连续管注入头控制装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010179851.9

申请日:

2010.05.21

公开号:

CN101864915A

公开日:

2010.10.20

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 19/22申请日:20100521|||公开

IPC分类号:

E21B19/22; F15B21/08

主分类号:

E21B19/22

申请人:

四川宏华石油设备有限公司

发明人:

王昊; 王翌; 单代伟; 陈俊

地址:

618300 四川省广汉市中山大道南二段

优先权:

专利代理机构:

成都九鼎天元知识产权代理有限公司 51214

代理人:

刘世权

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内容摘要

本发明涉及一种连续管注入头控制装置,包括双向调速限压装置、停车驻动装置、双向平衡装置和冲洗装置,双向调速限压装置包括变频电机和双向变量泵,停车驻动装置包括电磁阀和制动器,双向平衡装置包括第一和第二平衡阀。变频电机与双向变量泵、电磁阀、制动器和注入头马达依次相连,注入头马达分别与第一和第二平衡阀相连,第一和第二平衡阀分别与双向变量泵相连,第一和第二平衡阀的油口A与双向变量泵之间的连接管路形成了系统的两条主油路。本发明变频电机应用到注入头液压系统中,采用“变频电机+变量泵+定量马达”的控制方式,实现了机电一体化控制,提高了动力源和系统的效率,减少了能量损失,优化了工况控制和系统的可靠性。

权利要求书

1.一种连续管注入头控制装置,包括双向调速限压装置(2)、停车驻动装置(3)、双向平衡装置(5)和冲洗装置(1);所述双向调速限压装置(2)包括双向变量泵(2-3),所述停车驻动装置(3)包括电磁阀(3-1)和制动器(3-2),所述双向平衡装置(5)包括第一平衡阀(5-1)和第二平衡阀(5-2);所述双向变量泵(2-3)的G口与所述电磁阀(3-1)的进油口相连,其出油口通过截止阀与所述制动器(3-2)的Z油口相连,所述制动器(3-2)与注入头马达(7)相连,所述注入头马达(7)的P口与所述第一平衡阀(5-1)相连,所述第一平衡阀(5-1)的油口A与所述双向变量泵(2-3)的油口A相连,所述注入头马达(7)的C口与所述第二平衡阀(5-2)相连,所述第二平衡阀(5-2)的油口A与与所述双向变量泵(2-3)的油口B相连,其特征在于,所述双向调速限压装置还包括变频电机(2-4),所述变频电机(2-4)与所述双向变量泵(2-3)相连。2.根据权利要求1所述的连续管注入头控制装置,其特征在于,所述冲洗装置(1)由定量马达总回路冲洗部分和定量马达冲洗部分组成,包括球阀(1-5)、补油泵(1-7)、过滤器(1-3)、蓄能器(1-2)、安全阀(1-1)、单向阀(1-4)和冲洗阀(1-6),所述球阀(1-5)的出油口与补油泵(1-7)的进油口相连,所述补油泵(1-7)的压力油口与所述过滤器(1-3)的进油口相连,从所述过滤器(1-3)出来的油通过蓄能器(1-2)稳压后分成三路,其中一路油液与调速阀(4)的进油口相连,调速阀(4)的出油口与注入头马达(7)的冲洗油口F相连,另两路分别通过单向阀(1-4)与双向变量泵(2-3)的油口A和油口B相连,所述冲洗阀(1-6)的两进油口分别与双向变量泵(2-3)的油口A和油口B相连,其出油口与油箱(8)相连。3.根据权利要求1所述的连续管注入头控制装置,其特征在于,所述变频电机(2-4)通过联轴器和钟形罩与所述双向变量泵(2-3)相连。4.根据权利要求1所述的连续管注入头控制装置,其特征在于,所述变频电机(2-4)与PLC控制器连接。5.根据权利要求1所述的连续管注入头控制装置,其特征在于,所述注入头马达(7)采用带电控双速阀的双排量低速大扭矩柱塞马达。

