专利名称：用于径向井作业的液压控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于径向井作业的液压控制系统。
背景技术：
径向钻井技术在近年来得到迅猛发展，它通过在ー个储层平面钻出多个水平井目艮，大幅増加油井泄油面积，使油气井产量、开采速度和单井控制储量大幅提高，是提高低滲透油气藏、稠油、老油井、边际油井和煤层气开采途径的手段；径向钻井技术的主要过程为驱动滚筒将绕于其上的连续油管送入井下，再通过转向控制器将连续油管末端的喷射管置于水平方向，启动高压泵将工作液送入连续油管内、沿径向喷射，冲击岩层或土壌，实 现径向钻井；目前驱动滚筒和高压泵及ー些辅助设备(如排管器)均通过液压系统完成，液压系统各油泵的输出压カ均为定值，无法自动调整，但在实际应用中，エ况会有变化，如高压泵驱动喷射的工作液作用于岩石或土壤时会有不同的压カ需求，这将造成较大的功率损耗；在中、低井深作业，由滚筒的正、反转和依靠连续油管的自重来实现连续油管的下放和回收，在回收时，连续油管及其上的工具有可能被井下物体卡住，此时驱动滚筒的油泵继续稳定的工作将导致连续油管被拉断，安全性较差；且在回收时，因连续油管的自重，滚筒承受一定的カ矩，在开始回收时的制动也无法满足要求，难以保证径向井作业的顺利进行。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足，提供ー种用于径向井作业的液压控制系统，它不仅能最大限度的降低功率损耗，而且安全性好，确保径向井作业的顺利进行。为达到上述目的，本实用新型的用于径向井作业的液压控制系统，包括油箱、高压泵液压系统、油管控制液压系统、辅助执行元件液压系统，其特征在于高压泵液压系统包括负载敏感变量柱塞泵、单联负载敏感比例阀、高压泵液压马达，负载敏感变量柱塞泵的出油ロ与单联负载敏感比例阀的进油ロ相连，负载敏感变量柱塞泵的负载反馈ロ与单联负载敏感比例阀的负载反馈ロ相连，单联负载敏感比例阀的两工作油ロ Al、BI分别与高压泵液压马达各自对应的进、出油ロ相连；辅助执行元件液压系统包括负载敏感变量柱塞泵、多联负载敏感比例阀、升降油缸和排管液压马达，负载敏感变量柱塞泵的出油ロ与多联负载敏感比例阀的进油ロ相连，负载敏感变量柱塞泵的负载反馈ロ与多联负载敏感比例阀的负载反馈ロ相连，多联负载敏感比例阀的ー联阀片的两工作油ロ A4、B4通过液压锁分别与升降油缸各自对应的油ロ相连，多联负载敏感比例阀另ー阀片的两工作油ロ A5、B5与排管液压马达各自对应的一油ロ相连；油管控制液压系统包括负载敏感轴向柱塞变量泵、减压阀、单联负载敏感比例阀、梭阀、至少ー个滚筒液压马达、与各自滚筒液压马达配套的液压制动器、制动油缸，负载敏感变量柱塞泵的出油ロ与单联负载敏感比例阀的进油ロ相连，负载敏感变量柱塞泵的负载反馈ロ与双联负载敏感比例阀的负载反馈ロ相连，减压阀设于两负载反馈ロ之间的油路上，单联负载敏感比例阀的两工作油ロ A2、B2分别与梭阀各自对应的进、回油ロ Al I、B11相连，梭阀的两工作油ロ与所有滚筒液压马达各自对应的一油ロ相连，所述梭阀的中位与所有滚筒液压制动器相连；制动油缸通过转阀与辅助执行元件液压系统的负载敏感变量柱塞泵的出油ロ相连，制动油缸作用于滚筒液压马达。下放油管时，通过辅助执行元件液压系统的负载敏感变量柱塞泵和多联负载敏感比例阀使得升降油缸、排管马达工作，可实现排管器的下降、并作轴向往复移动，为油管有序的下放做好准备；操作油管控制液压系统的负载敏感 轴向柱塞变量泵和单联负载敏感比例阀工作，压カ油经梭阀的中位使得滚筒液压制动器松开，滚筒液压马达正转，滚筒旋转、下放油管至工作位置；单联负载敏感比例阀的滑阀再回中位，滚筒液压制动器复位将滚筒液压马达定位；高压泵液压系统的负载敏感轴向柱塞变量泵启动，高压泵液压马达旋转，将工作液送入油管内，实现径向钻井；作业完毕，打开转阀，负载敏感变量柱塞泵对制动油缸供油，抱紧刹车盘，对滚筒制动.