专利名称：一种井口液压信号发生装置及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号发生装置及其操作方法，特别是关于一种可以为井下液压控 制工具提供液压动力和控制信号，配合井下液压解码器实现井下工具多种工作状态的井口 液压信号发生装置及其操作方法。
背景技术：
智能完井技术通过获取井下产层参数，可以在地面控制井下多个油气层的生产。 目前主要采用地面液压动力通过液压管线，将地面动力传至井下，实现对井下执行机构，如 滑套的控制。如果只对油气层进行开关控制，则可以通过地面打压驱动井下滑套动作实现 油气层开关，也可以通过油管作业或采用钢丝绳作业对目的层进行开关。但要对井下目的 层的开启度进行控制，仅靠简单的地面打压就比较困难；采用常规的生产调整措施如油管 /钢丝作业就更不方便，可能需要停产作业，影响正常的生产。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以在地面实现多个稳定的压力信号， 并向井下传递，使井下液压解码器能够根据地面压力信号和管线序列实现对井下目的层控 制的井口液压信号发生装置及其操作方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种井口液压信号发生装置，其特 征在于它包括液压油源、若干动力装置、若干溢流阀组和若干压力测试系统；所述液压油 源包括油箱，所述油箱的侧壁上设置有连接监控计算机的温度传感器和液位传感器；所述 油箱内设置有一带有液压油过滤器的输油管线，所述输油管线的另一端连接各所述动力装 置；每一所述动力装置包括通过变频电机驱动的液压泵，所述液压泵的输入端连接所述输 油管线，所述液压泵的输出端连接液压信号管线，所述液压信号管线上依次设置有单向阀、 管线滤油器和管线截止阀；每一溢流阀组包括一溢流管线，所述溢流管线连接在对应的所 述动力装置中，所述单向阀与所述管线滤油器之间的所述液压信号管线上；所述溢流管线 的输出端并联连接二位二通电磁换向阀和先导式溢流阀，所述先导式溢流阀的输出端连接 H型二位四通电磁换向阀，所述二位四通电磁换向阀的输出端并联连接两个溢流阀；每一 所述压力测试系统包括并联设置在所述液压信号管线与所述溢流管线连接处的管路压力 表和管路压力传感器，所述管路压力传感器的输出端连接监控计算机。所述动力装置、溢流阀组和压力测试系统均为三个。一种上述井口液压信号发生装置的操作方法，其包括以下步骤1)开启变频电 机，驱动液压泵工作，油箱中的液压油经过输油管线上的液压油过滤器过滤后流入液压泵， 经液压泵后流入液压信号管线；幻液压信号管线中的液压油通过溢流阀组的压力设置和 油路控制，依次经过管线滤油器和管线截止阀流入井底，提供三种液压信号0压力信号、 门槛压力信号和高压信号。所述步骤幻中，溢流阀组的调节方法为设定其中一溢流阀的压力为门槛压力，设定另一溢流阀的压力为大于门槛压力的高压值，设定先导式溢流阀的压力为大于溢流阀 高压值的压力值；①0压力的启动断开二位二通电磁换向阀，接通先导式溢流阀的先导 阀，液压油经先导式溢流阀的先导阀流向二位四通电磁换向阀的中位H型流道，液压油流 回油箱，先导式溢流阀的先导阀压力稳定后，会自动打开先导式溢流阀的主阀，液压油由先 导式溢流阀的主阀流回油箱，系统压力为0 ；②门槛压力的启动断开二位二通电磁换向 阀，接通先导式溢流阀的先导阀，将二位四通电磁换向阀左边通电，先导式溢流阀的先导阀 控制液压油经二位四通电磁换向阀左位流向压力设定为门槛压力的溢流阀，当压力达到门 槛压力时，该溢流阀打开，液压油流回油箱；先导式溢流阀的先导阀压力稳定后，会自动打 开先导式溢流阀的主阀，液压油由先导式溢流阀的主阀流回油箱，系统压力保持为该溢流 阀设定的门槛压力；③高压的启动断开二位二通电磁换向阀，接通先导式溢流阀的先导 阀，将二位四通电磁换向阀右边通电，先导式溢流阀的先导阀控制液压油经二位四通电磁 换向阀的右位流向压力设定为高压压力的溢流阀，当管线压力等于该溢流阀设定的高压压 力时，该溢流阀打开，液压油流回油箱；先导式溢流阀的先导阀压力稳定后，会自动打开先 导式溢流阀的主阀，液压油由先导式溢流阀的主阀流回油箱，系统压力保持为该溢流阀设 定的高压。