井下微型液压驱动装置.pdf

本发明公开了井下微型液压驱动装置，包括：中央控制单元、液压油缸、RFID信号处理装置及RFID射频信号检测天线；RFID射频信号检测天线与RFID信号处理装置的输入端连接，RFID信号处理装置的输出端与中央控制单元的输入端连接，中央控制单元的输出端与液压油缸的驱动端连接。从而解决了现有井下装置成本高、可靠性低的问题。液压驱动系统根据检测到的控制信号通过其独特的油路布局实现液压油缸活塞杆的伸出或缩回操作，从而为井下工具提供可靠有效的往复运动机械动力，高效、智能、操作简单、方便，快捷。

权利要求书
1.  井下微型液压驱动装置，其特征在于，包括：中央控制单元、液压 油缸、RFID信号处理装置及RFID射频信号检测天线；所述RFID射频信号 检测天线与所述RFID信号处理装置的输入端连接，所述RFID信号处理装 置的输出端与所述中央控制单元的输入端连接，所述中央控制单元的输出 端与所述液压油缸的驱动端连接。

2.  根据权利要求1所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于，还包 括：液压泵，所述液压泵与所述液压油缸的一侧进油口连接。

3.  根据权利要求2所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于，还包括： RFID射频信号检测天线遮挡装置，所述RFID射频信号检测天线遮挡装置 设置于所述RFID射频信号检测天线外侧；若所述RFID射频信号检测天线 被遮挡，则所述RFID射频信号检测天线产生遮挡信号，所述中央控制单元 根据所述遮挡信号获取液压油缸驱动信号，将该液压油缸驱动信号发送所 述液压泵，驱动所述液压泵开启或关闭，液压泵驱动所述液压油缸运行或 停止。

4.  根据权利要求2所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于，还包 括，压力传感器，所述压力传感器的感应输出端与所述中央控制单元的输 入端连接，所述中央控制单元根据所述压力传感器的感应值获取液压油缸 驱动信号，将该液压油缸驱动信号发送所述液压泵，驱动所述液压泵开启 或关闭，液压泵驱动所述液压油缸运行或停止。

5.  根据权利要求4所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于，还包 括：耐高温电池组及智能电源管理装置；所述耐高温电池组与智能电源管 理装置的输入端连接，所述智能电源管理装置的输出端与所述中央控制单 元、液压泵、RFID信号处理装置及RFID射频信号检测天线的电源输入端连 接，输入端与所述中央控制单元的输出端连接。

6.  根据权利要求5所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于，所述 中央控制单元根据接收到所述遮挡信号或所述压力传感器的感应值，获取 液压泵供电信息，将该液压泵供电信息发送到所述智能电源管理装置，所 述智能电源管理装置根据该液压泵供电信息向所述液压泵供电。

7.  根据权利要求1所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于，所述 液压油缸的控制管路中还设置安全阀及电磁换向阀。

8.  根据权利要求1所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于，还包 括，缸套桶，所述中央控制单元、液压油缸、RFID信号处理装置及RFID 射频信号检测天线固定连接于所述缸套桶中。

9.  根据权利要求8所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于，所述 缸套桶主体材料为不锈钢材料。

10.  根据权利要求8或9所述的井下微型液压驱动装置，其特征在于， 还包括，红外传感器，所述红外传感器的感应端固定于所述缸套的外壁， 输出端与所述中央控制单元的输入端连接，所述中央控制单元根据接收到 的红外传感器的感应值，获取RFID信号处理装置及RFID射频信号检测天 线的供电信息，将该供电信息发送到所述智能电源管理装置，所述智能电 源管理装置根据该供电信息向所述RFID信号处理装置及RFID射频信号检 测天线供电。