需回收油管吋，调整单联负载敏感比例阀的滑阀反向移动，其工作油ロ A2和B2反向供油，滚筒马达液压制动器松开，滚筒液压马达反向旋转，滚筒液压马达启动后再关闭转阀，制动油缸解除对滚筒的制动，避免在滚筒液压马达刚启动时滚筒因承受油管的扭矩而失控，从而避免油管滑落至井下，提高了安全性；在油管回收时，同时由多联负载敏感比例阀控制升降油缸、排管马达工作，使得排管器逐渐升高、并作轴向往复移动，可实现有序排管；减压阀可限制滚筒液压马达的最高压力，在油管回收时因意外被卡住，不致强行提升油管而导致断裂，保证了安全性；本发明的高压泵液压系统、油管控制液压系统和辅助执行元件液压系统均采用负载敏感变量柱塞泵和负载敏感比例阀，泵的输出压カ和流量随反馈回来的负载信号自动调整，如执行元件不工作时，其对应负载敏感比例阀上的滑阀回到中位，泵的流量小，能最大限度的降低功率损耗；作为本实用新型的进ー步改进，所述单联负载敏感比例阀与高压泵液压马达之间还设有单向平衡阀，单向平衡阀的进油ロ与单联负载敏感比例阀的ー工作油ロ Al相连和高压泵液压马达的进油ロ相连，单向平衡阀的回油ロ与单联负载敏感比例阀的另一工作油ロ BI相连，单向平衡阀的工作油ロ与高压泵液压马达的出油ロ相连；所述多联负载敏感比例阀的两工作油ロ A5、B5还通过双向平衡阀与排管液压马达各自对应的一油ロ相连，即两工作油ロ A5、B5与双向平衡阀的进、回油ロ相连，双向平衡阀的两工作油ロ与排管液压马达各自对应的一油ロ相连；梭阀的两工作油ロ还通过双向平衡阀与所有滚筒液压马达各自对应的一油ロ相连；当各平衡阀的进油ロ压カ超过一定值时，各平衡阀打开，在对应液压马达的出油ロ产生背压，可提高液压马达转动的平稳性；作为本实用新型的进ー步改进，所述多联负载敏感比例阀还设有另外五联阀片，五联阀片的两工作油ロ分别与各自对应的发电机液压马达、风扇液压马达及三个水泵液压马达的进、出油ロ相连；三个水泵液压马达可实现混合工作液、向水箱内补水、向高压泵进水口补水的功能，发电机液压马达可补充电力，风扇液压马达可驱动对液压系统进行冷却的风扇，使得系统的功能更为齐全；作为本实用新型的进ー步改进，在油管控制液压系统的负载敏感变量柱塞泵出油ロ与单联负载敏感比例阀进油ロ的连接油路上还设有溢流阀；可限定油管控制液压系统的压力，系统超压溢流，起安全作用；[0011]综上所述，本实用新型不仅能最大限度的降低功率损耗，而且安全性好，确保径向井作业的顺利进行。
图I为本实用新型实施例的液压原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进ー步详细的说明。由图I所示，该用于径向井作业的液压控制系统，包括油箱、高压泵液压系统、油管控制液压系统、辅助执行元件液压系统，高压泵液压系统包括负载敏感变量柱塞泵I、单联负载敏感比例阀4、单向平衡阀7、高压泵液压马达8，负载敏感变量柱塞泵I的出油ロ与单联负载敏感比例阀4的进油ロ P相连，负载敏感变量柱塞泵I的负载反馈ロ与单联负载敏感比例阀4的负载反馈ロ LS相连，单向平衡阀7的进油ロ与单联负载敏感比例阀4的一工作油ロ Al和高压泵液压马达8的进油ロ相连，单向平衡阀7的回油ロ与单联负载敏感比例阀4的另ー工作油ロ BI相连，单向平衡阀7的工作油ロ与高压泵液压马达8的出油ロ相连；辅助执行元件液压系统包括负载敏感变量柱塞泵3、多联负载敏感比例阀6、升降油缸9、排管液压马达10、发电机液压马达11、风扇液压马达12及三个水泵液压马达13、14、15，负载敏感变量柱塞泵3的出油ロ与多联负载敏感比例阀6的进油ロ P相连，负载敏感变量柱塞泵3的负载反馈ロ与多联负载敏感比例阀的负载反馈ロ LS相连，多联负载敏感比例阀6设有七联并联的阀片，其中ー联阀片的两工作油ロ A4、B4通过液压锁16分别与升降油缸9各自对应的油ロ相连，ー联阀片的两工作油ロ A5、B5通过双向平衡阀17与排管液压马达10各自对应的一油ロ相连，ー联阀片的两工作油ロ A6、B6分别与发电机液压马达11各自对应的油ロ相连，ー联阀片的两工作油ロ A7、B7分别与风扇液压马达12各自对应的油ロ相连，另三联阀片的三组工作油ロ A8和B8、A9和B9、A10和BlO分别与三个水泵液压马达13、14、15各自对应的油ロ相连；油管控制液压系统包括负载敏感轴向柱塞变量泵2、减压阀18和19、单联负载敏感比例阀5、梭阀21、双向平衡阀27、两个滚筒液压马达32、与各自滚筒液压马达32配套的两个液压制动器34、制动油缸36、溢流阀38，负载敏感变量柱塞泵2的出油ロ与单联负载敏感比例阀5的进油ロ P相连，溢流阀38设于负载敏感变量柱塞泵出油ロ与单联负载敏感比例阀进油ロ P的连接油路上；负载敏感变量柱塞泵2的负载反馈ロ与单联负载敏感比例阀5的负载反馈ロ LS相连，减压阀18设于两负载反馈ロ之间的油路上；双联负载敏感比例阀5的两工作油ロ A2、B2分别与梭阀21各自对应的进、回油ロAll、Bll相连，梭阀21的两工作油ロ与双向平衡阀27各自对应的进、回油ロ相连，双向平衡阀27的两工作油ロ分别与所述两滚筒液压马达32各自对应的一油ロ相连，所述梭阀21的中位与两滚筒液压制动器34相连；在下放和回收油管时与本发明配套使用的有排管器，排管器需由升降油缸9带动做上、下方的移动，以适应滚筒上油管缠绕厚度的变化，同时排管器还需由丝杆-螺母副带动沿滚筒轴线移动，以实现在滚筒轴向上的有序排管，丝杆的转动由排管马达10驱动；[0019]本实用新型的工作原理为下放油管时，启动负载敏感变量柱塞泵3和操纵多联负载敏感比例阀6，使得工作油ロ A4、A5供油，升降油缸9上升、排管马达10正转，可实现排管器的下降、并作轴向往复移动；紧接着启动负载敏感轴向柱塞变量泵2和操纵单联负载敏感比例阀5，工作油ロ A2供油，压カ油经梭阀21的中位打开滚筒液压制动器34，同时压カ油经双向平衡阀27驱动两滚筒液压马达32，滚筒正转、下放油管；当油管下放到工作位置时，操作单联负载敏感比例阀5的滑阀回到中位，工作油ロ A2关闭，滚筒液压制动器34复位，滚筒液压马达32被制动，以便径向钻孔作业，同时操作多联负载敏感比例阀6两阀片的滑阀回到中位，工作油ロ A4、A5关闭，升降油缸9和排管马达10停止动作，排管器保持现有位置；接着启动负载敏感变量柱塞泵I、操纵单联负载敏感比例阀4，工作油ロ Al供油，高压泵液压马达8工作，将工作液泵入油管内，再径向喷射钻井，在钻进时如遇到岩石层，高 压泵液压马达8遇到的阻カ变大，负载信号由单联负载敏感比例阀4的工作油ロ Al采集，反馈到负载敏感变量柱塞泵I的负载反馈ロ，负载敏感变量柱塞泵I输出的压カ和流量也自动调大，如遇到土壤层，单联负载敏感比例阀4反馈回的负载信号变小，负载敏感变量柱塞泵I输出的压カ和流量也自动调小，同样，在油管下放的过程中，起初，滚筒液压马达32承受的カ矩最小，反馈回负载敏感变量柱塞泵2的负载信号最小，负载敏感变量柱塞泵2输出的压カ和流量也最小，随着下放深度的増加，反馈回负载敏感变量柱塞泵2的负载信号逐渐増大，负载敏感变量柱塞泵2输出的压カ和流量也自动増大，可降低系统的功率损耗；作业完毕，可无级调整减压阀18的开启压力大于当时エ况所需的系统压力，打开转阀42，负载敏感变量柱塞泵3对制动油缸36供油，抱紧刹车盘，对滚筒制动，需回收油管时，通过调整单联负载敏感比例阀5的滑阀反向移动，其工作油ロ A2和B2反向供油，滚筒液压制动器34被打开，滚筒液压马达32开始反向旋转，再关闭转阀42，制动油缸36解除对滚筒的制动，滚筒液压马达32反向旋转，油管开始回收，可避免在滚筒液压马达32刚启动时滚筒因承受油管的扭矩而失控，从而避免油管滑落至井下；同时由多联负载敏感比例阀6控制升降油缸9和排管马达10工作，排管器开始工作，依靠油管自重产生的张カ可将油管有序的回收到滚筒上，确保下次作业的顺利进行；减压阀18可限制滚筒液压马达32的最高压力，防止在油管回收时因意外被卡住时，比例阀反馈的负载压力，随拉管的拉カ增长，而急速增长，系统压カ随之增长，最終因强行提升油管而导致油管断裂，保证了安全性；当单向平衡阀7、双向平衡阀17、双向平衡阀27的进油ロ压カ超过一定值时，各平衡阀打开，在对应液压马达的出油ロ产生背压，可提高液压马达转动的平稳性；三个水泵液