给PLC控制器5，PLC控制器5发出指令接通电磁换向阀26的开阀电磁线圈的电源，电磁换向阀26触发阀芯换向至开阀位置，此时液压压力往开阀管道口流出，通过液压软管30，将压力输送给液动平板闸阀32的开阀腔体内，此时开阀侧压力表27可以看见压力指针度数，上腔加油，下腔回油，此时液压压力推动着活塞向下移动，活塞杆推动闸板向下打开通道，当上腔内的液压压力充满后，闸板将通道完全打开，此时闸板阀完成打开动作。

进入下一步，方舱303内就地操作液动平板闸阀关闭：在操作面板25上按下关阀按钮，关阀指令发送给PLC控制器5，PLC控制器5发出指令接通电磁换向阀26的关阀电磁线圈的电源，电磁换向阀触发阀芯换向至关阀位置，此时液压压力往关阀管道口流出，通过液压管线30，将压力输送给液动平板闸阀32的关阀腔体内，此时关阀侧压力表28可以看见压力指针度数，下腔加油，上腔回油，此时液压压力推动着活塞向上移动，活塞杆推动闸板向上关闭通道，当下腔内的液压压力充满后，活塞杆也将通道完全关闭，此时闸板完成关闭动作。

下一步，远程控制电脑1操作液动平板闸阀32打开或关闭：舱内电气控制柜6与远程控制电脑1连接，远程控制是通过笔记本电脑1的人机界面的操作软件发出控制开或关指令，进一步指令下达给PLC控制器5，进一步PLC控制器5控制电磁换向阀26动作，进一步电磁换向阀26将液压压力输送给液动平板闸阀32，进一步液动平板闸阀32获得压力进行开或关的动作。

下一步，笔记本电脑显示信号：舱内电气控制柜6与笔记本电脑1连接，舱内电气控制柜6读取到上游压力传感器9和下游压力传感器20数据，读取到油位传感器33信号，读取到电磁换向阀26动作信号，读取到液动平板闸阀32阀位状态信号，进一步将所有信号收集并通过PLC控制器5将信号传送给笔记本电脑1，进一步笔记本电脑1的人机界面显示出压力传感器数值，显示出油位传感器数值，显示出液动平板闸阀32动作信号，显示出阀位状态信号。

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。

以上对本申请所提供的一种用于压裂作业的远程液控系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，包括：液压控制系统、电气控制系统、控制舱和远程控制装置，所述液压控制系统通过管路与压裂树的开关控制阀连接，所述液压控制系统和所述电气控制系统位于所述控制舱内，所述远程控制装置与所述电气控制系统通信连接，所述电气控制系统与所述液压控制系统连接，所述远程控制装置用于将开阀或关阀的控制信号发送给所述电气控制系统，所述电气控制系统用于将所述控制信号发送至所述液压控制系统，所述液压控制系统用于根据所述控制信号控制所述开关控制阀开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述液压控制系统包括油箱、液压泵和换向阀，所述换向阀与所述开关控制阀连接，所述液压泵用于将所述油箱内的油液通过所述换向阀输送至所述开关控制阀。

3.根据权利要求2所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括上游蓄能器、下游蓄能器和减压阀，所述减压阀接在所述液压泵和所述换向阀之间的油路上，所述上游蓄能器通过上游支路连接在所述液压泵和所述减压阀之间的油路上，所述下游蓄能器通过下游支路连接在所述减压阀和所述换向阀之间的油路上。

4.根据权利要求3所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括上游压力传感器和下游压力传感器，所述上游压力传感器连接在所述液压泵和所述上游蓄能器之间的上游油路上，用于检测上游油路内的油压，所述下游压力传感器连接在所述下游蓄能器和所述换向阀之间的下游油路上，用于检测下游油路内的油压。

5.根据权利要求4所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述电气控制系统与所述上游压力传感器和所述下游压力传感器连接，用于将所述上游压力传感器和所述下游压力传感器检测到的油压值发送给所述远程控制装置。

6.根据权利要求5所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述液压泵和所述换向阀的油路上还设有高压压力开关，所述高压压力开关与所述电气控制系统连接，所述电气控制系统用于当所述高压压力开关检测到的压力值达到预设高压阈值时，触发所述液压泵停止运行。

7.根据权利要求6所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述液压泵和所述换向阀之间的油路上依次旁接有上游泄压阀、上游溢流阀、下游泄压阀和下游溢流阀。

8.根据权利要求2所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述电气控制系统还包括操作面板，所述操作面板与所述换向阀连接，用于给所述换向阀输入开阀或关阀的控制信号。

9.根据权利要求2所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述液压控制系统包括多个并联的所述换向阀，每个所述换向阀连接一个所述开关控制阀。

10.根据权利要求2所述的用于压裂作业的远程液控系统，其特征在于，所述换向阀和所述开关控制阀之间的开阀侧油路上设有开阀侧压力表，关阀侧油路上设有关阀侧压力表。

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