一种基于液压控制的伸缩式井下牵引器的控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于液压控制的伸缩式井下牵引器的控制系统，属于石油天然气开发设备领域，液压驱动井下牵引器的控制系统，包括油箱短节、电机、减速器、液压泵及阀件组，电机由地面通过电缆供电，电机连接减速器，减速器连接液压泵，液压泵连接阀件组，其中液压泵的出液口与液控两位四通换向阀连接。本发明专利技术的优点在于：通过液压控制系统实现牵引器伸缩爬行；伸缩式井下牵引器控制系统自带液压站，无需地面供给液压油；采用液控阀件，有效提高了控制系统效率；控制牵引过程中可保证泥浆循环系统正常运行；可适用于水平井测井和设备输送以及小井眼井的牵引控制作业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气开发设备领域，特别是一种基于液压控制的伸缩式井下牵引器的控制系统。
技术介绍
所谓水平井，是指井眼轨迹达到水平以后，井眼继续延伸一定长度的定向井。“达到水平”，是指井斜角达到90°左右，并非严格的90°。“延伸一定长度”，一般是在油层里延伸，并且延伸的长度要大于油层厚度的六倍。据研究，只有在油层延伸的长度大于油层厚度的六倍，水平井才有经济价值。限制水平段长度的因素主要是随着水平段的延伸，井眼摩阻随之增加，使得水平井段工具下入困难。目前在国内外广泛采用水平井、定向井和大位移井勘探开发深部、深海及复杂油气资源。水平井应用中测井和仪器输送的两大难题逐渐成为油气田开发和油气储运的技术关键：1.测井：如何将测井工具仪器输送到水平井下以实现对水平井工作状态的监测，当测井仪器进入水平井后，如何保证测井仪器与水平井保持良好的同轴度；2.仪器输送：如何完成各种井下施工作业，测井仪器必须克服井眼弯曲所造成的下放困难，包括仪器的柔性和阻力的增大等问题。因此石油行业迫切需要一种能在水平井、定向井和大位移井中进行工具输送、井下监测和施工作业的连续油管牵引器，并要求该牵引器具备结构简单、适应口径范围广、牵引力大和自动化程度高等特点。经过调研发现，国内现有的连续油管牵引器均难以满足以上工作要求。因此，液压控制的伸缩式井下牵引器的研制就有了重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于液压控制的伸缩式井下牵引器的控制系统，通过液压控制系统实现井下牵引器的爬行；伸缩式井下牵引器控制系统自带液压站，无需地面供给液压油；采用液控阀件，有效提高了控制系统效率；控制牵引过程中可保证泥浆循环系统正常运行，能够提供大牵引力；可适用于水平井测井和设备输送以及小井眼井的牵引控制作业。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种基于液压控制的伸缩式井下牵引器的控制系统，包括油箱、液压泵、液控两位四通换向阀、后支撑臂和前支撑臂，液压泵的入口与油箱连通，液控两位四通换向阀处于左位时，液控两位四通换向阀的第一入口与液压泵的出口连接，液控两位四通换向阀第一出口分别与单向顺序阀A的入口和单向顺序阀B的入口连接，单向顺序阀A的出口与后支撑缸连接，后支撑缸的输出端与后支撑臂连接，并能够控制液控单向阀C开启，液控单向阀C还与前支撑缸连接，单向顺序阀B的出口分别与后伸缩缸的后腔和前伸缩缸的前腔连接，后伸缩缸的缸内活塞上安装有同轴的后中心轴，后中心轴与后伸缩缸负载连接，前伸缩缸缸内活塞上安装有同轴的前中心轴，前中心轴与前伸缩缸负载连接，后伸缩缸的前腔和前伸缩缸的后腔分别与单向溢流阀B的入口连通，单向溢流阀B的出口与液控两位四通换向阀的第二入口连通，液控两位四通换向阀的第二出口与油箱连通，控制液控两位四通阀换向，单向溢流阀B的出口还与液控单向阀D连通，液控单向阀D控制液控两位四通换向阀右侧出油流回油箱；液控两位四通换向阀处于右位时，液控两位四通换向阀的第三入口与液压泵的出口连接，第三出口分别与单向顺序阀C的入口和单向顺序阀D的入口连接，单向顺序阀D的出口与前支撑缸连接，前支撑缸的输出端与前支撑臂连接，并能控制液控单向阀B开启，液控单向阀B还与后支撑缸连接，单向顺序阀C的出口分别与后伸缩缸的前腔和前伸缩缸的后腔连接，后伸缩缸的后腔和前伸缩缸的前腔分别与单向溢流阀A的入口连通，单向溢流阀A的出口与液控两位四通换向阀的第四入口连通，液控两位四通换向阀的第四出口与油箱连通，控制液控两位四通阀换向，单向溢流阀A的出口还与液控单向阀A连通，液控单向阀A控制液控两位四通换向阀左侧出油流回油箱。