专利名称：水力自动调压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油开采设备技术领域，具体涉及用于油井注水的水力自动调压
装置O
背景技术：
油田采油过程中，为了将原油从地下岩层的缝隙间趋出，往往需要向油井内注水。 而不同的油井内的压力不同，有高有低，因此注水时所要求的注水压力也不尽相同，高压井 需要更高的压力才能实现注水，低压井则不需要过高的压力。对于油井注水的传统做法是 采用高压泵对高压井进行注水，为了使高压泵能对低压井同时进行注水，通常通过阀门节 流，控制流量的方法来进行。为了使水压提高，能实现对更高压力的井注水，往往需要功率 很大的水泵，因此能量消耗很大；同时，采用高压泵向低压井注水的做法，也会造成严重的 能量巨大浪费，而且注水效果也不好，对开采工作中造成诸多不便。针以上技术问题，有技术利用进水自身的压力，采用调压缸、水油能量转换器、电 磁换向阀等来控制注水流，以期实现水力自动调压注水的目的。但该技术通过水油能量转 换器实现利用水压向油路加压，再通过油路压力变换控制桥式插入式阀件实现进出口水路 的变换，这种做法虽然利用了水压自动向油路加压，但存在很大的缺陷一是该专利技术方 案中没有公开完整的控制油路的技术方案，实践中根据此专利的描述无法实现控制油路的 连续循环工作，二是漏失的水和油动力液不但造成浪费，而且会对环境造成污染，三是不能 提供稳连接定的控制油压，导致注水工作的不稳定，四是水介质容易腐蚀管道，影响油路的 工常工作；同时，该技术的调压缸的换向设备和缸筒之间的连接都存在很大的缺陷。
发明内容为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种循环油路控制设备来控制注水 的水路，利用固定压力的一级泵站实现对高压井和低压井同时进行稳定注水，且设备使用 寿命长，换向稳定，精准度高的水力自动调压的注水设备。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是水力自动调压装置，包括注水设备、 液力缸、油路控制设备和PCL控制器，所述液力缸包括由连接体连接的左缸筒和右缸筒，液 力缸内设有两端带有活塞的连杆，活塞、连杆和连接体将左缸筒和右缸筒分隔为A腔、B腔、 C腔、D腔四个工作腔，所述每个工作腔分别设有A 口、B 口、C 口、D 口四个进出水口 ；所述 注水设备包括一级泵站、工作口控制设备、高压井和低压井，所述工作口控制设备包括进水 口，B工作口，C工作口和出水口，所述进水口与一级泵站连接，所述B工作口与所述B腔连 接，所述C工作口与所述C腔连接，所述出水口与所述低压井连接，所述一级泵站通过A腔 输入单向阀和D腔输入单向阀分别与所述A腔与D腔连接，所述A腔与D腔分别通过A腔 输出单向阀和D腔输出单向阀与高压井连接；所述油路控制设备包括工作口开关和先导设 备，所述工作口开关包括四个液控单向阀A、B、C、D，所述先导设备包括与所述PCL控制器连 接的先导电子球阀A和B，所述先导电子球阀A与所述液控单向阀A、D连接，先导电子球阀B与所述液控单向阀B、C连接，所述左缸筒和右缸筒的两端分别设有与所述PCL控制器连接的左接近开关和右接近开关，所述油路控制设备还包括油泵和油箱，所述油泵和PCL控 制器连接，所述油泵和油箱分别和所述先导设备连接，在油泵和先导设备之间设有输油单 向阀。所述先导电子球阀A上设有排油通道A和进油通道A，所述先导电子球阀B上设有 排油通道B和进油通道B。所述输油单向阀和先导设备之间设有蓄能器和压力传变送器，所述压力传变送器 与PCL控制器连接。所述输油单向阀和油泵之间设有溢流阀，所述溢流阀与油箱连接。所述蓄能器通过截油阀与油箱连接。所述左缸筒、右缸筒和所述连接体之间的连接为法兰连接。与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现为由于采用了独立的循环油路控 制设备对注水的水路，使得注水设备在往高、低压井注水的可靠性和稳定性更强，延长了机 器的使用寿命，同时节省了能耗；注水效果更好，且无污染物排放。
