CN112696172A - 一种电液复合控制井下解码装置及其解码方法 - Google Patents

一种电液复合控制井下解码装置及其解码方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电液复合控制井下解码装置及其解码方法，第一液控管线、第二液控管线分别与电液复合控制装置相连，通过电液复合控制解码器信号控制电缆与地面控制设备相连，下部电液复合控制***设置在位于井下最底端的电液复合控制装置的下方。利用电路***实现层位识别，从而实现两位三通电磁阀的动作，引导压力液，层位识别效率提高，解决了液压解码***延迟问题，识别精度提高；利用2条液控管线实现液控滑套的驱动，相比全电控方式，减小了电机与电子元器件的存在，提高了驱动扭矩，从而提高了整体工艺可靠性。

Description

一种电液复合控制井下解码装置及其解码方法
技术领域
本发明涉及油气勘探开发技术领域，更具体地说涉及一种电液复合控制井下解码装置及其解码方法。
背景技术
为进行高效的油田开发开采，目前均采用多层采油及注水方式，随着开发深入，油井层数多，层间压力差异大，层间矛盾突出，造成某些层位边底水突进严重，从而造成整井含水率上升。因此为达到稳油控水，增产提效的目的，需要对油井开发层位进行有效的控制，通过节流装置，实现层间压力的调整，从而实现整体注采。
国内外在油水井分层控制方面做了大量的相关研究，初期采用机械滑套开关方式通过钢丝作业开关机械滑套，实现井下层位的开关，该方式存在的问题是对于大斜度井，水平井，钢丝作业无法进行调整，同时通过钢丝电缆调控方式施工工艺复杂，影响油水井正常生产，调控效率低。为解决大斜度井调控问题，出现液控滑套完井方式，该方式利用地面液压控制***输出控制压力，通过液控管线传递给井下液控滑套，实现液控滑套的开度调整。该方式可以在不影响正常生产的前提下，对井下层位进行开关控制，相比钢丝电缆作业，调控效率有了较大的提升，当油水井层数较多时，液控管线数量较多，造成整体工艺可用性受到限制，虽后期出现一种智能井井下层位选择液压解码方法及装置(专利号：2010105826522)，但其采用液压解码方式，解码效率低，同时由于液压控制液传导存在延迟问题，造成解码失效率高，影响井下控制精度；随着电子技术逐渐成熟，逐步出现一种电控智能完井测调***和方法(专利号：2010105826522)，该***利用一条电缆实现井下电控滑套的调节，操作简单，调控效率高，但存在的问题是在井下高温、高压环境下，电子元器件可靠性受到限制，从而造成整体工艺可靠性差的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，液压解码方式解码效率低、解码失效率高，进而影响井下控制精度，电控滑套操作简单、调控效率高，但由于井下环境高温、高压，电子元器件可靠性受到限制，导致整体工艺可靠性差，提供了一种电液复合控制井下解码装置及其解码方法，该装置实现了井下层位的快速选择和液控滑套的可靠控制。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种电液复合控制井下解码装置，包括第一液控管线、第二液控管线、电液复合控制装置、信号控制电缆和下部电液复合控制***，
所述电液复合控制装置包括电液复合控制解码器和液控滑套，所述电液复合控制解码器包括解码器外壳、第一电液复合控制管线、电液复合控制电路***、第二电液复合控制管线、两位三通电磁阀和内部信号控制电缆，
