一种电动封隔器及其控制方法、使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油田技术领域，具体而言，涉及一种电动封隔器及其控制方法、使用方法。
【背景技术】
[0002]现有的封隔器只能实现一次坐封，并且只能将封隔器从井下起坐后才能解封，由于是破坏性解封，解封后不能再次使用。现有的可洗井封隔器内设置有洗井通道，在坐封状态下打开洗井通道的方式实现封隔器的上下腔的连通，实现洗井功能。但是在洗井过程中，井内的沙粒等杂质会随洗井液进入管柱，对抽油栗、封隔器、安全网等设备造成损害，以至于产生卡栗、洗井通道无法关闭以及安全阀泄露等后果。因此，有人对电动封隔器进行了进一步的研究和试制，提出了一种胀封式封隔器。这种封隔器采用大功率电机驱动丝杠传动机构从胶筒内部撑起胶筒，从而使封隔器坐封，这种封隔器的缺点是:(I)为了保证足够的坐封压力，采用了供电电压为300V-400V的电压向井下电机供电，在深井供电时这个电压范围在稳定性上不容易保证，即使达到了绝缘要求，制造成本也会大大增加；(2)直接对大功率点击进行控制，控制精度了动作稳定性都难以保证；(3)没有设置强制解封机构，若控制电路故障失效，当发生沙埋等情况或油层层数过多时，由于上提阻力过大，通过破坏胶筒的方式仍难以将管柱拔出，此种情况下，若想将管柱起出，需要大大增加作业成本，造成不必要的损失；(4)只能依靠电流的大小判断是否坐封到位或解封到位，一旦电流发生异常，将无法判断胶筒的膨胀状态，也就无法掌握井下状态，同时不受控的动作也非常容易造成电机的过载损坏了机械结构的变形或断裂失效。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可多次使用、控制精度高、稳定性强、可靠性高的电动封隔器。
[0004]本发明提供了一种电动封隔器，包括:
[0005]外壳，其由下接头、下壳体、安装座和上壳体连接组成；
[0006]控制机构，其设于所述外壳内，所述控制机构由电路板支架、电路板防水罩和电路板组成，所述电路板支架安装在所述电路板防水罩内，所述电路板安装在所述电路板支架上;
[0007]执行机构，其为执行电机并设于所述外壳内，所述执行电机与所述电路板连接；
[0008]限位机构，其设于所述外壳内，所述限位机构与所述执行机构连接，所述限位机构由限位座、限位传感器、限位块和限位块传动丝杠组成，所述限位块传动丝杠通过轴承安装在所述限位座的中心，所述限位块传动丝杠上靠近所述执行电机的一端通过联轴器与所述执行电机的输出轴连接，所述限位块通过螺纹安装在所述限位块传动丝杠上，两个所述限位传感器分别设在所述限位块的两侧并固定在所述限位座上；
[0009]坐封机构，其设于所述外壳内，所述坐封机构与所述限位机构连接，所述坐封机构由液压推进丝杠、滑套、活塞杆、活塞、缸体、液压腔体、转接体、坐封活塞和胶筒组成，所述液压推进丝杠的主体部分通过螺纹安装在所述活塞杆内部，所述液压推进丝杠处于所述活塞杆内的一端通过所述联轴器与所述限位块传动丝杠连接，所述活塞杆外侧设有所述滑套，所述活塞杆通过伸至所述滑套内的导向销钉安装在所述滑套内，所述活塞固定在所述活塞杆端部且位于所述缸体内，所述缸体的一端与所述滑套连接，所述缸体的另一端与所述液压腔体连接，所述液压腔体与所述转接体通过螺纹连接，所述液压腔体和所述转接体内均设有连通所述缸体内部和所述坐封活塞的液压油通道，所述转接体上设有与所述坐封活塞连通的泄压孔，所述泄压孔内设有泄压塞；
[0010]上提解封机构，其设于所述外壳内，所述上提解封机构与所述坐封机构连接，所述上提解封机构由锁块、锁块扶持套、解封套、解封活塞、解封销钉、中心管和上接头组成，所述锁块扶持套的一端抵在所述泄压塞上，所述锁块扶持套的另一端通过螺纹连接在所述下接头的外侧，所述锁块安装在所述锁块扶持套上的锁块孔内，所述中心管通过螺纹连接所述上接头的内侧，所述解封套通过螺纹连接在所述转接体上，所述解封活塞安装在所述锁块扶持套和所述中心管之间，所述解封销钉通过螺纹安装在所述解封套上的螺纹孔内，所述解封销钉穿过所述锁块扶持套上的圆孔后伸至所述解封活塞上的环槽内。
[0011]作为本发明进一步的改进，所述电路板包括微控制器、电机控制器、限位传感器和液压执行机构；
