一种井下液压解码器

1.本发明专利涉及井下智能完井技术，特别涉及液控智能井领域，具体为一种井下液压解码器。


背景技术：

2.随着石油开采技术的进步和石油资源的日趋匮乏，智能完井技术迅速发展并得到了广泛的应用。在智能完井技术的发展过程中，液控智能井技术以其巨大的优势始终占据着该领域的主导地位。液压解码器作为液控智能井井下的关键部件，对提高采油效率和质量发挥着十分重要的作用。
3.液压解码器就是通过井口液压动力发生系统提供液压动力，通过对不同液压管线以不同的顺序施加不同的压力，在井下实现自动选层的动作。目前，现有液压解码器多采用3 条液控管线控制最多6个产层的方案，同时由于液控管线数量较多，在穿越封隔器时增加了技术难度。如何采用较少的控制管线实现较多层位的选择，达到满足当前油井生产要求，是本发明拟解决的一个技术问题。一种井下解码器系统(cn111663922a)实现使用三条液压管线对6个解码器系统的单独控制。
4.为解决上述问题，对液压解码器的机构进行创新设计，设计了一种井下液压解码器。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于设计一种井下液压解码器，由两条液控管线控制多个层位且只需一个单独的解码装置即可实现所有层位选择的液压解码器，基于此，液压解码器可以安装在井深较低的位置，并且放置在井下对接工具(即脱接器)上方，一旦出现故障，无需触动到井下流量控制阀，可直接将其取出进行维修或更换，将大大降低智能井的维修成本。
6.本发明提到的一种井下液压解码器，包括上端盖(1)、上腔体(2)、大固定销钉(3)、下腔体(4)、下端盖(5)、小固定销钉(6)、液压接口1(7)、液压接口2(8)、管线1(9)、管线2(10)、密封组件(11)、活塞(12)、推力滑套(13)、固定滑套(14)、旋转滑套(15)、推力球轴承(16)、反圆柱凸轮(17)、运动滑套(18)、管线接盘(19)、液压阀(20)、液压阀固定座(21)、液压阀固定帽(22)、弹簧(23)、导杆(24)、流量控制管线(25)、液压阀输出管线(26)，所述上端盖(1)经上端盖螺纹孔(1-1)与上腔体(2)进行螺栓连接，所述上腔体(2)外壁具有两个对称分布的螺纹通孔，用于安装大固定销钉(3)，所述上端盖(1) 具有两个管线孔(1-2)和两个液压接口孔(1-3)，所述液压接口1(7)与液压接口2(8) 插入液压接口孔(1-3)内，所述管线1(9)与管线2(10)插入管线孔(1-2)中，所述液压接口1(7)与管线1(9)以及液压接口2(8)与管线2(10)分别经三通连接两条外部管线，所述活塞(12)插入上端盖(1)内部，抵住上端盖(1)的内部台阶，所述活塞(12) 同时安装在上腔体内部，并经密封组件(11)密封，所述密封组件(11)分为o形圈挡圈(11-1)、 o形圈(11-2)、卡环(11-3)以及o形圈支撑环(11-4)，所述活塞(12)中间部分具有两个活塞密封槽(12-1)，密封槽(12-1)内安装o形圈挡圈(11-1)以
及o形圈(11-2)，两个密封槽(12-1)将活塞(11)分为两部分，左半部分用于推动活塞(11)前进、右半部分用于复位活塞(11)，所述上腔体(2)内部具有液压流道1(2-1)以及液压流道2(2-2)，所述液压流道1(2-1)连通液压接口1(7)用于推动活塞(11)前进，所述液压流道2(2-2)连通液压接口2(8)用于复位活塞(11)，所述活塞(11)后接推力滑套(13)，所述推力滑套 (13)具有18个定位块(13-1)以及推力滑套锯齿(13-2)，所述定位块(13-1)一高一低均匀分布，所述推力滑套(13)经定位块(13-1)与固定滑套(14)配合在一起，所述固定滑套(14)具有固定滑套长牙(14-1)、两个固定销孔1(14-2)以及滑槽(14-3)，所述固定滑套长牙(14-1)均匀分布，每两个长牙间具有滑轨，且每个固定滑套长牙(14-1)内部具有滑槽(14-3)，所述的高、低定位块(13-1)分别与滑轨和滑槽(14-3)配合在一起，所述的推力滑套(13)能在固定滑套(14)内滑动，所述两个固定销孔1(14-2)对称分布，所述固定滑套(14)由上腔体(2)安装的大固定销钉(3)插入固定销孔1(14-2)内固定，所述推力滑套(13)经推力滑套锯齿(13-2)齿面与旋转滑套(15)配合在一起，所述旋转滑套(15) 具有旋转滑套长牙(15-1)，所述旋转滑套长牙(15-1)牙面与推力滑套锯齿(3-2)齿面配合在一起，且旋转滑套长牙(15-1)与固定滑套(14)经滑轨配合在一起，所述旋转滑套(15) 底面与推力球轴承(16)配合，所述推力球轴承(16)另一面与反圆柱凸轮(17)配合，所述反圆柱凸轮(17)具有凸轮滑槽(17-1)以及导杆固定螺纹孔(17-2)，所述凸轮滑槽(17-1) 槽内插入大固定销钉(3)，所述大固定销钉(3)经螺纹固定在下腔体(4)上，所述下腔体 (4)经螺纹与上腔体(3)配合，所述下腔体(4)经螺栓与下端盖(5)配合，所述导杆固定螺纹孔(17-2)经螺纹与导杆(24)的导杆固定螺纹端(24-2)配合，所述导杆(24)具有导杆推动端(24-1)以及导杆固定端(24-2)，所述导杆推动端(24-1)能随着反圆柱凸轮 (17)的运动连通或关闭液压阀(20)，所述液压阀(20)具有液压阀进口(20-1)、液压阀出口(20-2)、液压阀机械控制口(20-3)以及液压阀螺纹固定端(20-4)，所述液压阀机械控制口(20-3)随着导杆推动端(24-1)的插入与拔出控制液压阀(20)的开闭，所述液压阀螺纹固定端(20-4)插入液压阀固定座(21)的液压阀固定孔(21-1)内，并经螺纹与液压阀固定帽(22)配合，固定液压阀(20)，所述液压阀固定座(21)具有液压固定孔(21-1)、分层管线孔(21-2)、流量控制管线通道(21-3)以及固定销孔(21-4)，所述固定销孔(21-4) 插入小固定销钉(6)固定液压阀固定座(21)，所述小固定销钉(6)经螺纹安装在下腔体(4) 内，所述反圆柱凸轮(17)经面配合安装运动滑套(18)，所述运动滑套(18)另一端面安装弹簧(23)，所述弹簧(23)另一端安装在下端盖(5)内，并抵住台阶面。
7.上述管线1(9)以及管线2(10)经管线孔(1-2)分别连接管线1接口(19-1-1) 以及管线2接口(19-2-2)，所述管线1(9)经分层接盘(19-1)连接各个液压阀(20)并经液压阀出口(20-2)连通液压阀输出管线(26)，所述液压阀输出管线(26)经分层管线孔(21-2) 以及液压阀输出管线孔(5-3)进入地层，所述管线2(10)经流量阀接盘(19-2)连通流量控制管线(25)，所述流量控制管线经流量控制管线通道(21-3)以及流量控制管线通道(5-2) 进入地层。
8.上述的液压阀(20)为二位二通阀，相当于一个液压开关，当液压阀(20)内的阀芯受到进入液压阀机械控制口(20-3)的导杆(24)施加的推力时，将会导通油路，连通液压阀进口(20-1)与液压阀出口(20-2)。
9.本发明与现有技术相比，其有益效果具体如下：
10.(1)本发明仅用两条液压控制管线便能实现多个层位的选择和控制，大大缩减了
2、导杆固定螺纹端。