电液复合控制解码器处于关闭状态时，所述第一液控管线与所述解码器外壳上的a孔相连，所述解码器外壳上的a孔通过所述第一电液复合控制管线分别与所述两位三通电磁阀的D孔和所述解码器外壳上的d孔相连通，所述解码器外壳上的d孔与所述液控滑套的下放进液孔相连通，所述两位三通电磁阀的D孔与所述两位三通电磁阀的E孔导通，所述两位三通电磁阀的E孔与所述解码器外壳上的e孔相连通，所述解码器外壳上的e孔与所述液控滑套的上提进液孔相连通，所述第二液控管线与所述解码器外壳上的b孔相连，所述解码器外壳上的b孔通过所述第二电液复合控制管线与所述两位三通电磁阀的F孔相连通；
电液复合控制解码器处于开启状态时，所述第一液控管线与所述解码器外壳上的a孔相连，所述解码器外壳上的a孔通过所述第一电液复合控制管线分别与所述两位三通电磁阀的A孔和所述解码器外壳上的d孔相连通，所述解码器外壳上的d孔与所述液控滑套的下放进液孔相连通，所述第二液控管线与所述解码器外壳上的b孔相连，所述解码器外壳上的b孔通过所述第二电液复合控制管线与所述两位三通电磁阀的B孔相连通，所述两位三通电磁阀的B孔与所述两位三通电磁阀的C孔导通，所述两位三通电磁阀的C孔与所述解码器外壳上的e孔相连通，所述解码器外壳上的e孔与所述液控滑套的上提进液孔相连通；
所述信号控制电缆与所述解码器外壳上的c孔相连，所述解码器外壳上的c孔通过所述内部信号控制电缆和所述电液复合控制电路***与所述两位三通电磁阀的信号接收口相连；
所述下部电液复合控制***设置在位于井下最底端的所述电液复合控制装置的下方。
所述液控滑套包括上提进液孔、下放进液孔、活塞、外壳、中心管和出液孔，在所述外壳的侧壁上开设有贯穿所述外壳的侧壁的导液孔，在所述外壳内套接所述中心管，在所述中心管的下部侧壁与导液孔相对处均匀开设有贯穿所述中心管的侧壁的出液孔，在所述外壳的首端分别开设有贯穿所述外壳侧壁的上提进液孔和下放进液孔，所述上提进液孔和所述下放进液孔均通过液压和活塞来控制中心管的上提和下放，以实现层位的调整。
相邻的所述电液复合控制装置之间利用封隔器进行分隔和密闭分层。
所述电液复合控制装置的数量为2-12个。
初始状态下，所述电液复合控制解码器处于关闭状态。
所述信号控制电缆与地面控制设备相连，以实现利用地面控制设备对井下电液复合解码器进行控制的目的。
一种电液复合控制井下解码装置的解码方法，
当电液复合控制解码器处于初始状态(即关闭状态)时，对第一液压管线进行加压，压力液顺第一液压管线进入到解码器外壳上的a孔，经由第一电液复合控制管线分别进入解码器外壳上的d孔和两位三通电磁阀的D孔，通过两位三通电磁阀，两位三通电磁阀的D孔与两位三通电磁阀的E孔导通，压力液流向解码器外壳上的e孔，故解码器外壳上的e孔和解码器外壳上的d孔处的压力相同，液控滑套的上提进液孔和下放进液孔的压力相同，即活塞两端压力相同，中心管不发生横向移动，当对第二液压管线进行加压时，压力液通过解码器外壳上的b孔连接到两位三通电磁阀的F孔，两位三通电磁阀的F孔为关闭状态，即加压无效果，故无论对第一液压管线和第二液压管线施加压力，液控滑套均不动作，即保持原始状态；
地面控制设备对电液复合控制解码器发出开启信号，此时，当电液复合控制解码器处于开启状态，对第一液压管线进行加压，压力液顺第一液压管线进入到解码器外壳上的a孔，经由第一电液复合控制管线分别进入解码器外壳上的d孔和两位三通电磁阀的A孔，即解码器外壳上的d孔的压力为第一液压管线的压力，第二液压管线与解码器外壳上的b孔连接，并连接到两位三通电磁阀的B孔，通过两位三通阀，两位三通电磁阀的B孔与两位三通电磁阀的C孔导通，压力液流向解码器外壳上的e孔，故解码器外壳上的e孔的压力为第二液压管线的压力，解码器外壳上的d孔与下放进液孔相连通，解码器外壳上的e孔与上提进液孔相连通，当第一液压管线施加压力、第二液压管线无动作时，下放进液孔的压力升高，推动活塞向右移动，进而带动中心管向右移动，以实现阀的调节，当第二液压管线施加压力、第一液压管线无动作时，上提进液孔的压力升高，推动活塞向左移动，进而带动中心管向左移动，以实现阀的调节。
本发明的有益效果为：利用电液复合控制解码方式，可以实现井下多个层位的快速选择，解决了目前液控解码只能实现6层的控制，该控制方式理论上识别层位可以无限增加；利用电路***实现层位识别，从而实现两位三通电磁阀的动作，引导压力液，层位识别效率提高，解决了液压解码***延迟问题，识别精度提高；利用2条液控管线实现液控滑套的驱动，相比全电控方式，减小了电机与电子元器件的存在，提高了驱动扭矩，从而提高了整体工艺可靠性。
附图说明
图1是本发明的整体井下结构示意图；(a)为初始状态，(b)为第一层通电时滑套状态；
图2是本发明中电液复合控制装置的关闭状态的整体结构示意图；
图3是本发明中电液复合控制装置的开启状态的整体结构示意图；
图4是本发明中电液复合控制解码器的关闭状态结构示意图；
图5是本发明中电液复合控制解码器的开启状态结构示意图；
图6是本发明中两位三通电磁阀的关闭状态结构示意图；
图7是本发明中两位三通电磁阀的开启状态结构示意图；
图中：1为第一液控管线，2为第二液控管线，3为第一电液复合控制解码器，4为第一液控滑套，5为第二电液复合控制解码器，6为第二液控滑套，7为信号控制电缆，8为下部电液复合控制***，9为解码器外壳，10为上提进液孔，11为下放进液孔，12为活塞，13为外壳，14为中心管，15为出液孔，16为第一电液复合控制管线，17为电液复合控制电路***，18为第二电液复合控制管线，19为两位三通电磁阀，20为内部信号控制电缆。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
一种电液复合控制井下解码装置，包括第一液控管线1、第二液控管线2、电液复合控制装置、信号控制电缆7和下部电液复合控制***8，
电液复合控制装置包括电液复合控制解码器和液控滑套，电液复合控制解码器包括解码器外壳9、第一电液复合控制管线16、电液复合控制电路***17、第二电液复合控制管线18、两位三通电磁阀19和内部信号控制电缆20，
电液复合控制解码器处于关闭状态时，第一液控管线1与解码器外壳9上的a孔相连，解码器外壳9上的a孔通过第一电液复合控制管线16分别与两位三通电磁阀19的D孔和解码器外壳9上的d孔相连通，解码器外壳9上的d孔与液控滑套的下放进液孔11相连通，两位三通电磁阀19的D孔与两位三通电磁阀19的E孔导通，两位三通电磁阀19的E孔与解码器外壳9上的e孔相连通，解码器外壳9上的e孔与液控滑套的上提进液孔10相连通，第二液控管线2与解码器外壳9上的b孔相连，解码器外壳9上的b孔通过第二电液复合控制管线18与两位三通电磁阀19的F孔相连通；
电液复合控制解码器处于开启状态时，第一液控管线1与解码器外壳9上的a孔相连，解码器外壳9上的a孔通过第一电液复合控制管线16分别与两位三通电磁阀19的A孔和解码器外壳9上的d孔相连通，解码器外壳9上的d孔与液控滑套的下放进液孔11相连通，第二液控管线2与解码器外壳9上的b孔相连，解码器外壳9上的b孔通过第二电液复合控制管线18与两位三通电磁阀19的B孔相连通，两位三通电磁阀19的B孔与两位三通电磁阀19的C孔导通，两位三通电磁阀19的C孔与解码器外壳9上的e孔相连通，解码器外壳9上的e孔与液控滑套的上提进液孔10相连通；
信号控制电缆7与解码器外壳9上的c孔相连，解码器外壳9上的c孔通过内部信号控制电缆20和电液复合控制电路***17与两位三通电磁阀19的信号接收口相连；
下部电液复合控制***8设置在位于井下最底端的电液复合控制装置的下方。
实施例二