[0012]所述限位传感器将感测结果信号发送至所述微控制器，所述微控制器对该信号进行进一步处理之后通过电缆传输至计算机，所述微控制器将控制信号发送至所述电机控制器，所述电机控制器控制执行电机，所述执行电机带动所述液压执行机构运动，所述液压执行机构触发所述限位传感器。
[0013]作为本发明进一步的改进，所述电路板还包括稳压电源电路或者电池组。
[0014]作为本发明进一步的改进，所述电路板采用稳压电源电路，该稳压电源电路通过通信编解码电路与微控制器连接，用于为所述电路板和所述执行电机供电。
[0015]作为本发明进一步的改进，在所述稳压电源电路和所述计算机之间也设置通信编解码电路。
[0016]本发明还提供了一种电动封隔器的控制方法，包括:
[0017]步骤I，初始化；
[0018]步骤2，读取预设参数并校验；
[0019]步骤3，等待指令，若收到指令，则执行下一步，若未收到指令，则返回步骤2 ;
[0020]步骤4，校验指令，若校验成功则执行下一步，若校验不成功，则返回步骤3 ;
[0021]步骤5，执行指令；
[0022]步骤6，向计算机返回指令处理状态；
[0023]重复执行步骤3至步骤6。
[0024]作为本发明进一步的改进，还包括电动封隔器的解封和坐封控制，具体包括:
[0025]步骤SI，计算机收到坐封或解封指令；
[0026]步骤S2，计算机判断接收到的指令类型，如果接收到的指令为坐封指令，则执行步骤S3，如果接收到的指令为解封指令，则执行步骤S6 ;
[0027]步骤S3，执行电机顺时针旋转；
[0028]步骤S4，读取限位传感器状态，判断坐封是否完成，如果坐封完成，则执行步骤S5，如果坐封未完成，则执行步骤S3 ；
[0029]步骤S5，向计算机返回坐封成功指令，并执行步骤S9 ；
[0030]步骤S6，执行电机逆时针旋转；
[0031]步骤S7，读取限位传感器状态，判断解封是否完成，如果解封完成，则执行步骤S8，如果解封未完成，则执行步骤S6 ；
[0032]步骤S8，向计算机返回解封成功指令，并执行步骤S9 ;
[0033]步骤S9，计算机等待指令。
[0034]本发明还提供了一种电动封隔器的使用方法，包括解封方法和坐封方法；
[0035]其中，
[0036]所述坐封方法包括:通过计算机和电路板控制执行电机，所述执行电机通过联轴器带动限位块传动丝杠和液压推进丝杠同步旋转，所述限位块传动丝杠在两个限位传感器之间移动，所述液压推进丝杠通过螺纹将旋转运动转化为活塞的直线运动，所述活塞向远离所述执行电机的方向运动使液压腔体容积变小，被挤出的液压油进入坐封活塞的腔体内，从而推动所述坐封活塞挤压胶筒，完成电动封隔器的坐封；
[0037]所述解封方法包括:通过计算机和电路板控制执行电机，所述执行电机通过联轴器带动限位块传动丝杠和液压推进丝杠同步旋转，所述限位块传动丝杠在两个限位传感器之间移动，所述液压推进丝杠通过螺纹将旋转运动转化为活塞的直线运动，所述活塞向靠近所述执行电机的方向运动使液压腔体容积变大，液压油流出坐封活塞的腔体，泄油塞在内部压力作用下向外移动，使得所述泄油塞打开，液压油外泄，作用在所述坐封活塞上的坐封力消失，所述坐封活塞在负压和所述胶筒恢复形变力的作用下复位，完成电动封隔器的解封。
[0038]作为本发明进一步的改进，在所述电动封隔器的坐封和解封过程中，所述限位块在极限位置触发所述限位传感器使所述执行电机停止，控制所述活塞的运动范围。
[0039]本发明的有益效果为:
[0040]1、可随时坐封和解封，并且解封后仍可再次坐封，多次使用；
[0041]2、通过控制坐封和解封可以在生产状态和洗井或冲砂状态之间切换(坐封时为生产状态，解封后为洗井或冲砂状态)，当封隔器在井下解封后，便连通管套和封隔器之间的通道，此时采用正洗的方式洗井，带有杂质洗井液不必流经管柱内部，这种属性有效解决了沙子等杂质最井下设备的损害问题；
[0042]3、采用了螺纹传动和液压传动相结合的传动方式，将执行电机的输出力转换成足以满足坐封要求的坐封力，与单纯采用传动机构相比，力的变比更大，对执行电机的扭矩和供电压力的要求更小，执行电机的体积也更小；
[0043]4、采用了更小的低压执行电机，控制精度更容易保证，电路的稳定性也得到增强；
[0044]5、增加了上提强制解封机构，保证了不能通过电控解封时管柱