一种连续油管牵引机器人的电液控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种连续油管牵引机器人的电液控制系统，属于石油天然气开发设备领域，该液压控制系统，包括油箱、微型电机、微型液压泵、阀件组及阀件组电控组件，电机由地面通过铠装电缆供电，电机连接液压泵，油箱供给液压油，液压泵连通阀件组，其中液压泵的出液口与四个单向阀连通，单向阀分别与四个三位四通电磁换向阀连通，四个三位四通电磁换向阀分别与前后伸缩缸和前后支撑缸连通。本发明专利技术的优点在于：通过电液控制系统实现牵引机器人伸缩爬行；井下牵引机器人的液压系统自带液压站，无需地面供给液压油；伸缩缸和支撑缸分别采用中位机能为O型和中位机能为Y型的三位四通阀；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】
一种连续油管牵引机器人的电液控制系统
本专利技术涉及石油天然气开发设备领域，特别是一种连续油管牵引机器人的液压控制系统。
技术介绍
水平井技术广泛运用于深部、深海及复杂油气资源的勘探开发，其应用过程中仪器输送的难题逐渐成为油气田开发和油气储运的技术关键。常规的油管输送、泵入输送、连续管输送在面对水平井、大位移井、定向井时存在效率低、成本高和连续管屈曲变形等问题。因此，井下牵引器作为一种新型输送方式逐渐发展起来。对于井下牵引器，按不同的运动方式可分为：轮式、伸缩式、履带式、冲击式，其中伸缩式井下牵引器具有越障能力强、牵引力大等优点，具备较强的水平井段设备输送作业能力。90年代后期，国外公司开发出能够在井下独立作业的水平井牵引器。经过多年发展，有代表的牵引器产品有：法国Schlumberger公司的MaxTRAC伸缩式牵引器、英国的Sondex有限公司的Sondex轮式牵引器、英国的ExproGroup公司的SmarTract伸缩式牵引器。对于国内而言，因国外都采取严格的技术保密措施，致使国内对井下牵引器的研究还处于刚起步的阶段。从2002年后，国内对牵引器的探索取得了一定的效果。此后，中国石油大学、哈尔滨工业大学、西南石油大学、西安石油大学等国内院校和研究院也开始了对井下牵引器的研究。但是对液压驱动的牵引机器人研究的很少，更没有比较好的产品投入市场。在上述研究的基础上，创新性地提出了一种集成式液压系统的伸缩式牵引器的控制系统，该控制系统通过电液控制系统实现牵引机器人伸缩爬行；井下牵引机器人的液压系统自带液压站，无需地面供给液压油；伸缩缸和支撑缸分别采用中位机能为O型和中位机能为Y型的三位四通阀，实现了支撑过程中伸缩缸与伸缩机构之间无相对运动，也实现了系统断电后支撑机构能够收回，这大大提高了牵引器的牵引效率和可靠性；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。本专利技术提出了一种连续油管牵引机器人的电液控制系统，比较实用、完美和方便地解决了上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续油管牵引机器人的电液控制系统，牵引机器人包括从左至右依次设置的前工作短节、液压控制短节和后工作短节，前工作短节中沿其轴向贯穿有前中心轴，后工作短节沿其轴向贯穿有后中心轴，前中心轴和后中心轴的分别顶在液压控制短节两端，所述的前工作短节的前端和后端分别设置有滑动腔A、滑动腔B，短节的前端和后端分别设置有滑动腔C和滑动腔D；所述的前工作短节前端设置有前支撑块和压力传感器A，滑动腔B中设置有位移传感器A，后工作短节的前端设置有后支撑块和压力传感器B，后工作短节的后端设置有位移传感器B；牵引机器人的控制系统包括油箱、微型电机、微型液压泵、油滤、溢流阀、单向阀A、单向阀B、单向阀C、单向阀D、三位四通电磁换向阀A、三位四通电磁换向阀B、三位四通电磁换向阀C、三位四通电磁换向阀D、后伸缩缸、后支撑缸、前伸缩缸和前支撑缸；所述的微型电机与液压泵连接，液压泵的进口经油滤后连接在油箱上，液压泵的出口溢流阀并联后分别连接在单向阀A、单向阀B、单向阀C和单向阀D上，单向阀A与三位四通电磁换向阀A相连，三位四通电磁换向阀B与后伸缩缸相连，单向阀B与三位四通电磁换向阀B相连，三位四通电磁换向阀B与后支撑缸相连，单向阀C与三位四通电磁换向阀C相连，三位四通电磁换向阀C与前伸缩缸相连，单向阀D与三位四通电磁换向阀D相连，三位四通电磁换向阀D与前支撑缸；所述的滑动腔A、滑动腔B、滑动腔C和滑动腔D中分别设置有前支撑缸、前伸缩缸、后伸缩缸和后支撑缸。