一种电液集成式多路高压混合流体控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及井下石油测量领域，特别是涉及一种应用于推靠器上便于安装和拆卸的电液集成式多路高压混合流体控制装置。


背景技术：

2.随着石油行业的发展，石油开采勘探技术也不断更新，地层取样仪器一直是石油勘探领域中勘探设备的一个重要组成部分，其用于测量当前钻井的各种数据，如倾斜度、油质、地下油量等。而地层取样仪器一般安装在能够随时在井下指定位置支撑停留的推靠器上。
3.在对井下液体进行取样时，需要通过推靠器上安装的取样装置实现，现有推靠器一般安装一至数个取样装置，每个取样装置至少具备独立工作的能力，以获取指定位置处的样品并保存。
4.由于推靠器本身的体积有限，不但需要安装控制系统、推靠臂、测量设备，还需要设置不同的油路、线缆管路及样品管路等，因此现有推靠器本身的长度和体积都较大，而且在使用时，往往多个推靠器串联使用，长度和体积都会影响其在井下的控制难度。
5.此外，现有采样装置上的电路控制系统往往采用空气腔的方式进行安装和布线，这需要增加推靠器的壁厚来增大井下承压能力，这又会影响整个推靠器的体积。
6.布局上需要尽量简化且功能完善，同时要满足井下高压高温的环境要求，所以需要一种能够控制多个样品装置通断且功能集中的控制结构。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种推靠器上使用的，能够对采样装置的采样过程实现独立控制且方便安装和拆卸的电液集成式多路高压混合流体控制装置。同时该控制装置通过内部油路控制，可使内部通道和空腔充满液压油，使内外压力保持一致，降低壁厚。
8.具体地，本实用新型提供一种电液集成式多路高压混合流体控制装置，包括：
9.阀座本体，为块状体，包括与推靠器外表面弧度一致的固定面，和与推靠器内部接口插接的插接面，固定面和插接面相对布置，在内部设置有供液压油进出的进油管路和排油管路；
10.多芯插座安装孔，垂直贯穿固定面和插接面，在固定面一端通过封闭盖密封封闭，在插接面一端密封安装有凸出的多芯插座，在多芯插座和封闭盖之间形成有电路控制腔；
11.液控阀安装孔，设置在多芯插座安装孔的一侧，包括多个并排由固定面向插接面方向延伸的凹槽，在每个凹槽内分别安装有一个液控阀，每个液控阀分别与进油管路和排油管路连接；
12.电磁阀安装孔，设置有两个且位于阀座本体上与液控阀相对一端的端部，在每个电磁阀安装孔内分别安装有一个电磁阀；
13.承压插孔，设置在电磁阀安装孔的一侧，安装有两端分别与电磁阀和多芯插座连
接的承压插针；
14.采样管路，设置在阀座本体内部并与推靠器内各样品通道连通，包括多条相互独立的采样子管，各采样子管的出口分别位于插接面上多芯插座的一侧，且各出口处分别安装有与推靠器内部样品通道连接的密封接头，每条采样子管的通断分别受一个液控阀的控制；
15.密封盖，密封安装在阀座本体设置电磁阀安装孔的一端，在电磁阀端部之间形成一个容纳线缆和液压油的电磁阀密封腔。
16.本实用新型中的推靠器不需要再分别设置控制各管路工作的控制模块，只需要布置好相应的管路，然后与阀体本体连接，既可以减少整个推靠器的体积，同时又能够集中管理各管线，同时各控制器件都布置在阀体本体上，即使出现故障，也可仅将阀体本体拆下进行维护，大大降低了维护负担。
附图说明
17.图1是本实用新型一个实施方式的阀座本体固定面示意图；
18.图2是本实用新型一个实施方式的阀座本体插接面的示意图；
19.图3是图1的a-a剖视图；
20.图4是本实用新型一个实施方式中推靠器上设置安装阀座本体的基槽结构示意图；
21.图5是本实用新型一个实施方式中阀座本体扣装在推靠器上后的径向剖视图；
22.图6是本实用新型一个实施方式的电磁阀安装示意图；
23.图7是本实用新型一个实施方式的压盖结构示意图；
24.图8是本实用新型一个实施方式的多芯插头结构示意图；
25.图9是图8沿轴心线的剖视图。
具体实施方式
26.以下通过具体实施例和附图对本方案的具体结构和实施过程进行详细说明。
