CN101476453A

CN101476453A - 井下管柱卡管器的液压控制方法和液压控制回路

Info

Publication number: CN101476453A
Application number: CNA2009100137889A
Authority: CN
Inventors: 王民轩; 魏斌; 高广启; 罗文莉; 马珍福; 任闽燕; 岳振玉; 宋辉辉; 郝丽伟; 祁新华
Original assignee: Oil Production Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Oil Production Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Priority date: 2009-01-05
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2009-07-08

Abstract

本发明公开了石油工业使用的井下管柱卡管器的液压控制方法和液压控制回路，用于油水井的带压作业，有效控制卡管器的动作，保证安全生产。本发明的控制方法是用一个换向阀来同时控制固定卡管器和游动卡管器液压控制回路的进油和回油，使其中一个卡管器先卡紧，另一个卡管器才能再松开。其液压控制回路包括液压源、换向阀、固定卡管器油缸的大、小腔以及游动卡管器油缸的大、小腔，换向阀与固定卡管器和游动卡管器分别构成两个卡管器的卡紧回路和松开回路，直控顺序阀与固定卡管器松开回路的进油油路和游动卡管器卡紧回路的进油油路连通；直控单向顺序阀与固定卡管器卡紧回路的进油油路和游动卡管器松开回路的进油油路连通。

Description

井下管柱卡管器的液压控制方法和液压控制回路

技术领域

本发明涉及石油工业的井下作业设备和设备的控制方法，特别是井下管柱卡管器的液压控制方法和液压控制回路，适用于油水井的带压作业，有效控制固定卡管器和游动卡管器的动作，保证安全生产。

背景技术

在油水井起下油管的修井作业中，带压作业是在井内有压力的情况下，用一个固定卡管器和一个游动卡管器轮换夹持油管，并通过加载控制装置将油管起出或下入井内，以免油管在井内压力作用下飞出井口。

现有的带压作业装置上的固定卡管器和游动卡管器是分别采用一个三位四通换向阀各自进行独立控制，但是这两个换向阀之间无法实现联动互锁，并且存在以下不足：

1、一旦操作人员出现误操作，可能会出现两个卡管器都处于非夹持的状态，造成油管飞出井口；

2、带压作业井口平台工作人员多，不小心碰到换向阀的手柄也有可能造成油管飞出井口；

3、要求操作人员精神集中，操作非常细心，易造成身心疲劳；

4、操作强度大，效率低。

发明内容

本发明的目的是提供井下管柱卡管器的液压控制方法和液压控制回路，仅使用一个换向阀来同时控制固定卡管器和游动卡管器的卡紧与松开动作，最终可实现一个卡管器先卡紧后，另一个卡管器才能松开的顺序动作，以保证施工作业的安全性。

使用本技术解决方案可达上述目的：井下管柱卡管器的液压控制方法，是用一个换向阀来同时控制固定卡管器和游动卡管器液压控制回路的进油和回油，使其中一个卡管器先卡紧，另一个卡管器才能再松开。

本液压控制方法的液压控制回路包括液压源、换向阀、固定卡管器油缸的大、小腔以及游动卡管器油缸的大、小腔，换向阀与固定卡管器和游动卡管器分别构成两个卡管器的卡紧回路和松开回路，直控顺序阀与固定卡管器松开回路的进油油路和游动卡管器卡紧回路的进油油路连通；直控单向顺序阀与固定卡管器卡紧回路的进油油路和游动卡管器松开回路的进油油路连通。

本发明的有益效果是：本发明只用一个换向阀来同时控制固定卡管器和游动卡管器的卡紧与松开，并且可以实现一个卡管器先卡紧后，另一个卡管器才能再松开的顺序动作。也就是说，在其中一个卡管器松开之前，另一个卡管器必定是处于夹持状态的，这样就能保证井下管柱始终有至少一个卡管器处于夹持状态，以避免油管在井内压力作用下从井口飞出。只用一个换向阀，简化了操作人员的操作内容。这样就可以在保障油水井带压作业施工安全的同时，大幅度减轻操作人员的操作强度和精神压力，避免身心疲劳，避免事故隐患，实现工作效率和经济效益的提高。