在紧急泄压时，接通二位二通阀，断开先导式溢流阀，液压油流经二位二通阀左 端，直接流回油箱，系统压力为0，实现泄压。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于设置有液压油源， 通过液压油源可以为本发明装置提供清洁液压油。2、本发明由于设置有动力装置，通过动 力装置可以为本发明装置提供动力。3、本发明由于设置有溢流阀组，并将溢流阀组中的一 个溢流阀设定为门槛压力，当低于门槛压力时，井下系统将这个压力认定为无效信号或者 为杂散信号，对井下系统不起作用；当高于或等于门槛压力时，井下系统将这个压力认定为 有效信号，有效信号包括门槛压力信号，以及高于门槛压力信号的高压信号，因此，本发明 可以通过溢流阀组向井下提供三个标准的压力信号0压力信号、门槛压力信号和高压信 号。4、本发明由于将液压泵通过变频电机驱动，因此，可以通过调节变频电机的转速，实现 液压泵排量的调节。5、本发明由于在液压信号管线上设置单向阀，通过单向阀可以使液压 油只能流出液压泵，因此，可以保护液压泵免受回流冲击。6、本发明由于在液压信号管线上 设置有管线滤油器和管线截止阀，因此，通过管线滤油器过滤液压油，可以向井底提供清洁 液压油；通过截止阀可以在必要时关断油路。本发明结构设置操作方便，可以为井下液压控 制工具提供多个稳定液压动力和控制信号，因此，可广泛用于井下工具状态的控制。
图1是本发明装置示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明包括液压油源1、动力装置2、溢流阀组3和压力测试系统4。液压油源1包括油箱11，油箱11的侧壁上设置有温度传感器12和液位传感器13， 温度传感器12和液位传感器13的输出端连接监控计算机(图中未示出)。油箱11内设置有一带有液压油过滤器14的输油管线15，输油管线15的另一端连接动力装置2。通过液 压油源1可以为本发明装置提供清洁液压油。动力装置2包括通过变频电机21驱动的液压泵22，液压泵22的输入端连接输油 管线15，液压泵22的输出端连接液压信号管线23，液压信号管线23上依次设置有单向阀 对、管线滤油器25和管线截止阀26。通过动力装置2可以为本发明装置提供动力。溢流阀组3包括连接在动力装置2中的液压信号管线23上，单向阀M和管线滤 油器25之间的溢流管线31，溢流管线31的输出端并联连接二位二通电磁换向阀32和先导 式溢流阀33，先导式溢流阀33的输出端连接H型二位四通电磁换向阀34，二位四通电磁换 向阀；34的输出端并联连接溢流阀35和溢流阀36。通过溢流阀组3可以向井下提供三个标 准的压力信号0压力信号、门槛压力信号和高压信号。压力测试系统4包括并联设置在液压信号管线23与溢流管线31连接处的管路 压力表41和管路压力传感器42，管路压力传感器42的输出端连接监控计算机(图中未示 出)。上述实施例中，根据实际需要，输油管线15的输出端可以并联连接若干动力装置 2，每一动力装置2上均并联设置有溢流阀组3和压力测试系统4。本实施例的示意图示出 的动力装置2、溢流阀组3和压力测试系统4分别为三个，仅以此为例，但不限于此。如图1所示，以其中一个动力装置2、溢流阀组3和压力测试系统4为例，本发明装 置的操作方法包括以下步骤。1)开启变频电机21，变频电机21驱动液压泵22工作，油箱11中的液压油经过输 油管线15上的液压油过滤器14过滤后流入液压泵22，经过液压泵22后的液压油流入液压 信号管线23。在此过程中，可以通过调节变频电机21的转速，实现液压泵22排量的调节； 通过液压信号管线23上的单向阀M，使液压油只能流出液压泵22，以保护液压泵22免受 回流冲击。2)通过溢流阀组3设置的压力值，液压泵22开启之后，就会产生满足选定压力的 液压信号，通过液压信号管线23，依次经过管线滤油器25和管线截止阀沈流入井底，提供 液压信号，液压信号包括0压力信号、门槛压力信号和高压信号。