27.如图1、2、3所示，在本发明的一个实施方式中，公开一种电液集成式多路高压混合流体控制装置，其包括一个阀座本体1，以及在阀座本体上设置的多芯插座安装孔2、液控阀安装孔3、电磁阀安装孔4、承压插孔5、采样管路6和密封盖7。
28.该阀座本体1作为一个管线集成控制模块，可作为控制中枢直接插装在推靠器的主基体上，与推靠器形成一个整体，然后对推靠器上的采样工作进行控制。阀座本体1自身根据安装的器件多少形状可设置成块状体，本实施方式中的阀体本体1包括与推靠器外表面弧度一致的固定面(外表面)11，和与推靠器内部接口插接的插接面(内表面)12，固定面11和插接面12相对布置且通过两侧边相互连接，固定面11的两侧边设置有延伸至两者连接处外部的角缘111，即固定面11的弧度大于插接面12的弧度，固定面11与插接面12的侧边通过一个平面连接，形成角缘111；插接面12为半环形圆筒状，中部设置有底部为平面的安装槽121，安装槽121处用于安装各种与推靠器上接口插接的插接口；由固定面11和插接面12形成的长度方向的两端为垂直平面，在阀座本体1的内部设置有供液压油进出的进油管路13和排油管路14，进油管路13和排油管路14在下述电磁阀的控制下驱动液控阀动作。
29.如图4、5所示，图4为推靠器上设置安装阀座本体的基槽结构示意图，图5为阀座本体扣装在推靠器上后的径向剖视图。在推靠器8上设置有与阀座本体1形状对应的基槽81，阀座本体1通过插接面12扣装在基槽81内，其上的进油管路13、排油管路14、多芯插座22、各采样子管分别并与推靠器8内的电路、油路和采样管路接口分别连通；扣装后的固定面11形成为推靠器8外表面的一部分。
30.该多芯插座安装孔2设置在阀座本体1的中部且垂直贯穿固定面11和插接面12，在固定面11一侧通过封闭盖21密封封闭，在插接面12一侧密封安装有凸出的多芯插座22，在多芯插座22和封闭盖21之间形成有电路控制腔23，电路控制腔23作为连接线缆和液压油的存放空间；多芯插座22位于电路控制腔23内的一端通过线缆依次与下述的承压插针、电磁阀连接。
31.该液控阀安装孔3设置在多芯插座安装孔2的一侧，包括四个并排由固定面11向插接面12方向延伸的凹槽，四个凹槽与多芯插座安装孔2排列在一条线上，在每个凹槽内分别安装有一个液控阀31，每个液控阀31的油腔分别与进油管路13和排油管路14连接，并在电磁阀的控制下实现通断控制。此外这里虽然限定为四个液控阀31，但还可以根据具体控制的样品通道数量进行调整，如需要三次采样时，可设置三条样品通道，六个液控阀。
32.如图6所示，该电磁阀安装孔4设置有两个，且位于阀座本体1上远离液控阀41一端的端部，两个电磁阀安装孔4垂直于该端面设置，在每个电磁阀安装孔4内分别安装有一个电磁阀41，每个电磁阀41分别与阀座本体1内的进油管路13和排油管路14连通，每个电磁阀41位于电磁阀安装孔4开口的一端通过线缆与下述承压插针连接。
33.该承压插孔5与电磁阀安装孔4设置在同一端面上，承压插孔5的数量与需要接线的数量对应，本实施方式中设置有三个承压插孔5，且每个承压插孔5内安装有一个两端分别与电磁阀41和多芯插座22连接的承压插针51。
34.该采样管路6设置在阀座本体1内部并与推靠器上各样品通道连通，形成一个能够控制各样品通道通断的控制点，其包括多条相互独立的采样子管61，各采样子管61的出口分别位于插接面12上多芯插座22的一侧，且各出口处分别安装有与推靠器内部样品通道插接的密封接头62，每条采样子管61的通断分别受一个液控阀31的控制。
35.该密封盖7密封安装在阀座本体1设置电磁阀安装孔4的一端，对该端实现密封封闭，以在阀座本体1的端部形成一个容纳线缆和液压油的电磁阀密封腔71。
36.本实施方式的工作过程如下：先将阀座本体1上的各个部件安装好，然后将阀座本体1安装在推靠器上设置的安装槽内，再利用螺栓与推靠器固定为一体，固定后的阀座本体1的固定面11与推靠器的外表面形成一体，而插接面12上的各接口也分别与推靠器上的各管路连通，使阀座本体1与推靠器形成一个整体。