图1为本实用新型的结构示意图。图中，1-液力缸，IlA-左缸筒，IlB-右缸筒，12A-左活塞，12B-右活塞，13-连接 体，14A-左接近开关，14B-右接近开头，15-连杆，16A-A腔，16B-B腔，16C-C腔，16D-D腔， 17A-A 口，17B-B 口，17C-C 口，17D-D 口 ；2-注水设备，21A-A 腔输入单向阀，22A-A 腔输出 单向阀，2ID-D腔输入单向阀，22D-D腔输出单向阀，23A-进水口，23B-B工作口，23C-C工作 口，23D-注水口，P-—级泵站，Pl-低压井，P2-高压井；3-油路控制设备，31A-液控单向 阀A，3IB-液控单向阀B，3IC-液控单向阀C，3ID-液控单向阀D，32-油泵，33-输油单向 阀，34-溢流阀，35-蓄能器，36-压力传变送器，37-截油阀，38-油箱，39A-先导电子球阀A， 39B-先导电子球阀B，3IOA-排油通道A，310B-排油通道B，31IA-进油通道A，31IB-进油通 道B。
具体实施方式
参见图1，水力自动调压装置包括注水设备2、液力缸1、油路控制设备3和PCL控 制器。液力缸1包括由连接体13连接的左缸筒IlA和右缸筒11B，液力缸内设有连杆15， 连杆15的两端带有左活塞12A和右活塞12B，活塞和连接体将左缸筒IlA和右缸筒IlB分 隔为A腔、B腔、C腔、D腔四个工作腔，每个工作腔均设有A 口、B 口、C 口、D 口四个进出水 口 ；左缸筒11A、右缸筒IlB和连接体13之间的连接为法兰连接，左缸筒11A、右缸筒IlB两 端分别设有与所述PCL控制器连接的左接近开关14A和右接近开关14B。注水设备包括一级泵站P、工作口控制设备、高压井P2和低压井P1，工作口控制设 备包括进水口 23A，B工作口 23B，C工作口 23B和出水口 23D，进水口 23A与一级泵站P连 接，B工作口 23B与B腔16B连接，C工作口与C腔16C连接，出水口 23D与低压井Pl连接， 一级泵站P通过A腔输入单向阀2IA和D腔输入单向阀2ID分别与A腔16A与D腔16D连 接，A腔16A与D腔16D分别通过A腔输出单向阀22A和D腔输出单向阀22D与高压井P2连接。一级泵站P指油田注水的一级泵站。油路控制设备包括工作口开关和先导设备，工作口开关包括液控单向阀A31A，液控单向阀B31B、液控单向阀C31C、液控单向阀D31D，先导设备包括与PCL控制器连接的先导 电子球阀A39A和先导电子球阀B39B，先导电子球阀A与液控单向阀A、液控单向阀D连接， 先导电子球阀B与液控单向阀B、液控单向阀C连接；先导电子球阀A上设有排油通道A310A 和进油通道A311A，先导电子球阀B上设有排油通道B310B和进油通道B311B。油路控制设 备还包括油泵32和油箱38，油泵32和PCL控制器连接，油泵32和油箱38分别和所述先 导设备的先导电子球阀A和先导电子球阀B连接，在油泵和先导设备之间设有输油单向阀 33，输油单向阀33和先导设备之间设有蓄能器35和压力传变送器36，压力传变送器36与 PCL控制器连接，输油单向阀33和油泵之间设有溢流阀34，溢流阀34与油箱38连接，蓄能 器35通过截油阀37与油箱38连接。油箱38上也可设置过滤器，液位计、空气滤清器、温 度传感器和加热器。温度传感器与通过PCL器和加热器相连。PLC控制器优选为单片机。本实用新型水力自动调压装置工作时油泵从油箱中抽油，通过输油单向阀将油 泵向先导设备的先导电子球阀，如果油路中油压过高，油可以从设在油泵和输油单向阀之 间的溢流阀溢出并流回油箱；经过输油单向阀的油在油压过高时，无法回流入油箱，因此在 输油单向阀和先导电子球阀之间设有蓄能器，用来蓄积多余的油路能量，油路中油压过大 时，蓄能器和先导电子球阀之间的压力传变送器将这个高油压值传给PCL控制器，PCL控制 器接到油压过高的信号后，发出指令关闭油泵，此时，蓄能器向油路提供油压，等压力小于 工作压力时，压力传变送器再次向PCL控制器传递压力过低的信息以启动油泵继续向油路 泵油。两个先导电子球阀处于不同的工作状态，当一个先电子球阀的进油通道与进油管 连通，其出油口与相应的液控单向阀连通，而它的排油通道处于封闭状态；此时另外一个先 导电子球阀的排油通道与相应的液控单向阀和油箱连通，将油路中的油排入油箱中。在PCL 控制器的控制下，两个电子球阀的工作状态不能停地切换，实现两个先导电子球阀进油通 道和排油通道的交替接通与封闭。当先导电子球阀A的进油通道A接通时，液控单向阀A和液控单向阀D在油路压 力的作用下关闭，此时，先导电子球阀B的排油通道B与液控单向阀B、液控单向阀C所处的 油路接通，液控单向阀B、液控单向阀C所处的油路中的油通过先导电子球阀B的排油通道 B排向油箱，使液控单向阀B、液控单向阀C所受油路的油压消失，则液控单向阀B和液控单 向阀C打开。