所述液压泵的入口处设置有空滤，出口处设置有单向阀。液控两位四通换向阀处于左位时，所述液控两位四通换向阀第一出口还与节流阀A的入口连接，节流阀A的出口与液控单向阀C连接。液控两位四通换向阀处于右位时，所述液控两位四通换向阀第三出口还与节流阀B的入口连接，节流阀B的出口与液控单向阀B连接。所述液压泵的出口还与溢流阀A的入口连接，溢流阀A的出口与油箱连接。所有流回油箱的液压油管路上安装有油滤。所有流回油箱的液压油管路上还安装有溢流阀B，所述溢流阀B与所述油滤并联。所述控制系统安装于伸缩式井下牵引器内部。本专利技术具有以下优点：1、通过液压控制系统实现伸缩式井下牵引器的爬行，控制系统自带液压源，只需地面一根电缆给电机供电，避免了使用地面液压站。2、在液压泵的出液口与油箱之间设置溢流阀，可防止活塞在最大行程时，液压油无法压入油腔而导致液压泵和电机损坏，当油腔内的压力高于溢流阀的阀值时，液压泵泵出的液压油直接经过溢流阀回流至油箱，从而实现对液压泵和电机的保护。3、阀件组采用了液控两位四通阀，液控单向阀，减少了阀件数目，提高了控制效率。此外，采用液压控制系统，还能较大范围内较方便地实现无级调速，且调速范围较大（因为液压缸和液压马达可在很低的速度和转速下运行）；以油液为工作介质，有吸振的能力，因而运动平稳；液压元件相对运动表面因有液压油自行润滑，因此工作寿命长。4、通过液压控制，结合基于斜面自锁的双向锁止抓靠机构，能够提供大牵引力，同时，控制牵引过程中可保证泥浆循环系统正常运行。附图说明图1为本专利技术的液控两位四通换向阀处于左位时的液压回路图；图2为本专利技术的液控两位四通换向阀处于右位时的液压回路图；图3为为本专利技术的向前爬行原理示意图；图中：1-油箱，2-空滤，3-液压泵，4-单向阀，5-油滤，6-溢流阀A，7-液控两位四通换向阀，8-液控单向阀A，9-液控单向阀B，10-单向顺序阀A，11-单向溢流阀A，12-单向顺序阀B，13-单向顺序阀C，14-单向溢流阀B，15-单向顺序阀D，16-液控单向阀C，17-节流阀A，18-液控单向阀D，19-后支撑缸，20-后支撑臂，21-后伸缩缸，22-后伸缩缸负载，23-前伸缩缸，24-前伸缩缸负载，25-前支撑臂，26-前支撑缸，27-节流阀B，28-溢流阀B，29-后中心轴，30-后摩擦块，31-控制短节，32-前摩擦块，33-前中心轴。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。一种基于液压控制的伸缩式井下牵引器的控制系统，包括油箱1、液压泵3、液控两位四通换向阀7、后支撑臂20和前支撑臂25，液压泵3的入口与油箱1连通，如图1所示，液控两位四通换向阀7处于左位时，液控两位四通换向阀7的第一入口与液压泵3的出口连接，液控两位四通换向阀7第一出口分别与单向顺序阀A10的入口和单向顺序阀B12的入口连接，单向顺序阀A10的出口与后支撑缸19连接，后支撑缸19的输出端与后支撑臂20连接，并能够控制液控单向阀C16开启，液控单向阀C16还与前支撑缸26连接，单向顺序阀B12的出口分别与后伸缩缸21的后腔和前伸缩缸23的前腔连接，后伸缩缸21的缸内活塞上安装有同轴的后中心轴29，后中心轴29与后伸缩缸负载22连接，前伸缩缸23缸内活塞上安装有同轴的前中心轴33，前中心轴33与前伸缩缸负载24连接，后伸缩缸21的前腔和前伸缩缸23的后腔分别与单向溢流阀B14的入口连通，单向溢流阀B14的出口与液控两位四通换向阀7的第二入口连通，液控两位四通换向阀7的第二出口与油箱1连通，控制液控两位四通阀7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于液压控制的伸缩式井下牵引器的控制系统，其特征在于：包括油箱（1）、液压泵（3）、液控两位四通换向阀（7）、后支撑臂（20）和前支撑臂（25），液压泵（3）的入口与油箱（1）连通，液控两位四通换向阀（7）处于左位时，液控两