附图说明

附图为本发明液压控制回路的结构示意图。

图中：液控单向阀1、单向阀2、直控顺序阀3、液控单向阀4、直控单向顺序阀5、手动泄压阀6、手动泄压阀7、换向阀8、换向操作手柄9、液压源10、油箱11、固定卡管器油缸的大腔12、固定卡管器油缸的小腔13、游动卡管器油缸的大腔14、游动卡管器油缸的小腔15、单向阀16

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详述：参见附图，井下管柱卡管器的液压控制方法是让换向阀8同时控制固定卡管器和游动卡管器液压控制回路的进油和回油，使其中一个卡管器先卡紧，另一个卡管器才能再松开，保证操作的安全和方便。

液压控制回路包括换向阀8、液压源10、固定卡管器油缸的大腔12和小腔13以及游动卡管器油缸的大腔14和小腔15。固定卡管器油缸的大腔12通过液压管线连接液控单向阀1与换向阀8以及液压源10，构成固定卡管器卡紧回路的进油油路，同时也是固定卡管器松开回路的回油油路。固定卡管器油缸的小腔13通过液压管线连接单向阀2与换向阀8，构成固定卡管器松开回路的进油油路，同时也是固定卡管器卡紧回路的回油油路。以上两条油路可分别组成固定卡管器的卡紧和松开回路，即为固定卡管器的液压控制回路。游动卡管器油缸的大腔14通过液压管线连接液控单向阀4与固定卡管器松开回路的进油油路连通，构成游动卡管器卡紧回路的进油油路，同时也是游动卡管器松开回路的回油油路。游动卡管器油缸的小腔15通过液压管线连接直控单向顺序阀5与固定卡管器的卡紧回路的进油油路连通，构成游动卡管器松开回路的进油油路，同时也是游动卡管器卡紧回路的回油油路。以上两条油路分别组成了游动卡管器的卡紧和松开回路，进而共同构成游动卡管器的液压控制回路。换向阀8与固定卡管器以及游动卡管器构成了其油缸的大腔12和14以及油缸的小腔13和15的进油油路和回油油路。直控顺序阀3与固定卡管器松开回路的进油油路和游动卡管器卡紧回路的进油油路连通。固定卡管器松开回路的进油油路，也就是固定卡管器卡紧回路的回油油路，游动卡管器卡紧回路的进油油路，也就是游动卡管器松开回路的回油油路。直控单向顺序阀5与固定卡管器卡紧回路的进油油路和游动卡管器松开回路的进油油路连通。固定卡管器卡紧回路的进油油路，也就是固定卡管器松开回路的回油油路，游动卡管器松开回路的进油油路，也就是游动卡管器卡紧回路的回油油路。在固定卡管器油缸的大腔12与液控单向阀1之间的液压管线上设有手动泄压阀6，在需要固定卡管器和游动卡管器同时处于松开状态的情况下使用手动泄压阀6，手动泄压阀6保证游动卡管器处于松开状态时，实现固定卡管器的松开。在游动卡管器油缸的大腔14与液控单向阀4之间的液压管线上设有手动泄压阀7，同手动泄压阀6一样，都是在需要两个卡管器同时处于松开状态的情况下使用，不同的是，手动泄压阀7是在保证固定卡管器处于松开状态时，实现游动卡管器的松开。