说明书

连续管注入头控制装置

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井装备制造技术领域,特别是一种连续管注入头控制装置。

背景技术

连续管装备是用于石油油气井作业(修井或钻井)的一种装置,连续管注入头是连续管装备的主要组成部分。在连续管装备中,注入头的主要功能是夹持和提升、下放连续管,以实现连续管的上提、下放以及强行下注,工况较复杂,对液压控制系统的主要要求是功率大、调速范围宽、可靠性高。现有连续管注入头的系统控制方式主要有两种,一种是“双向变量泵+平衡阀+变量马达+减速机”的控制方式,另一种是“双向变量泵+平衡阀+定量马达”控制方式。这两种控制方式都采用了普通电机驱动的闭式液压回路系统,速度的调节主要是通过手动或电信号调节变量泵的排量来实现的。“双向变量泵+变量马达+减速机”的控制方式,因其执行设备是变量马达,所以可靠性稍差,而“双向变量泵+定量马达”的液压控制方式虽可靠性较好,但工作在连续管上提和下放工况时,缺乏自适应性的“恒功率”控制。

发明内容

本发明的目的在于,提供了一种连续管注入头控制装置,该控制装置采用了变频驱动的闭式液压回路,可提高连续管注入头液压控制系统的可靠性,优化工况控制性能,同时也更节能。

本发明的目的是通过采用如下技术方案实现的:

一种连续管注入头控制装置,包括双向调速限压装置、停车驻动装置、双向平衡装置和冲洗装置;所述双向调速限压装置包括双向变量泵,所述停车驻动装置包括电磁阀和制动器,所述双向平衡装置包括第一平衡阀和第二平衡阀;所述双向变量泵的G口与所述电磁阀的进油口相连,其出油口通过截止阀与所述制动器的Z油口相连,所述制动器与所述注入头马达相连,所述注入头马达的P口与所述第一平衡阀相连,所述第一平衡阀的油口A与所述双向变量泵的油口A相连,所述注入头马达的C口与所述第二平衡阀相连,所述第二平衡阀的油口A与与所述双向变量泵的油口B相连,所述双向调速限压装置还包括变频电机,所述变频电机与所述双向变量泵相连。

所述冲洗装置由定量马达总回路冲洗部分和定量马达冲洗部分组成,包括球阀、补油泵、过滤器、蓄能器、安全阀、单向阀和冲洗阀,所述球阀的出油口与补油泵的进油口相连,所述补油泵的压力油口与所述过滤器的进油口相连,从所述过滤器出来的油通过蓄能器稳压后分成三路,其中一路油液与调速阀的进油口相连,调速阀的出油口与注入头马达的冲洗油口F相连,另两路分别通过单向阀与双向变量泵的油口A和油口B相连,所述冲洗阀的两进油口分别与双向变量泵的油口A和油口B相连,其出油口与油箱相连。

所述变频电机通过联轴器和钟形罩与所述双向变量泵相连。

所述变频电机与PLC控制器相连。

所述注入头马达采用带电控双速阀的双排量低速大扭矩柱塞马达。

由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

1)把变频电机应用到注入头液压系统中,首先是提高了动力源本身的效率;然后是使双向变量泵通过改变转速和排量,结合来调节马达的转速,系统效率更高;另外双向变量泵转速降低后,变量泵本身输出流量减少的同时,冲洗流量也减少了,省去了部分多余的冲洗流量,减少了能量损失。

2)连续管上提时,通过PLC控制器对变频电机编程控制,实现控制装置的“恒功率”控制,以及双速马达排量的自动转换,优化了工况的控制。

3)采用“变频电机+变量泵+定量马达”的控制方式,系统可靠性更好。

4)采用机电液一体化控制,简化了人员操作步骤,避免人员误操作引起的误操作。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

附图标记:1是冲洗装置,1-1是安全阀,1-2是蓄能器,1-3是过滤器,1-4是单向阀,1-5是球阀,1-6是冲洗阀,1-7是补油泵,2是双向调速限压装置,2-1是顺序阀,2-2是溢流阀,2-3是双向变量泵,2-4是变频电机,3是停车驻动装置,3-1是电磁阀,3-2是制动器,4是调速阀,5是双向平衡装置,5-1是第一平衡阀,5-2是第二平衡阀,6是压力变送器,7是注入头马达,8是油箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述:

如图1所示,一种连续管注入头控制装置,包括双向调速限压装置2、停车驻动装置3、双向平衡装置5和冲洗装置1。双向调速限压装置2包括变频电机2-4、双向变量泵2-3、顺序阀2-1和溢流阀2-2,停车驻动装置3包括电磁阀3-1和制动器3-2,双向平衡装置5包括第一平衡阀5-1和第二平衡阀5-2。变频电机2-4与PLC控制器连接,同时变频电机2-4通过联轴器和钟形罩与双向变量泵2-3相连,双向变量泵2-3上的M口与顺序阀2-1的进油口相连,顺序阀2-1的出油口分成两路:一路直接通向双向变量泵2-3的X,另一路与溢流阀2-2的进油口相连,溢流阀2-2的回油口则连接油箱8。双向变量泵2-3的G口与电磁阀3-1的进油口相连,其出油口通过截止阀与制动器3-2的Z油口相连,制动器3-2与注入头马达7相连。注入头马达7的P口与第一平衡阀5-1相连,第一平衡阀5-1的油口A与与双向变量泵2-3的油口A相连;注入头马达7的C口与第二平衡阀5-2相连,第二平衡阀5-2的油口A与与双向变量泵2-3的油口B相连;第一平衡阀5-1和第二平衡阀5-2的油口A与双向变量泵2-3之间的连接管路形成了系统的两条主油路。第一平衡阀5-1的油口B与两个注入头马达7的进油口P相连,第二平衡阀5-2的油口B与两个注入头马达7的油口C相连,注入头马达7的两腔设置有压力变送器6。

冲洗装置由定量马达总回路冲洗部分和定量马达冲洗部分组成,包括球阀1-5、补油泵1-7、过滤器1-3、蓄能器1-2、安全阀1-1、单向阀1-4和冲洗阀1-6,球阀1-5的出油口与补油泵1-7的进油口相连,补油泵1-7的压力油口与过滤器1-3的进油口相连,从过滤器1-3出来的油通过蓄能器1-2稳压后分成三路,其中一路油液与调速阀4的进油口相连,调速阀4的出油口与注入头马达7的冲洗油口F相连,另两路分别通过单向阀1-4与双向变量泵2-3的油口A和油口B相连,冲洗阀1-6的两进油口分别与双向变量泵2-3的油口A和油口B相连,其出油口与油箱8相连。

本发明工作在连续管的上提工况时,变频电机2-4带动双向变量泵2-3转动,双向变量泵2-3输出油液,随着油压升高,制动器3-2在高压油液形成的推力作用下先解开对注入头马达7的制动,然后通过第一平衡阀5-1的高压油驱动,注入头马达7转动,注入头马达7在通过注入头上的链条夹紧装置带动连续管上提,连续管的上提速度是由改变变频电机2-4的转速或双向变量泵2-3的排量来调节的。注入头马达7采用了双排量低速大扭矩柱塞马达,马达自带了排量转换控制的电控双速阀,即当电控双速阀处于失电状态时,注入头马达7处于全排量,当电控双速阀得电时,马达处于半排量状态。考虑到随着连续管的上提,注入头马达7的负载会越来越小,因此可通过在PLC上对变频电机2-4的设置,实现更符合工况的“恒功率”控制,类似于变量马达上“低速大扭矩”和“高速小扭矩”,但适应性和自动调节性更优。同时在注入头马达7两腔设置有压力变送器6,压力变送器6把测得的压力信号传入到PLC控制器,PLC控制器通过对接受到的压力信号与设定值对比指令双速阀是“得电”还是“失电”,实现马达排量的自动转换。

本发明工作在连续管的下注工况时,变频电机2-4带动双向变量泵2-3转动,双向变量泵2-3输出油液,随着油压升高,制动器3-2在油液形成的推力作用下先解开对注入头马达7的制动,为平衡连续管的重力,第二平衡阀5-2节流形成背压,注入头马达7在通过注入头上的链条夹紧装置带动连续管下注,连续管下注的速度是由改变变频电机2-4的转速或双向变量泵2-3的排量来调节的。

冲洗装置用于带走液压系统在工作过程中产生的热量,尤其是当系统工作在连续管下注或下放工况时,势能在第二平衡阀5-2处转化为热能,需要更换大量的高温油来带走产生的热能,以免闭式回路油温过高。

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本发明涉及一种连续管注入头控制装置,包括双向调速限压装置、停车驻动装置、双向平衡装置和冲洗装置,双向调速限压装置包括变频电机和双向变量泵,停车驻动装置包括电磁阀和制动器,双向平衡装置包括第一和第二平衡阀。变频电机与双向变量泵、电磁阀、制动器和注入头马达依次相连,注入头马达分别与第一和第二平衡阀相连,第一和第二平衡阀分别与双向变量泵相连,第一和第二平衡阀的油口A与双向变量泵之间的连接管路形成了系统的。

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