压马达13、14、15可实现混合工作液、向水箱内补水、向高压泵进水口补水的功能，发电机液压马达11可补充系统的电カ需求，风扇液压马达12可驱动对液压系统进行冷却的风扇，使得系统的功能更为齐全；减压阀19可限制制动油缸36的最大制动カ；溢流阀38可限定油管控制液压系统的压力，系统超压溢流，起安全作用；本实用新型的高压泵液压系统、油管控制液压系统和辅助执行元件液压系统均采用负载敏感变量柱塞泵和负载敏感比例阀，泵的输出压力和流量随反馈回来的负载信号自动调整，如执行元件不工作时，其对应负载敏感比例阀上的滑阀回到中位，泵的流量小，能最大限度的降低功率损耗。
权利要求1.ー种用于径向井作业的液压控制系统，包括油箱、高压泵液压系统、油管控制液压系统、辅助执行元件液压系统，其特征在于高压泵液压系统包括负载敏感变量柱塞泵、单联负载敏感比例阀、高压泵液压马达，负载敏感变量柱塞泵的出油ロ与单联负载敏感比例阀的进油ロ相连，负载敏感变量柱塞泵的负载反馈ロ与单联负载敏感比例阀的负载反馈ロ相连，单联负载敏感比例阀的两工作油ロ Al、BI分别与高压泵液压马达各自对应的进、出油ロ相连； 辅助执行元件液压系统包括负载敏感变量柱塞泵、多联负载敏感比例阀、升降油缸和排管液压马达，负载敏感变量柱塞泵的出油ロ与多联负载敏感比例阀的进油ロ相连，负载敏感变量柱塞泵的负载反馈ロ与多联负载敏感比例阀的负载反馈ロ相连，多联负载敏感比例阀的ー联阀片的两工作油ロ A4、B4通过液压锁分别与升降油缸各自对应的油ロ相连，多联负载敏感比例阀另ー阀片的两工作油ロ A5、B5与排管液压马达各自对应的一油ロ相连； 油管控制液压系统包括负载敏感轴向柱塞变量泵、减压阀、单联负载敏感比例阀、梭阀、至少ー个滚筒液压马达、与各自滚筒液压马达配套的液压制动器、制动油缸，负载敏感变量柱塞泵的出油ロ与单联负载敏感比例阀的进油ロ相连，负载敏感变量柱塞泵的负载反馈ロ与单联负载敏感比例阀的负载反馈ロ相连，减压阀设于两负载反馈ロ之间的油路上，单联负载敏感比例阀的两工作油ロ A2、B2分别与梭阀各自对应的进、回油ロ AlUBll相连，梭阀的两工作油ロ与所有滚筒液压马达各自对应的一油ロ相连，所述梭阀的中位与所有滚筒液压制动器相连；制动油缸通过转阀与辅助执行元件液压系统的负载敏感变量柱塞泵的出油ロ相连。
2.如权利要求I所述的用于径向井作业的液压控制系统，其特征在于所述单联负载敏感比例阀与高压泵液压马达之间还设有单向平衡阀，单向平衡阀的进油ロ与单联负载敏感比例阀的一工作油ロ Al相连，单向平衡阀的回油ロ与单联负载敏感比例阀的另一工作油ロ BI相连，单向平衡阀的工作油ロ与高压泵液压马达的出油ロ相连；所述多联负载敏感比例阀的两工作油ロ A5、B5还通过双向平衡阀与排管液压马达各自对应的一油ロ相连；梭阀的两工作油ロ还通过双向平衡阀与所有滚筒液压马达各自对应的一油ロ相连。
3.如权利要求I或2所述的用于径向井作业的液压控制系统，其特征在于所述所述多联负载敏感比例阀还设有另外五联阀片，五联阀片的两工作油ロ分别与各自对应的发电机液压马达、风扇液压马达及三个水泵液压马达的进、出油ロ相连。
4.如权利要求3所述的用于径向井作业的液压控制系统，其特征在于在油管控制液压系统的负载敏感变量柱塞泵出油ロ与单联负载敏感比例阀进油ロ的连接油路上还设有溢流阀。
专利摘要本实用新型公开了一种用于径向井作业的液压控制系统，包括油箱、高压泵液压系统、油管控制液压系统、辅助执行元件液压系统，在油管控制液压系统内设有减压阀；高压泵液压系统、油管控制液压系统和辅助执行元件液压系统均采用负载敏感变量柱塞泵和负载敏感比例阀，泵的输出压力和流量随反馈回来的负载信号自动调整，本实用新型不仅能最大限度的降低功率损耗，而且安全性好，确保径向井作业的顺利进行。
文档编号F15B11/02GK202597297SQ20122019455
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者成心建, 谢志双, 赵江, 费克林 申请人:泸州长江石油工程机械有限公司