溢流阀组3压力值的设置方法为设定溢流阀35的压力为门槛压力，设定溢流阀 36的压力为大于门槛压力的高压值，设定先导式溢流阀33的压力为大于溢流阀36高压值 的压力值。①0压力的启动断开二位二通电磁换向阀32，接通先导式溢流阀33的先导阀，液压油经先导式溢 流阀33的先导阀流向二位四通电磁换向阀34，由于采用H型机能的二位四通电磁换向阀 ；34，先导式溢流阀33的先导阀控制液压油经二位四通电磁换向阀34的中位H型流道，液压 油流回油箱，先导式溢流阀33的先导阀压力稳定后，会自动打开先导式溢流阀33的主阀， 液压油由先导式溢流阀33的主阀流回油箱，系统压力为0。②门槛压力的启动断开二位二通电磁换向阀32，接通先导式溢流阀33的先导阀，将二位四通电磁换 向阀34左边通电，先导式溢流阀33的先导阀控制液压油经二位四通电磁换向阀34左位流 向溢流阀35，当管线压力等于溢流阀35设定的门槛压力时，溢流阀35打开，液压油流回油箱。先导式溢流阀33的先导阀压力稳定后，会自动打开先导式溢流阀33的主阀，液压油由 先导式溢流阀33的主阀流回油箱，系统压力保持为溢流阀35设定的门槛压力。系统压力 可由压力测试系统4中的管路压力表41观察到，也可以由压力测试系统4中的管路压力传 感器42传送到监控计算机上。③高压的启动断开二位二通电磁换向阀32，接通先导式溢流阀33的先导阀，将二位四通电磁换 向阀34右边通电，先导式溢流阀33的先导阀控制液压油经二位四通电磁换向阀34的右位 流向溢流阀36，当管线压力等于溢流阀36设定的高压压力时，溢流阀36打开，液压油流回 油箱。先导式溢流阀33的先导阀压力稳定后，会自动打开先导式溢流阀33的主阀，液压油 由先导式溢流阀33的主阀流回油箱，系统压力保持为溢流阀36设定的高压。系统压力可 由压力测试系统4中的管路压力表41观察到，也可以由压力测试系统4中的管路压力传感 器42传送到监控计算机上。上述实施例中，在紧急泄压时，可以接通二位二通阀32，断开先导式溢流阀33，液 压油流经二位二通阀32左端，直接流回油箱，系统压力为0，实现泄压。上述实施例中，在系统断电时，二位二通电磁换向阀32断开，二位四通电磁换向 阀34回到中位，液压油经先导式溢流阀33的先导阀控制液压油经二位四通电磁换向阀34 的中位H型流道，液压油流回油箱，先导式溢流阀33的先导阀压力稳定后，会自动打开先导 式溢流阀33的主阀，液压油由先导式溢流阀33的主阀流回油箱，系统压力为0，系统泄压。本发明装置中的输油管线15的输出端可以并联连接若干动力装置2，每一动力装 置2上均并联设置有溢流阀组3和压力测试系统4，而由动力装置2、溢流阀组3和压力测 试系统4组成的每一管线的作用机理一样，因此，可以将各溢流阀组3中的其中一溢流阀的 压力设定为统一的门槛压力，另一个溢流阀的压力设定为统一的高压，将各先导式溢流阀 本身的压力设定为高于溢流阀的高压压力。由此在任意一条管线上可以实现门槛压力、高 压信号及泄压状态的0压力信号，结合井下液压解码器，实现相应的机构操控。本发明装置在地面提供井下执行原件的动力，同时提供井下位置控制的液压信 号。信号由无效信号和有效信号组成。本发明设置一个门槛压力，当低于门槛压力时，井下 系统将这个压力认定为无效信号或者为杂散信号，对井下系统不起作用；当高于等于门槛 压力时，井下系统将这个压力认定为有效信号，有效信号包括门槛压力信号，以及高于门槛 压力信号的高压信号。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所 变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的 保护范围之外。
权利要求