说明书井下微型液压驱动装置
技术领域
本发明涉及石油开采领域，特别涉及一种井下微型液压驱动装置。
背景技术
石油开采领域部分井下工具需要执行多次打开、关闭动作，目前这些 工具的驱动一般有两种形式：一种是依靠井口连续油管探入井内，靠井上 相应的动作来拖动井下工具执行任务；另外一种是采取有线电缆的形式将 控制信号及驱动电能传递给井下电动工具实现相应动作功能。前者为纯机 械式操作，智能化程度较低，操作起来工人工作量较大；而后者虽然较前 者有所改进，但在井上需配置电缆车及监控系统，增加了生产成本，并且 该种形式对于提前置于井下的工具无法进行操作。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种井下微型液压驱动装置， 从而解决了现有技术中的缺点及不足。
本发明旨在提供了一种井下微型液压驱动装置，包括：中央控制单元、 液压油缸、RFID信号处理装置及RFID射频信号检测天线；所述RFID射频 信号检测天线与所述RFID信号处理装置的输入端连接，所述RFID信号处 理装置的输出端与所述中央控制单元的输入端连接，所述中央控制单元的 输出端与所述液压油缸的驱动端连接。
在一种优选的实施方式中，还包括：液压泵，所述液压泵与所述液压 油缸的一侧进油口连接。
在一种优选的实施方式中，还包括：RFID射频信号检测天线遮挡装置， 所述RFID射频信号检测天线遮挡装置设置于所述RFID射频信号检测天线 外侧；若所述RFID射频信号检测天线被遮挡，则所述RFID射频信号检测 天线产生遮挡信号，所述中央控制单元根据所述遮挡信号获取液压油缸驱 动信号，将该液压油缸驱动信号发送所述液压泵，驱动所述液压泵开启或 关闭，液压泵驱动所述液压油缸运行或停止。
在一种优选的实施方式中，还包括，压力传感器，所述压力传感器的 感应输出端与所述中央控制单元的输入端连接，所述中央控制单元根据所 述压力传感器的感应值获取液压油缸驱动信号，将该液压油缸驱动信号发 送所述液压泵，驱动所述液压泵开启或关闭，液压泵驱动所述液压油缸运 行或停止。
在一种优选的实施方式中，还包括：耐高温电池组及智能电源管理装 置；所述耐高温电池组与智能电源管理装置的输入端连接，所述智能电源 管理装置的输出端与所述中央控制单元、液压泵、RFID信号处理装置及RFID 射频信号检测天线的电源输入端连接，输入端与所述中央控制单元的输出 端连接。
在一种优选的实施方式中，所述中央控制单元根据接收到所述遮挡信 号或所述压力传感器的感应值，获取液压泵供电信息，将该液压泵供电信 息发送到所述智能电源管理装置，所述智能电源管理装置根据该液压泵供 电信息向所述液压泵供电。
在一种优选的实施方式中，所述液压油缸的控制管路中还设置安全阀 及电磁换向阀。
在一种优选的实施方式中，还包括，缸套桶，所述中央控制单元、液 压油缸、RFID信号处理装置及RFID射频信号检测天线固定连接于所述缸套 桶中。
在一种优选的实施方式中，所述缸套桶主体材料为不锈钢材料。
在一种优选的实施方式中，还包括，红外传感器，所述红外传感器的 感应端固定于所述缸套的外壁，输出端与所述中央控制单元的输入端连接， 所述中央控制单元根据接收到的红外传感器的感应值，获取RFID信号处理 装置及RFID射频信号检测天线的供电信息，将该供电信息发送到所述智能 电源管理装置，所述智能电源管理装置根据该供电信息向所述RFID信号处 理装置及RFID射频信号检测天线供电。
本实用信息中的基于多种无线指令来控制的井下微型液压驱动装置， 微型液压驱动系统自身装有驱动及控制用电池能源，能够随钻杆、套管等 下放到深井中，并能够通过井口压力波、RFID射频标签、定时自动唤醒等 多种方式实现对井下液压驱动系统的控制，液压驱动系统根据检测到的控 制信号通过其独特的油路布局实现液压油缸的伸出或缩回操作，从而为井 下工具提供可靠有效的往复运动机械动力。