在实施例一的基础上，液控滑套包括上提进液孔10、下放进液孔11、活塞12、外壳13、中心管14和出液孔15，在外壳13的侧壁上开设有贯穿外壳13的侧壁的导液孔，在外壳13内套接中心管14，在中心管14的下部侧壁与导液孔相对处均匀开设有贯穿中心管14的侧壁的出液孔15，在外壳13的首端分别开设有贯穿外壳13侧壁的上提进液孔10和下放进液孔11，上提进液孔10和下放进液孔11均通过液压和活塞12来控制中心管14的上提和下放，以实现层位的调整。
实施例三
在实施例二的基础上，相邻的电液复合控制装置之间利用封隔器进行分隔和密闭分层。
电液复合控制装置的数量为2-12个。
初始状态下，电液复合控制解码器处于关闭状态。
信号控制电缆7与地面控制设备相连，以实现利用地面控制设备对井下电液复合解码器进行控制的目的。
实施例四
一种电液复合控制井下解码装置的解码方法，
当电液复合控制解码器处于初始状态(即关闭状态)时，对第一液压管线进行加压，压力液顺第一液压管线进入到解码器外壳上的a孔，经由第一电液复合控制管线分别进入解码器外壳上的d孔和两位三通电磁阀的D孔，通过两位三通电磁阀，两位三通电磁阀的D孔与两位三通电磁阀的E孔导通，压力液流向解码器外壳上的e孔，故解码器外壳上的e孔和解码器外壳上的d孔处的压力相同，液控滑套的上提进液孔和下放进液孔的压力相同，即活塞两端压力相同，中心管不发生横向移动，当对第二液压管线进行加压时，压力液通过解码器外壳上的b孔连接到两位三通电磁阀的F孔，两位三通电磁阀的F孔为关闭状态，即加压无效果，故无论对第一液压管线和第二液压管线施加压力，液控滑套均不动作，即保持原始状态；
地面控制设备对电液复合控制解码器发出开启信号，此时，当电液复合控制解码器处于开启状态，对第一液压管线进行加压，压力液顺第一液压管线进入到解码器外壳上的a孔，经由第一电液复合控制管线分别进入解码器外壳上的d孔和两位三通电磁阀的A孔，即解码器外壳上的d孔的压力为第一液压管线的压力，第二液压管线与解码器外壳上的b孔连接，并连接到两位三通电磁阀的B孔，通过两位三通阀，两位三通电磁阀的B孔与两位三通电磁阀的C孔导通，压力液流向解码器外壳上的e孔，故解码器外壳上的e孔的压力为第二液压管线的压力，解码器外壳上的d孔与下放进液孔相连通，解码器外壳上的e孔与上提进液孔相连通，当第一液压管线施加压力、第二液压管线无动作时，下放进液孔的压力升高，推动活塞向右移动，进而带动中心管向右移动，以实现阀的调节，当第二液压管线施加压力、第一液压管线无动作时，上提进液孔的压力升高，推动活塞向左移动，进而带动中心管向左移动，以实现阀的调节。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种电液复合控制井下解码装置，其特征在于：包括第一液控管线、第二液控管线、电液复合控制装置、信号控制电缆和下部电液复合控制***，
所述电液复合控制装置包括电液复合控制解码器和液控滑套，所述电液复合控制解码器包括解码器外壳、第一电液复合控制管线、电液复合控制电路***、第二电液复合控制管线、两位三通电磁阀和内部信号控制电缆，
电液复合控制解码器处于关闭状态时，所述第一液控管线与所述解码器外壳上的a孔相连，所述解码器外壳上的a孔通过所述第一电液复合控制管线分别与所述两位三通电磁阀的D孔和所述解码器外壳上的d孔相连通，所述解码器外壳上的d孔与所述液控滑套的下放进液孔相连通，所述两位三通电磁阀的D孔与所述两位三通电磁阀的E孔导通，所述两位三通电磁阀的E孔与所述解码器外壳上的e孔相连通，所述解码器外壳上的e孔与所述液控滑套的上提进液孔相连通，所述第二液控管线与所述解码器外壳上的b孔相连，所述解码器外壳上的b孔通过所述第二电液复合控制管线与所述两位三通电磁阀的F孔相连通；