1.一种井口液压信号发生装置，其特征在于它包括液压油源、若干动力装置、若干溢 流阀组和若干压力测试系统；所述液压油源包括油箱，所述油箱的侧壁上设置有连接监控计算机的温度传感器和液 位传感器；所述油箱内设置有一带有液压油过滤器的输油管线，所述输油管线的另一端连 接各所述动力装置；每一所述动力装置包括通过变频电机驱动的液压泵，所述液压泵的输入端连接所述输 油管线，所述液压泵的输出端连接液压信号管线，所述液压信号管线上依次设置有单向阀、 管线滤油器和管线截止阀；每一溢流阀组包括一溢流管线，所述溢流管线连接在对应的所述动力装置中，所述单 向阀与所述管线滤油器之间的所述液压信号管线上；所述溢流管线的输出端并联连接二位 二通电磁换向阀和先导式溢流阀，所述先导式溢流阀的输出端连接H型二位四通电磁换向 阀，所述二位四通电磁换向阀的输出端并联连接两个溢流阀；每一所述压力测试系统包括并联设置在所述液压信号管线与所述溢流管线连接处的 管路压力表和管路压力传感器，所述管路压力传感器的输出端连接监控计算机。
2.如权利要求1所述的一种井口液压信号发生装置，其特征在于所述动力装置、溢流 阀组和压力测试系统均为三个。
3.—种如权利要求1或2所述井口液压信号发生装置的操作方法，其包括以下步骤1)开启变频电机，驱动液压泵工作，油箱中的液压油经过输油管线上的液压油过滤器 过滤后流入液压泵，经液压泵后流入液压信号管线；2)液压信号管线中的液压油通过溢流阀组的压力设置和油路控制，依次经过管线滤油 器和管线截止阀流入井底，提供三种液压信号0压力信号、门槛压力信号和高压信号。
4.如权利要求3所述的一种井口液压信号发生装置的操作方法，其特征在于所述步 骤2)中，溢流阀组的调节方法为设定其中一溢流阀的压力为门槛压力，设定另一溢流阀 的压力为大于门槛压力的高压值，设定先导式溢流阀的压力为大于溢流阀高压值的压力 值；①0压力的启动断开二位二通电磁换向阀，接通先导式溢流阀的先导阀，液压油经先导式溢流阀的先 导阀流向二位四通电磁换向阀的中位H型流道，液压油流回油箱，先导式溢流阀的先导阀 压力稳定后，会自动打开先导式溢流阀的主阀，液压油由先导式溢流阀的主阀流回油箱，系 统压力为0;②门槛压力的启动断开二位二通电磁换向阀，接通先导式溢流阀的先导阀，将二位四通电磁换向阀左边 通电，先导式溢流阀的先导阀控制液压油经二位四通电磁换向阀左位流向压力设定为门槛 压力的溢流阀，当压力达到门槛压力时，该溢流阀打开，液压油流回油箱；先导式溢流阀的 先导阀压力稳定后，会自动打开先导式溢流阀的主阀，液压油由先导式溢流阀的主阀流回 油箱，系统压力保持为该溢流阀设定的门槛压力；③高压的启动断开二位二通电磁换向阀，接通先导式溢流阀的先导阀，将二位四通电磁换向阀右边 通电，先导式溢流阀的先导阀控制液压油经二位四通电磁换向阀的右位流向压力设定为高压压力的溢流阀，当管线压力等于该溢流阀设定的高压压力时，该溢流阀打开，液压油流回 油箱；先导式溢流阀的先导阀压力稳定后，会自动打开先导式溢流阀的主阀，液压油由先导 式溢流阀的主阀流回油箱，系统压力保持为该溢流阀设定的高压。
5.如权利要求3或4所述的一种井口液压信号发生装置的操作方法，其特征在于在 紧急泄压时，接通二位二通阀，断开先导式溢流阀，液压油流经二位二通阀左端，直接流回 油箱，系统压力为0，实现泄压。
全文摘要
本发明涉及一种井口液压信号发生装置及其操作方法，其特征在于它包括液压油源、动力装置、溢流阀组和压力测试系统；液压油源包括油箱，油箱的侧壁上设置有温度传感器和液位传感器；油箱内设置有一带有液压油过滤器的输油管线，输油管线的另一端连接各动力装置；动力装置包括通过变频电机驱动的液压泵，液压泵的输入端连接输油管线，液压泵的输出端连接液压信号管线，液压信号管线上依次设置有单向阀、管线滤油器和管线截止阀；溢流阀组包括溢流管线，溢流管线连接在对应的单向阀与管线滤油器之间的液压信号管线上；溢流管线的输出端并联连接二位二通电磁换向阀和先导式溢流阀，先导式溢流阀的输出端连接H型二位四通电磁换向阀，二位四通电磁换向阀的输出端并联连接两个溢流阀。
文档编号E21B47/12GK102094627SQ20101061421
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者何世明, 何东升, 周建良, 盛磊祥, 蒋世全, 许亮斌, 陈红新 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油研究中心