游动卡管器卡紧回路的进油油路与固定卡管器松开回路的进油油路通过直控顺序阀3连通，直控顺序阀3通过液压管线，一端在液控单向阀4与手动泄压阀7之间的液压管线上连通，另一端在固定卡管器油缸的小腔13与单向阀2之间连通。而游动卡管器卡紧回路的进油油路与固定卡管器松开回路的进油油路则是通过液控单向阀1与直控顺序阀3连通的。这样的设计可以保证当游动卡管器卡紧后，随着游动卡管器油缸大腔14继续进油，其油缸大腔14内的压力将会升高，当升至直控顺序阀3的压力设定值时，直控顺序阀3自动打开，连通固定卡管器油缸的小腔13，形成固定卡管器松开回路的进油油路。持续进油使得固定卡管器油缸小腔13内的压力上升，当达到液控单向阀1的开启压力时，直控顺序阀3即可打开由它控制的液控单向阀1，连通固定卡管器松开回路的回油油路。使固定卡管器处于液控开启状态。这样，固定卡管器松开回路的两条油路连接起来，就构成固定卡管器的松开回路，使固定卡管器松开。综上所述，在游动卡管器卡紧后，固定卡管器方能松开。

固定卡管器卡紧回路的进油油路与游动卡管器松开回路的进油油路通过直控单向顺序阀5连通，直控单向顺序阀5通过液压管线，一端在液控单向阀1与换向阀8之间的液压管线上连通，另一端与游动卡管器油缸的小腔15连通。而固定卡管器卡紧回路的回油油路与游动卡管器松开回路的回油油路则是通过液控单向阀4连通的，这样的设计可以保证当固定卡管器卡紧后，随着它的油缸大腔12继续进油，固定卡管器油缸大腔12的压力将逐渐上升，当达到直控单向顺序阀5的压力设定值时，直控单向顺序阀5自动打开，连通游动卡管器油缸的小腔15，形成游动卡管器松开回路的进油油路。持续进油使游动卡管器油缸小腔15内的压力升高，当上升至液控单向阀4的开启压力时，直控单向顺序阀5即可打开由它控制的液控单向阀4，连通游动卡管器松开回路的回油油路，使游动卡管器处于液控开启状态。这样，游动卡管器松开回路的两条油路连接起来，就构成游动卡管器的松开回路，使游动卡管器松开。综上所述，在固定卡管器卡紧后，游动卡管器再进行松开的动作。

当换向操作手柄9向前推，则连接换向阀8内的B点和C点，即换向操作手柄9处于换向阀8的右位，液压油从液压源10经过换向阀8进入固定卡管器松开回路的进油油路，由于单向阀2的单向作用，该油路不通，液压油无法进入固定卡管器油缸的小腔13内，所以固定卡管器不会进行松开。在液压油被单向阀2阻挡的同时，也经过液控单向阀4后进入游动卡管器油缸的大腔14中，形成游动卡管器卡紧回路的进油油路。随着游动卡管器油缸大腔14不断进油的同时，游动卡管器油缸的小腔15通过直控单向顺序阀5中的单向阀16，进入固定卡管器卡紧回路的进油油路进行回油，以形成游动卡管器卡紧回路的回油油路。这样由以上两条油路连通游动卡管器的卡紧回路，游动卡管器就会进行卡紧的动作。游动卡管器卡紧回路的回油油路中的液压油在经过单向阀16后，一部分流回直控单向顺序阀5自备的油箱中，另一部分经液控单向阀1进入固定卡管器油缸的大腔12内，使固定卡管器也同时进行卡紧的动作。因此，在游动卡管器卡紧之前，固定卡管器是一直保持夹持状态的。游动卡管器卡紧回路的进油油路与固定卡管器松开回路的进油油路通过直控顺序阀3连通，而游动卡管器卡紧回路的进油油路与固定卡管器松开回路的进油油路则是通过液控单向阀1连通的，这样的设计的目的如前文中所述，是保证当游动卡管器卡紧动作到位后，固定卡管器才能松开。即，在游动卡管器卡紧之前，固定卡管器也是处于夹持状态的，当游动卡管器卡紧之后，固定卡管器再松开。