电液复合控制解码器处于开启状态时，所述第一液控管线与所述解码器外壳上的a孔相连，所述解码器外壳上的a孔通过所述第一电液复合控制管线分别与所述两位三通电磁阀的A孔和所述解码器外壳上的d孔相连通，所述解码器外壳上的d孔与所述液控滑套的下放进液孔相连通，所述第二液控管线与所述解码器外壳上的b孔相连，所述解码器外壳上的b孔通过所述第二电液复合控制管线与所述两位三通电磁阀的B孔相连通，所述两位三通电磁阀的B孔与所述两位三通电磁阀的C孔导通，所述两位三通电磁阀的C孔与所述解码器外壳上的e孔相连通，所述解码器外壳上的e孔与所述液控滑套的上提进液孔相连通；
所述信号控制电缆与所述解码器外壳上的c孔相连，所述解码器外壳上的c孔通过所述内部信号控制电缆和所述电液复合控制电路***与所述两位三通电磁阀的信号接收口相连；
所述下部电液复合控制***设置在位于井下最底端的所述电液复合控制装置的下方。
2.根据权利要求1所述的一种电液复合控制井下解码装置，其特征在于：所述液控滑套包括上提进液孔、下放进液孔、活塞、外壳、中心管和出液孔，在所述外壳的侧壁上开设有贯穿所述外壳的侧壁的导液孔，在所述外壳内套接所述中心管，在所述中心管的下部侧壁与导液孔相对处均匀开设有贯穿所述中心管的侧壁的出液孔，在所述外壳的首端分别开设有贯穿所述外壳侧壁的上提进液孔和下放进液孔，所述上提进液孔和所述下放进液孔均通过液压和活塞来控制中心管的上提和下放，以实现层位的调整。
3.根据权利要求1所述的一种电液复合控制井下解码装置，其特征在于：相邻的所述电液复合控制装置之间利用封隔器进行分隔和密闭分层。
4.根据权利要求1所述的一种电液复合控制井下解码装置，其特征在于：所述电液复合控制装置的数量为2-12个。
5.根据权利要求1所述的一种电液复合控制井下解码装置，其特征在于：初始状态下，所述电液复合控制解码器处于关闭状态。
6.根据权利要求1所述的一种电液复合控制井下解码装置，其特征在于：所述信号控制电缆与地面控制设备相连，以实现利用地面控制设备对井下电液复合解码器进行控制的目的。
7.利用权利要求1-6任一所述的一种电液复合控制井下解码装置的解码方法，其特征在于：
当电液复合控制解码器处于初始状态(即关闭状态)时，对第一液压管线进行加压，压力液顺第一液压管线进入到解码器外壳上的a孔，经由第一电液复合控制管线分别进入解码器外壳上的d孔和两位三通电磁阀的D孔，通过两位三通电磁阀，两位三通电磁阀的D孔与两位三通电磁阀的E孔导通，压力液流向解码器外壳上的e孔，故解码器外壳上的e孔和解码器外壳上的d孔处的压力相同，液控滑套的上提进液孔和下放进液孔的压力相同，即活塞两端压力相同，中心管不发生横向移动，当对第二液压管线进行加压时，压力液通过解码器外壳上的b孔连接到两位三通电磁阀的F孔，两位三通电磁阀的F孔为关闭状态，即加压无效果，故无论对第一液压管线和第二液压管线施加压力，液控滑套均不动作，即保持原始状态；
地面控制设备对电液复合控制解码器发出开启信号，此时，当电液复合控制解码器处于开启状态，对第一液压管线进行加压，压力液顺第一液压管线进入到解码器外壳上的a孔，经由第一电液复合控制管线分别进入解码器外壳上的d孔和两位三通电磁阀的A孔，即解码器外壳上的d孔的压力为第一液压管线的压力，第二液压管线与解码器外壳上的b孔连接，并连接到两位三通电磁阀的B孔，通过两位三通阀，两位三通电磁阀的B孔与两位三通电磁阀的C孔导通，压力液流向解码器外壳上的e孔，故解码器外壳上的e孔的压力为第二液压管线的压力，解码器外壳上的d孔与下放进液孔相连通，解码器外壳上的e孔与上提进液孔相连通，当第一液压管线施加压力、第二液压管线无动作时，下放进液孔的压力升高，推动活塞向右移动，进而带动中心管向右移动，以实现阀的调节，当第二液压管线施加压力、第一液压管线无动作时，上提进液孔的压力升高，推动活塞向左移动，进而带动中心管向左移动，以实现阀的调节。
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