具体实施方式
30.结合附图1、附图2，对本发明作进一步的描述：
31.本发明提到的一种井下液压编码器，包括上端盖(1)、上腔体(2)、大固定销钉(3)、下腔体(4)、下端盖(5)、小固定销钉(6)、液压接口1(7)、液压接口2(8)、管线1(9)、管线2(10)、密封组件(11)、活塞(12)、推力滑套(13)、固定滑套(14)、旋转滑套(15)、推力球轴承(16)、反圆柱凸轮(17)、运动滑套(18)、管线接盘(19)、液压阀(20)、液压阀固定座(21)、液压阀固定帽(22)、弹簧(23)、导杆(24)、流量控制管线(25)、液压阀输出管线(26)；
32.所述的大固定销钉(3)以及小固定销钉(6)经螺纹安装在上腔体(2)与下腔体(4) 上，所述的上腔体(2)与下腔体(4)分别经螺栓安装上端盖(1)与下端盖(5)，且上下腔体经螺纹配合在一起；
33.所述的液压接口1(7)与管线1(9)以及液压接口2(8)与管线2(10)分别经三通连接外部管线，液压接口1(7)与液压接口2(8)经上端盖(1)连通上腔体(2)内部流道，所述活塞(12)安装在上腔体(2)内部，并经密封组件(11)密封，同时抵住上端盖(1)，当液压接口1(7)升压时，推动活塞(12)运动，活塞(12)推动推力滑套(13)、旋转滑套(15)、推力球轴承(16)、反圆柱凸轮(17)以及运动滑套(18)运动，同时压缩弹簧(23)，反圆柱凸轮(17)在运动过程中带动导杆(24)插入液压阀(20)内，推动阀芯使液压阀(20) 导通，实现选层，当液压接口1(7)泄压，液压接口2(8)升压，在液压以及弹簧的作用下活塞(12)复位，使导杆(24)从液压阀(20)内拔出，使液压阀(20)关闭，为下次选层做准备，由于导杆(24)只有一个，通过导通不同液压阀(20)，实现不同油层流量阀的选择；
34.结合附图3，对本发明作进一步的描述：
35.所述的上腔体(2)与活塞(12)，其中上腔体(2)具有液压流道1(2-1)以及液压流道2(2-2)，分别经液压接口1(7)与液压接口2(2)连通外部管线，所述的活塞(12) 具有两个密封槽(12-1)，用于活塞(12)与上腔体(2)间的密封，密封槽(12-1)将活塞 (12)分为左右两部分，液压流道1(7)连通活塞(12)左半部分，液压流道2(8)连通活塞(12)右半部分，通过控制进入两个液压流道内的压力，从而控制活塞(12)的运动。
36.所述的密封组件(11)由o形圈挡圈(11-1)、o形圈(11-2)、卡环(11-3)以及o 形圈支撑环(11-4)组成，其中每两个o形圈挡圈(11-1)以及一个o形圈(11-2)组成一个密封单元，所述活塞(12)以及上腔体(2)间共有5组密封单元实现密封效果，同时卡环 (11-3)以及上腔体(2)内部的密封槽限制了活塞(12)的运动范围；
37.结合附图4、附图5，对本发明作进一步的描述：
38.所述的上端盖(1)与下端盖(5)均有具有内部阶梯、螺纹孔以及各种管线孔，上端盖(1)内部阶梯用于抵住活塞(12)，下端盖(5)内部阶梯用于抵住弹簧(23)，同时经螺栓分别连接上腔体(2)与下腔体(4)。
39.结合附图6、附图7以及附图8，对本发明作进一步的描述：
40.所述的推力滑套(13)、固定滑套(14)以及旋转滑套(15)组成自锁机构，其中推力滑套(13)一端设计有18个锯齿(13-2)，推力滑套(13)周向具有同等数量的高低均匀分布的定位块(13-1)，定位块(13-1)用以限制推力滑套(13)的轴向运动，定位块(13-1) 的中心与