位四通换向阀（7）的第一入口与液压泵（3）的出口连接，液控两位四通换向阀（7）第一出口分别与单向顺序阀A（10）的入口和单向顺序阀B（12）的入口连接，单向顺序阀A（10）的出口与后支撑缸（19）连接，后支撑缸（19）的输出端与后支撑臂（20）连接，并能够控制液控单向阀C（16）开启，液控单向阀C（16）还与前支撑缸（26）连接，单向顺序阀B（12）的出口分别与后伸缩缸（21）的后腔和前伸缩缸（23）的前腔连接，后伸缩缸（21）的缸内活塞上安装有同轴的后中心轴，后中心轴与后伸缩缸负载（22）连接，前伸缩缸（23）缸内活塞上安装有同轴的前中心轴，前中心轴与前伸缩缸负载（24）连接，后伸缩缸（21）的前腔和前伸缩缸（23）的后腔分别与单向溢流阀B（14）的入口连通，单向溢流阀B（14）的出口与液控两位四通换向阀（7）的第二入口连通，液控两位四通换向阀（7）的第二出口与油箱（1）连通，控制液控两位四通阀（7）换向，单向溢流阀B（14）的出口还与液控单向阀D（18）连通，液控单向阀D（18）控制液控两位四通换向阀（7）右侧出油流回油箱（1）；液控两位四通换向阀（7）处于右位时，液控两位四通换向阀（7）的第三入口与液压泵（3）的出口连接，第三出口分别与单向顺序阀C（13）的入口和单向顺序阀D（15）的入口连接，单向顺序阀D（15）的出口与前支撑缸（26）连接，前支撑缸（26）的输出端与前支撑臂（25）连接，并能控制液控单向阀B（9）开启，液控单向阀B（9）还与后支撑缸（19）连接，单向顺序阀C（13）的出口分别与后伸缩缸（21）的前腔和前伸缩缸（23）的后腔连接，后伸缩缸（21）的后腔和前伸缩缸（23）的前腔分别与单向溢流阀A（11）的入口连通，单向溢流阀A（11）的出口与液控两位四通换向阀（7）的第四入口连通，液控两位四通换向阀（7）的第四出口与油箱（1）连通，控制液控两位四通阀（7）换向，单向溢流阀A（11）的出口还与液控单向阀A（8）连通，液控单向阀A（8）控制液控两位四通换向阀（7）左侧出油流回油箱（1）。...

【技术特征摘要】
1.一种基于液压控制的伸缩式井下牵引器的控制系统，其特征在于：包括油箱（1）、液压泵（3）、液控两位四通换向阀（7）、后支撑臂（20）和前支撑臂（25），液压泵（3）的入口与油箱（1）连通，液控两位四通换向阀（7）处于左位时，液控两位四通换向阀（7）的第一入口与液压泵（3）的出口连接，液控两位四通换向阀（7）第一出口分别与单向顺序阀A（10）的入口和单向顺序阀B（12）的入口连接，单向顺序阀A（10）的出口与后支撑缸（19）连接，后支撑缸（19）的输出端与后支撑臂（20）连接，并能够控制液控单向阀C（16）开启，液控单向阀C（16）还与前支撑缸（26）连接，单向顺序阀B（12）的出口分别与后伸缩缸（21）的后腔和前伸缩缸（23）的前腔连接，后伸缩缸（21）的缸内活塞上安装有同轴的后中心轴，后中心轴与后伸缩缸负载（22）连接，前伸缩缸（23）缸内活塞上安装有同轴的前中心轴，前中心轴与前伸缩缸负载（24）连接，后伸缩缸（21）的前腔和前伸缩缸（23）的后腔分别与单向溢流阀B（14）的入口连通，单向溢流阀B（14）的出口与液控两位四通换向阀（7）的第二入口连通，液控两位四通换向阀（7）的第二出口与油箱（1）连通，控制液控两位四通阀（7）换向，单向溢流阀B（14）的出口还与液控单向阀D（18）连通，液控单向阀D（18）控制液控两位四通换向阀（7）右侧出油流回油箱（1）；液控两位四通换向阀（7）处于右位时，液控两位四通换向阀（7）的第三入口与液压泵（3）的出口连接，第三出口分别与单向顺序阀C（13）的入口和单向顺序阀D（15）的入口连接，单向顺序阀D（15）的出口与前支撑缸（26）连接，前支撑缸（26）的输出端与前支撑臂（25）连接，并能控制液控单向阀B（9）开启，液控单向阀B（9）还与后支撑缸（19）连接，单向顺序阀C（13）的出口分别与后伸缩缸（21）的前腔和前伸缩缸（23）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清友，杨亚强，朱海燕，郑威，张书扬，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51