液压举升及自动控制装置技术领域
本发明涉及石油开采装置，特别是涉及到一种液压举升及自动控制装置。
背景技术
在油田生产过程中，压裂、酸化是油水井增产增注的主要措施，压裂酸化时产生的
残渣杂质及二次沉淀物等易造成储层裂缝和孔隙堵塞，降低措施效果。为了降低措施对
井底地层的二次污染，措施后需尽快返排入井液。目前现场应用的最新油水井返排技术
为探井试油连续排液技术，该技术仅采用机械传动方式实现动力传递，在悬点上下运行
过程中没有平衡设计，由发热电阻消耗悬点下行时势能做功，系统能耗高。液压举升及
自动控制装置采用液压及机械动力传动系统驱动井口举升液压缸，通过液压蓄能器储存
杆柱下行势能，在杆柱上行时释放储存能量，帮助电动机做功，实现对井下液体的举升。
液压举升及自动控制装置可以充分利用杆柱下行势能，帮助杆柱上行，不仅减少了系统
能耗，并且降低了驱动电机的装机功率，实现了油田生产节能降耗的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种液压举升及自动控制装置，实现井下液体的举升，以及生
产运行过程中生产参数调节、安全防护等目的。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：液压举升及自动控制装置，该液压举升
及自动控制装置包括控制器，电动机，前泵/马达，前液控单向阀，蓄能器，后泵/马达，
后液控单向阀，井口液压缸和油箱，该电动机的一端依次连接该前泵/马达，该前液控单
向阀和该蓄能器，该电动机的另一端依次连接该后泵/马达，该后液控单向阀和该井口液
压缸，该前泵/马达和该后泵/马达分别连接于该油箱，该控制器连接于该电动机，并控
制该电动机的运行，以使该电动机旋转带动该前泵/马达和该后泵/马达，驱动液压油，
进行动力传递，以使所述蓄能器蓄能或释放能量，驱动该井口液压缸中的柱塞上下运行。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
该液压举升及自动控制装置还包括高压补油泵和低压补油泵，该高压补油泵分别连
接于该液压举升及自动控制装置的高压管线和油箱，该低压补油泵分别连接于该液压举
升及自动控制装置的低压管线和油箱，该控制器连接于该高压补油泵和该低压补油泵，
以控制该高压补油泵和该低压补油泵，将该油箱中的液压油泵入该液压举升及自动控制
装置的高、低压管线中。
该控制器还检测该高压补油泵和该低压补油泵是否存在故障，并在该高压补油泵或
该低压补油泵存在故障时，该控制器进行故障显示及报警。
该液压举升及自动控制装置还包括温度传感器，加热器和风冷器，该温度传感器连
接于该油箱，检测该油箱中液压油的温度并将液压油的温度传输给该控制器，该加热器
位于该油箱中，该风冷器位于该油箱上方，该控制器分别连接于该温度传感器，该加热
器和该风冷器，当该温度传感器检测到液压油的温度低于该控制器设置的设定值下限，
该控制器启动该加热器，加热液压油；当高于该控制器设置的设定值上限，该控制器启
动该风冷器，降低液压油温度。
该控制器还检测该风冷器是否存在故障，并在该风冷器存在故障时，该控制器进行
故障显示及报警。
该液压举升及自动控制装置还包括液位传感器，该液位传感器位于该油箱中，并连
接于该控制器，该液位传感器检测该油箱的液位并将检测的液位值传输给该控制器，当
该液位传感器检测到的液位不在该控制器设定的液位范围值内时，该控制器进行故障显
示及报警。
该液压举升及自动控制装置还包括蓄能器压力表，该蓄能器压力表连接于该蓄能器
和该控制器，检测该蓄能器的压力，并将蓄能器压力传输给该控制器，当该蓄能器压力
表检测到的蓄能器压力不在该控制器设定的蓄能器压力范围值内时，该控制器进行故障
显示及报警。
该液压举升及自动控制装置还包括井口液压缸压力表，该井口液压缸压力表连接于
该井口液压缸和该控制器，检测该井口液压缸的压力，并将井口液压缸压力传输给该控
制器，当该井口液压缸压力表检测到的井口液压缸压力不在该控制器设定的井口液压缸
压力范围值内时，该控制器进行故障显示及报警。
该液压举升及自动控制装置还包括位移传感器，该位移传感器位于该井口液压缸内，
该柱塞的上方，并连接于该控制器，以检测该柱塞的位移，并将柱塞位移信息传输给该
控制器，该控制器根据柱塞位移信息以及该控制器预先设定的运行参数控制该电动机的
正反向旋转运行，该控制器还对该柱塞的运行状态进行实时显示。
该控制器预先设定的运行参数包括设定柱塞的冲程和冲次，即该柱塞的行程和运行
速度，该电动机正转，该柱塞上行，当该位移传感器检测到该柱塞到达设定的上限值时，
该电动机反转，该柱塞下行；当该位移传感器检测到该柱塞到达下限值时，该电动机正
转，该柱塞上行；该控制器通过设定的冲刺控制该电动机的转速，从而控制该柱塞的上
下运行速度。
当该位移传感器检测到的柱塞位移信息超出该控制器设置的设定冲程时，该控制器
进行故障显示及报警。
该液压举升及自动控制装置还包括电磁换向阀，该电磁换向阀分别连接于该前液控
单向阀，该后液控单向阀和该油箱，该控制器连接于该电磁换向阀，并通过控制该电磁