底端锯齿(13-2)的中心重合，固定滑套(14)具有固定滑套长牙(14-1)、固定销孔1(14-2)以及滑槽(14-3)，通过安装在固定销孔1(14-2)内的大固定销钉(3)来实现固定滑套(14)的固定，固定滑套长牙(14-1)间具有9个滑轨，且固定滑套长牙(14-1) 内具有9个滑槽(14-3)，分别安装高低定位块(13-1)，使推力滑套(13)只能沿轴向移动，旋转滑套(15)具有9个旋转滑套长牙(15-1)，安装在固定滑套(14)的滑轨内，推力滑套锯齿(13-1)齿面与旋转滑套长牙(15-1)牙面紧密接触，在自锁结构未锁定之前，推力滑套(13)安装在固定滑套(14)内部，其上的高低定位块(13-1)分别卡在滑轨和滑槽(14-3) 里，旋转滑套长牙(15-1)安装在滑轨里，但此时推力滑套(13)和旋转滑套(15)在每个滑轨里只有一半的接触面积，推力滑套(13)在活塞(12)的作用下运动，由于受到固定滑套(14)的限制，只能轴向运动，当旋转滑套(15)运动到固定滑套(14)的底端时，此时旋转滑套长牙(15-1)脱离固定滑套(14)的滑轨，由于推力滑套(13)与旋转滑套(15) 是以斜面方式接触，且只接触了彼此一半的面积，故在活塞(12)的推力和底部弹簧(23) 的作用下，旋转滑套(15)此时会受到一个周向的作用力，该作用力会迫使旋转滑套(15) 发生一定角度的旋转，此时旋转滑套(15)与推力滑套(13)完全接触，并且与固定滑套(14) 的斜面也接触。当液控管线泄压，在弹簧(23)的作用下，旋转滑套(15)推动推力滑套(13) 做轴向运动，直至旋转滑套长牙(15-1)完全与固定滑套(14)的斜面接触，实现了结构的自锁，由于旋转滑套(15)的位置被固定滑套(14)完全限制，此时是不能运动的，需要解锁时，只需加压到相应压力，此时推力滑套(13)仍然推动旋转滑套(15)做轴向运动，当旋转滑套(15)与固定滑套(14)完全分离时，推力滑套(13)与旋转滑套(15)接触的斜面再次给旋转滑套(15)提供周向的旋转力，而后液控管线泄压，在弹簧(23)的作用下，旋转滑套长牙(15-1)再次运动到固定滑套(14)的滑轨里，自锁结构恢复到初始位置，解锁成功。
41.结合附图9，对本发明作进一步的描述：
42.所述的反圆柱凸轮(17)具有凸轮滑槽(17-1)以及导杆固定螺纹孔(17-2)，大固定销钉(3)通过螺纹固定在下腔体(4)内并插入凸轮滑槽(17-1)内，使反圆柱凸轮(17) 在被滑套推动时实现轴向运动以及周向转动，当运动到特定位置时，安装在导杆固定螺纹孔 (17-2)内的导杆(24)将使特定层位的液压阀(20)导通，同时自锁机构实现反圆柱凸轮 (17)运动的锁死，实现选层，当自锁机构解锁时，凸轮滑槽(17-1)内的大固定销钉(3) 使反圆柱凸轮(17)再次旋转，并拔出导杆(24)使液压阀(20)关闭，反圆柱凸轮(17) 为开启下一个液压阀(20)做准备；
43.结合附图10、附图11、附图12和附图13，对本发明做进一步的描述：
44.所述的管线接盘(19)、液压阀(20)、液压阀固定座(21)以及导杆(24)，其中管线接盘(19)分为分层接盘(19-1)以及流量阀接盘(19-2)，分层接盘(19-1)具有管线1 接口(19-1-1)以及液压阀接口(19-1-2)，流量阀接盘(19-2)具有管线2接口(19-2-1)以及流量控制管线接口(19-2-2)，液压阀(20)具有液压阀进口(20-1)、液压阀出口(20-2)、液压阀机械控制口(20-3)以及液压阀螺纹固定端(20-4)，液压阀固定座(21)具有液压阀固定孔(21-1)、分层管线孔(21-2)、流量控制管线通道(21-3)以及固定销孔2(21-4)，导杆(24)具有导杆推动端(24-1)以及导杆固定螺纹端(24-2)，分层接盘(19-1)与流量阀接盘(19-2)经焊接连接在一起，其中分层接盘(19-1)用于导通管线1(9)与各个液压阀 (20)，流量阀接盘(19-2)用于导通管线2(10)与流量控制管线(25)，流量控制管线(25) 经流量控制管线通道(21-3)进