此时，一级泵站P将水泵入工作口控制设备的进水口 23A，水经过液控单向阀 C流向液力缸的C腔，此时C腔为来水腔，而B腔通过液控单向阀B与低压井Pl连通，此时 B腔为低压腔，A腔、D腔与一级泵站P —直处于连通状态，此时活塞受到的C腔和A腔的压 力之和大于活塞受到来自D腔和B腔的压力，活塞即向右移动，随着活塞的移动，D腔的压力 增大，通常一级泵站供的泵水压力15-20MPa，D腔的压力通常会增大到泵水压力1_1· 5倍， 当这个压力大于高压井P2的压力时，D腔的水就会通过输出单向阀22D注入高压井P2，此 时B腔为低压腔，其水压一般为泵水压力的0-0. 5倍，B腔的水则注入低压井Pl，当右活塞 接近到D腔的端部，到达D腔端部所设的接近开关14B时，接近开关14B将感应到的信号发 送给PCL控制器，PCL控制器立即向先导设备的先导电子球阀发出导向指令，两个电子球阀 随即切换工作状态，其排油通道和进油通道的开闭状态立即切换，使液控单向阀B、C在油路压力的作用下关闭，使液控单向阀A、D开启，则此时B腔通过开启的液控单向阀A与一级泵站连通，则B腔成为来水腔，C腔通过开启的液控单向阀D与低压井Pl连通，则C腔变为 低压腔，此时活塞即向反向移动，A腔的水压力升高，A腔的水压大于高压井的压力时，A腔 的水通过输出单向阀22A注入高压井，同时C腔的水进入低压井P1，当左活塞移至A腔的端 部，A腔端部的接近开关14A感应到左活塞时，接近开关24将感应到的信号发送给PCL控 制器，PCL控制器立即向先导设备的先导电子球阀发出导向指令，两个电子球阀随即再次切 换工作状态，活塞便再向反向移动，如此反复实现对高压井P2和低压井Pl同时注水。
权利要求水力自动调压装置，包括注水设备、液力缸、油路控制设备和PCL控制器，所述液力缸包括由连接体连接的左缸筒和右缸筒，液力缸内设有两端带有活塞的连杆，活塞、连杆和连接体将左缸筒和右缸筒分隔为A腔、B腔、C腔、D腔四个工作腔，所述每个工作腔分别设有A口、B口、C口、D口四个进出水口；所述注水设备包括一级泵站、工作口控制设备、高压井和低压井，所述工作口控制设备包括进水口，B工作口，C工作口和出水口，所述进水口与一级泵站连接，所述B工作口与所述B腔连接，所述C工作口与所述C腔连接，所述出水口与所述低压井连接，所述一级泵站通过A腔输入单向阀和D腔输入单向阀分别与所述A腔与D腔连接，所述A腔与D腔分别通过A腔输出单向阀和D腔输出单向阀与高压井连接；所述油路控制设备包括工作口开关和先导设备，所述工作口开关包括四个液控单向阀A、B、C、D，所述先导设备包括与所述PCL控制器连接的先导电子球阀A和B，所述先导电子球阀A与所述液控单向阀A、D连接，先导电子球阀B与所述液控单向阀B、C连接，其特征在于，所述左缸筒和右缸筒的两端分别设有与所述PCL控制器连接的左接近开关和右接近开关，所述油路控制设备还包括油泵和油箱，所述油泵和PCL控制器连接，所述油泵和油箱分别和所述先导设备连接，在油泵和先导设备之间设有输油单向阀。
2.根据权利要求1所述的水力自动调压装置，其特征在于所述先导电子球阀A上设 有排油通道A和进油通道A，所述先导电子球阀B上设有排油通道B和进油通道B。
3.根据权利要求1所述的水力自动调压装置，其特征在于所述输油单向阀和先导设 备之间设有蓄能器和压力传变送器，所述压力传变送器与PCL控制器连接。
4.根据权利要求1所述的水力自动调压装置，其特征在于所述输油单向阀和油泵之 间设有溢流阀，所述溢流阀与油箱连接。
5.根据权利要求3所述的水力自动调压装置，其特征在于所述蓄能器通过截油阀与 油箱连接。
6.根据权利要求1所述的水力自动调压装置，其特征在于所述左缸筒、右缸筒和所述 连接体之间的连接为法兰连接。
专利摘要本实用新型属于石油开采设备技术领域，具体涉及用于油井注水的水力自动调压装置。包括注水设备、液力缸、油路控制设备和PCL控制器，所述注水设备通过油路控制设备与液力缸和油井连接，液力缸的换向设备通过向PCL控制器发出信号控制油路控制设备的先导设备，再由油路控制设备的先导设备实现液力缸的换向，所述油路控制系统的压力油通过油泵稳定提供，并形成一个循环回路，使压力油能够循环使用。本实用新型的有益效果表现为由于采用了独立的循环油路控制设备对注水的水路，使得注水设备在往高、低压井注水的可靠性和稳定性更强，延长了机器的使用寿命，同时节省了能耗；注水效果更好，且无污染物排放。
文档编号E21B43/20GK201588618SQ20092027811
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者崔自力, 郭耀林 申请人:安东石油技术(集团)有限公司