换向阀对该前液控单向阀和该后液控单向阀进行控制，实现该井口液压缸的该柱塞在任
意位置启动和停机。
本发明中的液压举升及自动控制装置，可以实现液压系统对油井的举升，同时还可
以储存载荷下行势能，对举升系统提供平衡，降低系统能耗，减小驱动电机功率；控制
器实现了生产参数调节、液压系统工况监测及调节等功能，提高了液压举升系统运行的
自动化程度和安全性能。本发明中的液压举升及自动控制装置，通过控制器控制电动机
旋转，驱动液压系统，控制井口液压缸柱塞上下运行，提升与下放井下杆柱；系统智能
化程度高，具有可视化操作界面，实时显示系统监控状态，在线调节控制参数；连续不
间断对高压补油电机、低压补油电机、液压系统的压力温度等进行监测和控制，保障系
统安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明的液压举升及自动控制装置的一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，
并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的液压举升及自动控制装置的原理图。该液压举升及自动
控制装置包蓄能器1、电动机2、前泵/马达3、后泵/马达4、井口液压缸5、柱塞6、位移
传感器7、电磁换向阀8、前液控单向阀9、后液控单向阀10、高压补油泵11、低压补油泵
12、风冷器13、加热器14、温度传感器15、液位传感器16、蓄能器压力表17、井口液压
缸压力表18、油箱19、控制器20。液位传感器16用于检测油箱19的液位，蓄能器压力表
17和井口液压缸压力表18分别检测蓄能器1和井口液压缸5的压力，位移传感器7用来检测
柱塞6的位移，温度传感器15用于检测液压介质的温度，风冷器13和加热器14用来对液压
介质进行冷却和加热。
液压举升及自动控制装置运行时，控制器20首先进行对油箱19的液位、压力油温度、
蓄能器1及井口液压缸5的压力、高压补油泵11故障、低压补油泵12故障、风冷器13故障
等进行检测；当油箱19的液位、压力油的温度、蓄能器1及井口液压缸5的压力不在设定
范围内，高压补油泵11、低压补油泵12、风冷器13等有故障时，控制器20通过操作显示
屏进行故障显示并报警；当故障排除后，控制器20启动高压补油泵11、低压补油泵12，
将油箱19中的液压油泵入液压系统的管线中,为液压系统运行做好准备；控制器20启动电
动机2，电动机2旋转带动前泵/马达3和后泵/马达4，驱动液压油，进行动力传递，驱动
井口液压缸5的柱塞6上下运行；通过控制器20控制电磁换向阀8，对前液控单向阀9和后
液控单向阀10进行控制，实现液压系统的任意位置启动和停机，其控制过程是：控制器
20通过电信号控制电磁换向阀8的不同线圈通电，使得电磁换向阀8不同端口导通，高压
或低压流体通过电磁换向阀8，流向前液控单向阀9或者后液控单向阀10的控制口；当控
制口接通高压流体时，液控单向阀双向导通，液压系统正常运行；当控制口接通低压流
体时，液控单向阀单向导通，实现液压系统停止运行；通过控制器20可以对柱塞6的冲程、
冲次等运行参数进行调节，控制器2根据设定的运行参数和位移传感器7的检测数据，通
过调节电动机2的转速的换向，实现柱塞6的上下及不同速度运行，实时显示各部分运行
状况。控制器20上安装有人机操作界面，可以进行参数设置、柱塞6运行状态实时显示、
故障类别显示及闪烁报警；当油箱19液位低、液压油温度超出设计范围，位移传感器7检
测到的位移超出设定冲程，风冷器13、高压补油泵11、低压补油泵12电机故障时，控制
器20进行故障显示及报警。
当温度传感器15检测到液压介质温度超出系统设计值范围，如果低于设定值下限值，
控制器20启动加热器14，加热液压介质；如果高于设定值上限，控制器启动风冷器13，
降低液压介质温度。
本发明中的液压举升及自动控制装置，通过控制器20控制电动机2旋转，驱动后泵\
马达4，将液压介质挤压至井口液压缸5内部，驱动柱塞6上行，此时蓄能器1释放能量，
驱动前泵\马达3旋转，帮助电动机2做功；当控制器20控制电动机2反向旋转时，井下载
荷带动柱塞6下行，挤压液压介质，驱动后泵\马达4，带动电动机2旋转，驱动前泵\马达
3，将柱塞6下行势能做功储存在蓄能器1中；在装置运行过程中，控制器20对液压系统运
行进行计算、分析及自动控制，主要是根据柱塞6位移信号以及控制器预先设定的运行参
数控制电动机2正反向旋转运行。通过控制器设定柱塞的冲程和冲次(也就是柱塞的行程
和运行速度)。柱塞6下行时，当位移传感器7检测到柱塞6位移达到控制器20设定的冲程
后，控制器20控制电动机2停机，然后启动电动机2反向旋转，液压系统驱动柱塞6上行，
当柱塞6上行至上死点后，控制器20控制电机电动机2停机，然后启动电动机2反向旋转，
驱动柱塞6上行。同时对液压回路中的压力进行监测，控制加热器14及风冷器13对液压介
质温度进行调节，控制高压补油泵11、低压补油泵12运行，对控制参数进行设置调节，
对系统安全状况进行监控，实现液压举升系统安全、稳定运行。