所述的换向阀D的P口与单向阀连通，换向阀D的A口与前支撑缸左腔连通，换向阀D的B口与前支撑缸右腔连通，换向阀D的左右两腔经T口与油箱连通；换向阀C的P口与单向阀连通，换向阀CA、B两口分别与前伸缩缸左右两腔连通，换向阀C的T口连通油箱；换向阀B的P口与单向阀连通，换向阀B的A口与后支撑缸左腔连通，换向阀B的B口与后支撑缸右腔连通，换向阀B的左右两腔经T口与油箱连通；换向阀A的P口与单向阀连通，换向阀A的A、B两口分别与后伸缩缸左右两腔连通，换向阀A的T口连通油箱。所述的换向阀A、换向阀C采用中位机能位为O型的三位四通电磁换向阀，此换向阀在中位时，各油口全部封闭，使得执行机构与伸缩刚体之间无相对运动，换向阀B、换向阀D采用中位机能为Y型的三位四通电磁换向阀，此阀在中位时，P口封闭保压，执行元件两腔与回油腔连通，保证了系统断电情况下支撑臂可收回。所述的控制系统通过传感器控制和时间控制两种方式来判断活塞的运动状态和控制换向阀的换向。传感器包括位移传感器A、位移传感器B、压力传感器A和压力传感器B，位移传感器A、位移传感器B位于伸缩缸位置，力传感器A和压力传感器B位于支撑块上。所述液压控制系统安装于伸缩式井下牵引机器人内部，控制单元安装在液压控制短节内。本专利技术具有以下优点：1、通过液压控制系统实现连续油管牵引机器人的牵引爬行，液压控制系统自带液压源，只需地面一根铠装电缆给电机供电，避免了使用地面液压站。2、阀件组采用了电磁换向阀，提高了控制效率。此外,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。3、结合传感器控制和时间控制两种控制方式，减少了活塞运动的失误。4、伸缩缸和支撑缸分别采用中位机能为O型和中位机能为Y型的三位四通换向阀。伸缩缸采用O型中位机能，确保支撑缸左端进液时，伸缩缸缸体相对于中心轴保持静止；支撑缸采用Y型中位机能，确保系统意外断电后，支撑缸缸体可以与油箱连通，避免支撑机构锁止在套管壁上。附图说明图1为本专利技术的三位四通电磁换向阀处于中位时的液压回路图；图2为本专利技术的牵引机器人的简单机构；图3为牵引机器人复位时的液压回路图；图4为A状态的液压回路图；图5为A状态运行至B状态的液压回路图；图6为B状态运行至C状态的液压回路图；图7为C状态运行至D状态的液压回路图；图8为D状态运行至E状态的液压回路图；图9为E状态运行至F状态的液压回路图；图10为F状态运行至A状态的液压回路图；图11为向前爬行原理示意图；图12为本专利技术的液压控制流程图；图中：1-油箱，2-油滤，3-微型液压泵，4-溢流阀，5-单向阀A，6-单向阀B，7-单向阀C，8-单向阀D，9-三位四通电磁换向阀A，10-三位四通电磁换向阀B，11-三位四通电磁换向阀C，12-三位四通电磁换向阀D，13-后伸缩缸，14-后支撑缸，15-前伸缩缸，16-前支撑缸，17-电微型机，18-压力传感器A，19-后支撑块，20-前支撑块，21-前中心轴，22-液压控制短节，23-位移传感器A，24-压力传感器B，25-位移传感器B。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。一种连续油管牵引机器人的电液控制系统，包括油箱1、微型电机17、液压泵3、油滤2、溢流阀4、单向阀5、6、7、8，三位四通电磁换向阀9、10、11、12，前支撑缸16、后支撑缸14、前伸缩缸15和后伸缩缸13。