因此与现有技术相比，根据本发明所提供的井下微型液压驱动装置具 有以下优点：能够随钻杆、套管等下放到深井中，并能够通过井口压力波、 RFID射频标签、定时自动唤醒等多种方式实现对井下液压驱动系统的控制， 液压驱动系统根据检测到的控制信号通过其独特的油路布局实现液压油缸 活塞杆的伸出或缩回操作，从而为井下工具提供可靠有效的往复运动机械 动力，高效、智能、操作简单、方便，快捷。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式中井下微型液压驱动装置的组成示意图；
图2为本发明的一种实施方式中井下微型液压驱动装置的液压原理示 意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
在本发明的一种优选的实施方式中井下微型液压驱动装置，包括耐高 温电池组1，智能电源管理装置2，RFID射频信号检测天线3，RFID信号处 理装置4，压力传感器5，液压执行机构6，中央控制单元7。包括：中央 控制单元7、液压油缸15、RFID信号处理装置4及RFID射频信号检测天线 3；RFID射频信号检测天线3与RFID信号处理装置4的输入端连接，RFID 信号处理装置4的输出端与中央控制单元7的输入端连接，中央控制单元7 的输出端与液压油缸15的驱动端连接。上述结构中还包括：液压泵9，液 压泵9与液压油缸15的一侧进油口连接。其压力感应装置，在一种优选的 实施方式中，包括：RFID射频信号检测天线3遮挡装置，RFID射频信号检 测天线3遮挡装置设置于RFID射频信号检测天线3外侧；若RFID射频信 号检测天线3被遮挡，则RFID射频信号检测天线3产生遮挡信号，中央控 制单元7根据遮挡信号获取液压油缸15驱动信号，将该液压油缸15驱动 信号发送液压泵9，驱动液压泵9开启或关闭，液压泵9驱动液压油缸15 运行或停止。在另一种优选的实施方式中，压力感应装置为，压力传感器 12，压力传感器12的感应输出端与中央控制单元7的输入端连接，中央控 制单元7根据压力传感器12的感应值获取液压油缸15驱动信号，将该液 压油缸15驱动信号发送液压泵9，驱动液压泵9开启或关闭，液压泵9驱 动液压油缸15运行或停止。
为保证合理的井下系统供电，因此在另一种优选的实施方式中，还包 括：耐高温电池组1及智能电源管理装置2；耐高温电池组1与智能电源管 理装置2的输入端连接，智能电源管理装置2的输出端与中央控制单元7、 液压泵9、RFID信号处理装置4及RFID射频信号检测天线3的电源输入端 连接，输入端与中央控制单元7的输出端连接。其中央控制单元7根据接 收到遮挡信号或压力传感器12的感应值，获取液压泵9供电信息，将该液 压泵9供电信息发送到智能电源管理装置2，智能电源管理装置2根据该液 压泵9供电信息向液压泵9供电。在一种优选方式中，为保证对液压管路 的有效控制，在液压油缸15的控制管路中还设置安全阀及电磁换向阀。
在具体实施时，上述缸套桶，中央控制单元7、液压油缸15、RFID信 号处理装置4及RFID射频信号检测天线3固定连接于缸套桶中。其缸套桶 主体材料为不锈钢材料。
为使本发明中的井下微型液压驱动装置在下井后方开始工作，因此在 另一种优选的实施方式中，还包括，红外传感器，红外传感器的感应端固 定于缸套的外壁，输出端与中央控制单元7的输入端连接，中央控制单元7 根据接收到的红外传感器的感应值，获取RFID信号处理装置4及RFID射 频信号检测天线3的供电信息，将该供电信息发送到智能电源管理装置2， 智能电源管理装置2根据该供电信息向RFID信号处理装置4及RFID射频 信号检测天线3供电。
上述耐高温电池组1与智能电源管理装置2直接相连，为井下微型液 压驱动装置提供智能化电源供给。RFID射频信号检测天线3与RFID信号处 理装置4直接相连。中央控制单元7分别通过电路与智能电源管理装置2、 RFID信号处理装置4及压力传感器5，并将驱动及控制信号通过电路传输 给液压执行机构6。液压执行机构6包括微型直流无刷电机8，微型液压泵 9，出口单向阀10，安全阀11，压力传感器12，止回阀13，微型两位三通 电磁阀14，液压油缸15，止回阀16，微型两位三通电磁阀17。微型直流 无刷电机8通过键直接拖动微型液压泵9，微型液压泵9出油口处设置出口 单向阀10，出口单向阀10的出口通过高压油路连接到压力传感器12、止 回阀13、止回阀16的入口，止回阀13的出口连接到微型两位三通电磁阀 14的14-1口，止回阀16的出口连接到微型两位三通电磁阀17的17-1口， 微型两位三通电磁阀14的14-3口连接到液压油缸15的左腔，微型两位三 通电磁阀17的17-3口连接到液压油缸15的右腔，微型两位三通电磁阀14 的14-2口直接接油箱，微型两位三通电磁阀17的17-2口直接接油箱。