入各个油层中的流量阀中，导杆推动端(24-1)进入液压阀机械控制(20-3)口内，推动阀芯，导通液压阀进口(20-1)与液压阀出口(20-2)，连通管线1(9)与对应的液压阀输出管线(26)并经分层管线孔(21-2)进入各个油层中的流量阀中，进而通过调整管线1(9)与管线2(10)内的液压控制油层中流量阀的开度，液压阀螺纹固定端(20-4)通过插入液压阀固定孔(21-1)内，并经螺纹连接液压阀固定帽(22)，将液压阀(20)固定在液压阀固定座(21)上，小固定销钉(6)经螺纹安装在下腔体(4)内，并插入固定销孔2(21-4)内固定液压阀固定座(21)；
45.结合附图14，对本发明做进一步的描述：
46.所述的管线1(9)与管线2(10)分别连通外部两条液控管线，管线1(9)经分层接盘(19-1)连通不同液压阀(20)，通过井下液压解码器使指定液压阀(20)导通，从而连通指定油层中的流量控制阀，管线2(10)经流量阀接盘(19-2)连通流量控制管线(25)，流量控制管线(25)连通井下各个流量阀，通过控制两条液压管线内的液压从而控制井下流量阀。
47.本发明是一种井下液压解码器，其各项功能的实现方式如下：
48.以选定产层1为例，其工作原理如下：
49.未加压前，液压解码器内4个液压阀(20)均处于关闭状态，加压时，管线2(10) 先加压并保压，此时反圆柱凸轮(17)向前移动并旋转半个槽位，反圆柱凸轮(17)上安装有导杆(24)，运动到指定位置后，通过机械方式将控制产层1的液压阀(20)导通，同时自锁结构启动，实现选层结构的锁死，由于导杆(24)只有一个，因此每旋转半个槽位只能导通一个液压阀(20)，此时另外3个液压阀(20)仍然处于关闭状态，此时管线1(9)加压，液压油只有两个流向，即液压解码器的液压腔和通过液压阀(20)流入到产层1中流量控制阀的液压腔内。通过管线1(9)和管线2(10)进行压力协调，即可实现产层1中流量控制阀的开度调节；
50.当需要控制产层2时，首先应关闭液压阀(20)。此时管线1(9)泄压，管线2(10) 加压，保压后泄压，自锁机构被解开。而后管线1(9)加压，推动活塞(12)移动，同时在弹簧(23)的作用下，转子复位并再次转动半个槽位。至此，对产层1的控制即完成。其他层位的控制需重复进行以上操作。
51.同时，为了精确了解液压解码器选择产层的状况，同时还设计了一个空位，当导杆 (24)运动到空位的位置时，没有任何液压阀(20)被导通，此时管线1(9)再加压将不能控制任何产层的流量控制阀。当压力使得解码器的活塞(12)运动一定位移后，便没有通路，由于液压信号在井下作用缓慢，井深越大，信号衰减越快，因此，当选定空位时，管线1(9) 的压力信号传播距离短，很容易能够被识别出来，从而更加精准地了解液压解码器的选层情况。
50.以上所述仅是本发明的部分较佳实例，任何熟悉本领域的技术人员均可利用以上阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案，因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，均属于本发明要求保护的范围。