电机17与液压泵3连接，液压泵3经过油滤2与油箱1连通，液压油经油箱1进入液压泵3，从液压泵出口流经单向阀5、6、7、8，之后进入三位四通电磁换向阀9、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续油管牵引机器人的电液控制系统，其特征在于：牵引机器人包括从右至左依次设置的前工作短节节、液压控制短节（22）和后工作短节，前工作短节中沿其轴向贯穿有前中心轴（21），后工作短节沿其轴向贯穿有后中心轴，前中心轴（21）和后中心轴的分别顶在液压控制短节（22）两端，所述的前工作短节的前端和后端分别设置有滑动腔A、滑动腔B，后工作短节的前端和后端分别设置有滑动腔C和滑动腔D；所述的前工作短节前端设置有前支撑块（20）和压力传感器A（18），滑动腔B中设置有位移传感器A（23），后工作短节的前端设置有后支撑块（19）和压力传感器B（24），后工作短节的后端滑动腔D设置有位移传感器B（25）；牵引机器人的控制系统包括油箱（1）、微型电机（17）、微型液压泵（3）、油滤（2）、溢流阀（4）、单向阀A（5）、单向阀B（6）、单向阀C（7）、单向阀D（8）、三位四通电磁换向阀A（9）、三位四通电磁换向阀B（10）、三位四通电磁换向阀C（11）、三位四通电磁换向阀D（12）、后伸缩缸（13）、后支撑缸（14）、前伸缩缸（15）和前支撑缸（16）；所述的微型电机（17）与液压泵（3）连接，液压泵（3）的进口经油滤（2）后连接在油箱（1）上，液压泵（3）的出口溢流阀（4）并联后分别连接在单向阀A（5）、单向阀B（6）、单向阀C（7）和单向阀D（8）上，单向阀A（5）与三位四通电磁换向阀A（9）相连，三位四通电磁换向阀B（9）与后伸缩缸（13）相连，单向阀B（6）与三位四通电磁换向阀B（10）相连，三位四通电磁换向阀B（10）与后支撑缸（14）相连，单向阀C（7）与三位四通电磁换向阀C（11）相连，三位四通电磁换向阀C（11）与前伸缩缸（15）相连，单向阀D（8）与三位四通电磁换向阀D（12）相连，三位四通电磁换向阀D（12）与前支撑缸（16）；所述的滑动腔A、滑动腔B、滑动腔C和滑动腔D中分别设置有前支撑缸（16）、前伸缩缸（15）、后伸缩缸（13）和后支撑缸（14）。...

【技术特征摘要】
1.一种连续油管牵引机器人的电液控制系统，其特征在于：牵引机器人包括从右至左依次设置的前工作短节节、液压控制短节（22）和后工作短节，前工作短节中沿其轴向贯穿有前中心轴（21），后工作短节沿其轴向贯穿有后中心轴，前中心轴（21）和后中心轴的分别顶在液压控制短节（22）两端，所述的前工作短节的前端和后端分别设置有滑动腔A、滑动腔B，后工作短节的前端和后端分别设置有滑动腔C和滑动腔D；所述的前工作短节前端设置有前支撑块（20）和压力传感器A（18），滑动腔B中设置有位移传感器A（23），后工作短节的前端设置有后支撑块（19）和压力传感器B（24），后工作短节的后端滑动腔D设置有位移传感器B（25）；牵引机器人的控制系统包括油箱（1）、微型电机（17）、微型液压泵（3）、油滤（2）、溢流阀（4）、单向阀A（5）、单向阀B（6）、单向阀C（7）、单向阀D（8）、三位四通电磁换向阀A（9）、三位四通电磁换向阀B（10）、三位四通电磁换向阀C（11）、三位四通电磁换向阀D（12）、后伸缩缸（13）、后支撑缸（14）、前伸缩缸（15）和前支撑缸（16）；所述的微型电机（17）与液压泵（3）连接，液压泵（3）的进口经油滤（2）后连接在油箱（1）上，液压泵（3）的出口溢流阀（4）并联后分别连接在单向阀A（5）、单向阀B（6）、单向阀C（7）和单向阀D（8）上，单向阀A（5）与三位四通电磁换向阀A（9）相连，三位四通电磁换向阀B（9）与后伸缩缸（13）相连，单向阀B（6）与三位四通电磁换向阀B（10）相连，三位四通电磁换向阀B（10）与后支撑缸（14）相连，单向阀C（7）与三位四通电磁换向阀C（11）相连，三位四通电磁换向阀C（11）与前伸缩缸（15）相连，单向阀D（8）与三位四通电磁换向阀D（12）相连，三位四通电磁换向阀D（12）与前支撑缸（16）；所述的滑动腔A、滑动腔B、滑动腔C和滑动腔D中分别设置有前支撑缸（16）、前伸缩缸（15）、后伸缩缸（13）和后支撑缸（14）。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海燕，刘清友，杨亚强，王昆鹏，何俊江，赵建国，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51