结合图1、图2说明本发明的工作过程：在井上时，将相关控制程序预 先烧制在各个电路板内，然后将井下微型液压驱动装置与钻杆或油管连接 在一起，随钻杆或油管深入下放到井下，此时微型液压驱动系统处于待机 状态，中央控制单元7不断以低功耗状态检测RFID信号处理装置4及压力 传感器5返回的信号。当井上需要井下工具执行动作时，通过井上往下发 送高压水力信号或者利用水力将RFID智能标签输送到RFID射频信号检测 天线3处，此时压力传感器5检测到压力跳动信号或者RFID射频信号检测 天线3检测到RFID智能标签信号，并将信号传输给中央控制单元7，中央 控制单元7根据预先设定的程序分辨处信号所代表的含义然后将相应的执 行信号传输给液压执行机构6。初始状态下，液压执行机构6处于停机状态， 此时止回阀13的出口连接到微型两位三通电磁阀14的14-1口，止回阀16 的出口连接到微型两位三通电磁阀17的17-1口，微型两位三通电磁阀14 的14-3口连接到液压油缸15的左端，微型两位三通电磁阀17的17-3口 连接到液压油缸15的油端，微型两位三通电磁阀14的14-2口直接接油箱， 微型两位三通电磁阀17的17-2口直接接油箱，液压油缸15处于停机保压 状态。当井上指令信号要求液压油缸15的活塞杆往左运动时，中央控制单 元7发出指令信号，启动微型直流无刷电机8驱动微型液压泵9往外泵油， 并驱动微型两位三通电磁阀14处于右侧工位，此时止回阀13出口被堵死， 液压油缸15左腔通过微型两位三通电磁阀14与油箱相同，微型液压泵9 泵出的高压油通过出口单向阀10、止回阀16、微型两位三通电磁阀17进 入到液压油缸15的右侧。在高压油液的作用下，液压油缸15的活塞杆往 左移动到最大行程处，此时液压油缸15右腔的压力不断升高一直到安全阀 11设定的压力，此时压力传感器12将检测到的压力信号传递给主控单元7， 主控单元7检测到该压力信号后将液压执行机构6停机，此时微型液压泵9 停转，微型两位三通电磁阀14断电，断电后微型两位三通电磁阀14恢复 到左侧工位，止回阀13的出口连接到微型两位三通电磁阀14的14-1口， 液压油缸15处于停机保压状态。当井上指令信号要求液压油缸15的活塞 杆往右运动时，中央控制单元7发出指令信号，启动微型直流无刷电机8 驱动微型液压泵9往外泵油，并驱动微型两位三通电磁阀17处于右侧工位， 此时止回阀16出口被堵死，液压油缸15右腔通过微型两位三通电磁阀17 与油箱相同，微型液压泵9泵出的高压油通过出口单向阀10、止回阀13、 微型两位三通电磁阀14进入到液压油缸15的左腔。在高压油液的作用下， 液压油缸15的活塞杆往右移动到最大行程处，此时液压油缸15左腔的压 力不断升高一直到安全阀11设定的压力，此时压力传感器12将检测到的 压力信号传递给主控单元7，主控单元7检测到该压力信号后将液压执行机 构6停机，此时微型液压泵9停转，微型两位三通电磁阀17断电，断电后 微型两位三通电磁阀17恢复到左侧工位，止回阀16的出口连接到微型两 位三通电磁阀17的17-1口，液压油缸15处于停机保压状态。安全阀11 设定系统安全压力，压力超过设定压力后安全阀11打开卸荷，对系统起到 保护作用。另外，当微型液压驱动系统下放到井中后仅需执行固定动作时， 可通过主控单元7的定时唤醒功能，通过设定定时时间来唤醒系统执行设 置好的程序动作。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进， 这些都属于发明的保护范围。