若换向操作手柄9向后扳时，将连接换向阀8内的A点和D点，即换向操作手柄9处于换向阀8的左位，液压油从液压源10经过换向阀8进入固定卡管器油缸的大腔12中，形成卡紧回路的进油油路。又固定卡管器油缸的小腔13可通过单向阀2回油，则固定卡管器卡紧回路的回油油路具备。这样，上述两条油路连通固定卡管器的卡紧回路，固定卡管器卡紧。固定卡管器卡紧回路的回油油路中的液压油在经过单向阀2后，一部分流经换向阀8后回油箱11，另一部分经液控单向阀4进入游动卡管器油缸的大腔14内，使游动卡管器也同时进行卡紧的动作。因此，在固定卡管器卡紧之前，游动卡管器总保持夹持状态。固定卡管器卡紧回路的进油油路与游动卡管器松开回路的进油油路通过直控单向顺序阀5连通，而固定卡管器卡紧回路的进油油路与游动卡管器松开回路的进油油路则是通过液控单向阀4连通的，这样的设计的目的如前文中所述，能够保证固定卡管器卡紧动作到位后，游动卡管器再松开。即，在固定卡管器卡紧之前，游动卡管器也是处于夹持状态的，当固定卡管器卡紧之后，游动卡管器才能松开。

因此，换向阀8的换向操作手柄9无论是在左位还是右位，实现的作用都是使两个卡管器顺序动作：在一个卡管器卡紧前，另外一个卡管器要一直保持夹持状态，当需要卡紧的卡管器卡紧后，另外那个处于夹持状态的卡管器方才可以松开。

Claims

1、井下管柱卡管器的液压控制方法，让换向阀(8)同时控制固定卡管器和游动卡管器的液压控制回路进油和回油，从而使其中一个卡管器先卡紧，另一个卡管器才能再松开。

2、用于权利要求1液压控制方法的液压控制回路，包括换向阀(8)、液压源(10)、固定卡管器油缸的大腔(12)和小腔(13)以及游动卡管器油缸的大腔(14)和小腔(15)，其特征是换向阀(8)与固定卡管器和游动卡管器构成进油油路和回油油路，直控顺序阀(3)与固定卡管器的松开回路的进油油路和游动卡管器的卡紧回路的进油油路连通；直控单向顺序阀(5)与固定卡管器卡紧回路的进油油路和游动卡管器松开回路的进油油路连通。

3、根据权利要求2所述的液压控制回路，其特征是固定卡管器油缸的大腔(12)通过液压管线连接液控单流阀(1)与换向阀(8)以及液压源(10)，构成固定卡管器卡紧回路的进油油路。

4、根据权利要求2所述的液压控制回路，其特征是固定卡管器油缸的小腔(13)通过液压管线连接单流阀(2)与换向阀(8)构成固定卡管器松开回路的进油油路。

5、根据权利要求3所述的液压控制回路，其特征是在固定卡管器油缸的大腔(12)与液控单流阀(1)之间的液压管线上设有手动泄压阀(6)。

6、根据权利要求2所述的液压控制回路，其特征是游动卡管器油缸的大腔(14)通过液压管线连接液控单流阀(4)与固定卡管器松开回路的进油油路连通，构成游动卡管器卡紧回路的进油油路。

7、根据权利要求2所述的液压控制回路，其特征是游动卡管器油缸的小腔(15)通过液压管线连接直控单向顺序阀(5)与固定卡管器卡紧回路的进油油路连通，构成游动卡管器松开回路的进油油路。

8、根据权利要求2所述的液压控制回路，其特征是游动卡管器卡紧回路的进油油路与固定卡管器松开回路的进油油路通过直控单向顺序阀(5)在液控单流阀(1)与换向阀(8)之间的液压管线上连通。

9、根据权利要求2所述的液压控制回路，其特征是在游动卡管器油缸的大腔(14)与直控顺序阀(3)连通处之间的液压管线上设有手动泄压阀(7)。

10、根据权利要求2所述的液压控制回路，其特征是直控顺序阀(3)通过液压管线，一端在固定卡管器油缸的小腔(13)与单流阀(2)之间连通，另一端在游动卡管器的液控单流阀(4)与手动泄压阀(7)之间的液压管线上连通。