37.多芯插座22与推靠器上的控制线路连通后，接收相应的采样信号，然后将采样信号通过承压插针51传递至电磁阀41处，两个电磁阀41通过对进油管路13和排油管路14内液压油的进出控制，驱动相应的液控阀31动作，使相应的液控阀31对采样管路6进行通断控制，从而使推靠器内指定的样品管路实现井下液体采样，在采样完毕后再利用液控阀31对该样品管路6进行关断。本实施方式一次可以控制两条样品管路的采样，达到一次下井，两次采样的目的。
38.本实施方式中，推靠器不需要再分别设置控制各管路工作的控制模块，只需要布
置好相应的管路，然后与阀体本体连接，既可以减少整个推靠器的体积，同时又能够集中管理各管线，同时各控制器件都布置在阀体本体上，即使出现故障，也可仅将阀体本体拆下进行维护，大大降低了维护负担。
39.如图7所示，在本实用新型的一个实施方式中，在电磁阀密封腔71内安装有限制电磁阀41脱离电磁阀安装孔的压盖72，压盖72为圆形薄片，通过螺栓与阀座本体1固定，在压盖72与两个电磁阀41相对的位置设置有供电磁阀41的接线引出的条形槽721，压盖72与承压插针51对应的位置设置有供电磁阀41的接线穿过后与承压插针71连接的接线孔722。压盖72可以将直接插装的电磁阀41和承压插针51固定在相应的安装孔中，同时不影响各自的接线。本实施方式中，承压插针51设置有三根，相应的承压插孔5也设置有三个，每个承压插孔5分别同时连通电磁阀密封腔71和电路控制腔23，其中两根承压插针51分别与两个电磁阀41连接，剩下一根任意连接其中一个电磁阀41。
40.在本实用新型的一个实施方式中，具体的多芯插座22包括相互固定的控制电路板221，上插座222和下插头223，下插头223位于多芯插座安装孔2靠近插接面12的一端，控制电路板221位于电路控制腔23内，控制电路板221通过线缆分别与三根承压插针51的输出端连接。
41.如图8、9所示，其中.控制电路板221的直径大于多芯插座安装孔2的直径，在多芯插座安装孔2位于插接面12的一端设置有直径大于多芯插座安装孔2直径的环形支座24，下插头223上设置有与环形支座24对应凸出的限位环2231；控制电路板221、上插座222和下插头223通过贯穿三者的螺栓25固定在多芯插座安装孔2中，此过程中，控制电路板221由电路控制腔23一侧卡在多芯插座安装孔2的一端，而下插头223利用限位环2231卡在多芯插座安装孔2的另一端，从而将整个多芯插座22固定在多芯插孔安装孔2中。
42.上插座222一端与控制电路板221形成插接配合，另一端与下插头223形成插接配合，下插头223的未插接端设置有多根插针，在阀座本体1与推靠器插装后，与推靠器上的控制接口插接。采用三部活动连接的结构，可以方便整个多芯插座22的安装，同时能够在不增加复杂连接结构的情况下，通过一根螺栓25完成固定，既方便安装又方便后期维护。
43.位于固定面11上的多芯插座安装孔2的开口，通过一个带外螺栓的密封盖21进行封闭，从而在密封盖21与电路控制板221之间形成一个可供线路摆放、穿过，同时充满液压油的电路控制腔23；电路控制腔23与电磁阀密封腔71连通，两者内部的液压油可相互流动，或是由一个供油管路进行供油。在前述各实施方式中，通过对电路控制腔23和电磁阀密封腔71内充装液压油，可以防止内部有空气，进而提高两个腔体对外部井下液体的抗压能力，此结构下可降低整个阀座本体1的壁厚，同时增大相应管线的直径，使推靠器在外直径不变的情况下，内部管道的穿线能力和供油能力得到增强。
44.进一步的，在控制电路板221朝向下插头223的一面，设置有凸出表面的凸键2211，在电路控制腔23内壁上设置有与凸键2211对应的凹槽231，固定后的控制电路板221上的凸键2211卡入凹槽231内。该结构可以方便上插座222和下插头223的对接安装，同时防止安装后的多芯插座22水平转动。
45.在本实用新型的一个实施方式中，每个液控阀31分别包括安装在液控阀安装孔3的凹槽底部的滑动活塞311，位于凹槽中部的隔离活塞312，垂直安装在滑动活塞311圆心处且贯穿隔离活塞312的金属密封销313，套在金属密封销313杆身上的弹簧314，安装在凹槽
开口处的流体密封堵315，和封闭凹槽开口的锁环316；
46.在滑动活塞311与凹槽的底部之间设置有与进油管路13连通的阻断腔317，在隔离活塞312与流体密封堵315之间，以及流体密封堵315内部，及液体密封堵315与隔离活塞312之间设置有相互连通且分别与推靠器上对应采样通道连通的控制通道(控制通道相当于是采样子管的一部分，以下说明中，以控制通道代替采样子管)61，流体密封堵315上控制管道61与隔离活塞312与流体密封堵315之间控制管道61的连接口611与金属密封销313的端部相对；控制通道61作为推靠器上样品通道的一部分，通过对控制通道61的通断控制即可控制相应的样品通道流通或截止。
47.金属密封销313的直径大于流体密封堵315上连接口611的直径，但金属密封销313的端部为向轴心方向倾斜的坡面，滑动活塞311在阻断腔317内高压油的推动下，使金属密封销313的端部伸入连接口611内并形成线密封，从而阻断控制管道61的连通。金属密封销313与连接口611之间采用金属与金属直接接触的封堵结构，可以减小接触面积，防止在接触面上夹持杂质，同时利用金属与金属的挤压接触可破坏样品中的颗粒，避免因颗粒阻挡对封堵造成影响。
48.此外，为提高金属密封销313与滑动活塞311的连接效果，同时更好的承受弹簧314的弹力，金属密封销313与滑动活塞311连接的一端为嵌入滑动活塞311内的半球形3131，半球形3131的直径大于金属密封销313的杆身直径，同时半球形3131的直径可大于弹簧314的内径，以便直接承受弹簧314所有的弹力或部分弹力。半球形3131通过卡圈3132固定在滑动活塞311上的球形安装孔中。
49.以其中任意一个液控阀31为例，当凹槽底部的阻断腔317通过进油管路13充入高压液压油时，会推动滑动活塞311压缩弹簧314并向流体密封堵315方向移动，最终使金属密封销313对流体密封堵315上控制管路61的连接口611形成线密封，阻断该条样品通道的连通。
50.当电磁阀利用排油管路14排出阻断腔317内的高压液压油时，滑动活塞311在弹簧314的作用下向阀座腔317的底部方向移动，进而滑动活塞311带动金属密封销314同步移动，并打开流体密封堵315上控制管路61的连接口611，使推靠器上采样装置收集的样品能够通过插接面14上的密封接头62输出至推靠器内的收集室内。
51.在前述过程中，滑动活塞311通过外表面上安装的密封圈能够防止阻断腔317内的液压油相互流通；而隔离活塞312的内部通道上和外表面上分别设置有密封圈，可使金属密封销313在内部通道中滑动且隔绝两侧的液压油和井下泥浆，同时外表面的密封圈也可以隔绝两侧的液压油和井下泥浆的相互流动。
52.任意一个液控阀31在未使用时，金属密封销313在弹簧314的作用下，被推离控制通道61的连接口611，使整个控制管路61一直处于连通状态，内部充满井下液体，这样可以避免推靠器下到井下时，样品通道受井下液体压力影响。
53.以下以一个具体的例子说明四个液控阀的控制过程。
54.共设置四个样品密封接头62和四个液控阀31，两个电磁阀41分别为电磁阀a和电磁阀b，两个电磁阀a、b加电后，可控制四个液控阀31实现不同的组合通断方式，以通过四个密封接头62实现推靠器内部样品通道的连通。
55.其中，标号13和14分别对应于进油管路和排油管路，其用于为电磁阀a和电磁阀b
提供作为动力的高压液压油；同时在管路上还设置有溢流阀15，用于在超出压力时泄压。在电磁阀a通电时，其控制高压液压油使液控阀a和c同时关断，与液控阀a和c连通的密封接头62关闭；液控阀b和d互通并打开，与液控阀b和d连通的密封接头62打开，实现样品液体流动。
56.当电磁阀b通电时，其控制高压液压油使液控阀a和c同时互通打开，与液控阀a和b连通的密封接头62打开，实现样品液体流动；液控阀b和d关断，与液控阀b和d连通的密封接头62关闭。
57.两个电磁阀a、b分别控制两组液控阀实现互通，参考如下：
58.1:当电磁阀a通电时，液控阀a与c连通，液控阀b和d关闭；
59.2：当电磁阀b通电时，液控阀b和d连通，液控阀a和b关闭；
60.3：每个阻断腔317分别与进油管路13和排油管路14连通，根据各液控阀31的关断控制，在电磁阀41的控制下对阻断腔317内进行供油或排油。
61.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。