CN113586544A - 一种油管柱的提升液压***及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种提升液压***及其使用方法，包括组合液压缸、第一液压阀组、第二液压阀组、第三液压阀组、液压供给***、压力油箱和常压油箱。所述组合液压缸包括同轴设置的柱塞缸和活塞缸，所述柱塞缸内设置有柱塞油腔，所述活塞缸内设置有第一油腔和第二油腔，所述第一液压阀组的出油端与第二油腔连通，所述第二液压阀组的出油端与第一油腔连通，所述第三液压阀组的出油端与柱塞油腔连通，所述各液压阀组的进油端均与液压供给***的出油端连通，所述液压供给***的进油端设置于常压油箱的底部。本设计不仅可以根据油管柱的重量灵活调整工作功率，避免造成功率浪费，有效提高经济性和环保性，而且控制***机构简单，可靠高。
Description
技术领域
本发明涉及一种提升液压***，尤其涉及一种油管柱的提升液压***及其使用方法，具体适用于工作功率可调节的提升液压***。
背景技术
近年来，各个国家越来越重视对能源的开发，各种陆上石油能源装备的需求也越来越多。其中油管是在钻探完成后将原油和天然气从油气层运输到地表的管道，它用以承受开采过程中产生的压力。在油田修井或泵检修等作业中，需要油管、抽油杆一根根从井内起升出来，作业完成后，再将油管、抽油杆一根接一根下放至油井内。
目前油管的起升和下放通常采用机械式、液压式和电控式3种设备进行，这3种设备满足均可以避免提出或下入油管排放混乱，损伤油管，但其仍存在以下缺陷：
1、现有起升设备一般为了满足起升时间快速提升油管的需要，会将整个***的装机功率设计得很大，而在辅助时间内实际所需功率较小，***装机功率会大大浪费；
2、机械式排管成本低，但设备占用空间大，传动精度低；
3、液压式排管可靠性高，不需要进行特殊防爆处理，可实现无极变速，但控制***相对复杂；
4、电控式排管传动精度高，但成本较高，同时需要复杂的机旁防爆型控制柜。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的起升设备装机功率过大在使用过程中存在浪费，同时控制***复杂的缺点，提供了一种功率可调节同时控制***简单的提升液压***。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种油管柱的提升液压***，所述提升液压***包括：组合液压缸、第一液压阀组、第二液压阀组、第三液压阀组、液压供给***、压力油箱和常压油箱；所述组合液压缸包括同轴设置的柱塞缸和活塞缸，所述活塞缸设置于柱塞缸的内部，所述活塞缸的侧壁与柱塞缸顶部的活塞缸口滑动配合，所述活塞缸与柱塞缸密封配合，所述柱塞缸内设置有柱塞油腔，所述活塞缸内设置有第一油腔和第二油腔，所述第一液压阀组的出油端通过油管与活塞缸内设置的第二油腔相连通，所述第二液压阀组的出油端通过油管与活塞缸内设置的第一油腔相连通，所述第三液压阀组的出油端通过油管与柱塞缸内设置的柱塞油腔相连通，所述第一液压阀组、第二液压阀组和第三液压阀组的进油端均与液压供给***的出油端相连通，所述液压供给***的进油端设置于常压油箱的底部。
所述第一液压阀组包括：第一液控换向阀、第一手动换向阀和第一单向节流阀；所述第一液控换向阀为二位三通液压阀，所述第一手动换向阀为二进二出液压阀组，所述第一液控换向阀的进油端与液压供给***的出油端相连通，所述第一液控换向阀的出油端通过节流阀后与活塞缸内设置的第二油腔相连通，所述第一液控换向阀的回油端与压力油箱相连通，所述第一液控换向阀的第一液控端通过第一单向节流阀和第一手动换向阀的第一工作口相连通，所述第一液控换向阀的第二液控端通过第一单向节流阀和第一手动换向阀的第二工作口相连通，所述第一手动换向阀的进油端与液压供给***的出油端相连通，所述第一手动换向阀的回油端与常压油箱相连通；
所述第二液压阀组包括第二液控换向阀、第二手动换向阀和第二单向节流阀；所述第二液控换向阀为二位三通液压阀，所述第二手动换向阀为二进二出液压阀组，所述第二液控换向阀的进油端与液压供给***的出油端相连通，所述第二液控换向阀的出油端通过节流阀后与活塞缸内设置的第一油腔相连通，所述第二液控换向阀的回油端与压力油箱相连通，所述第二液控换向阀的第一液控端通过第二单向节流阀和第一手动换向阀的第一工作口相连通，所述第二液控换向阀的第二液控端通过第二单向节流阀和第二手动换向阀的第二工作口相连通，所述第二手动换向阀的进油端与液压供给***的出油端相连通，所述第二手动换向阀的回油端与常压油箱相连通；
所述第三液压阀组包括第三液控换向阀、第三手动换向阀和第三单向节流阀；所述第三液控换向阀为二位三通液压阀，所述第三手动换向阀为二进二出液压阀组，所述第三液控换向阀的进油端与液压供给***的出油端相连通，所述第三液控换向阀的出油端通过节流阀后与柱塞缸内设置的柱塞油腔相连通，所述第三液控换向阀的回油端与压力油箱相连通，所述第三液控换向阀的第一液控端通过第三单向节流阀和第三手动换向阀的第一工作口相连通，所述第三液控换向阀的第二液控端通过第三单向节流阀和第三手动换向阀的第二工作口相连通，所述第三手动换向阀的进油端与液压供给***的出油端相连通，所述第三手动换向阀的回油端与常压油箱相连通；
所述第一液压阀组的出油端为第一液控换向阀的出油端，所述第二液压阀组的出油端为第二液控换向阀的出油端，所述第三液压阀组的出油端为第三液控换向阀的出油端，所述第一液压阀组的进油端为第一液控换向阀的进油端，所述第二液压阀组的进油端为第二液控换向阀的进油端，所述第三液压阀组的进油端为第三液控换向阀的进油端。
所述第一液控换向阀、第二液控换向阀和第三液控换向阀为一进一出液压换向阀，所述第一手动换向阀、第二手动换向阀和第三手动换向阀为H型二位四通换向阀。
所述液压供给***包括：主泵、主泵单向阀、溢流阀、气液缸和氮气瓶；所述主泵的进油端与常压油箱相连通，所述主泵的出油端通过主泵单向阀后与溢流阀的进油端和气液缸的油孔相连通，所述溢流阀的进油端还与第一液压阀组、第二液压阀组和第三液压阀组的进油端相连通，所述溢流阀的出油端与常压油箱相连通，所述气液缸的气孔与氮气瓶相连通。
所述活塞缸的活塞杆端部设置有起吊装置。
所述压力油箱为设在高处储存液压油重力势能的油箱。
一种油管柱的提升液压***的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
第一步：准备步骤，操作人员开启提升液压***总开关，液压供给***开始工作；
第二步：判断步骤，操作人员根据油管柱重量判断提升液压***所需提升力档，所述柱塞油腔或第一油腔内注入液压油时为活塞缸上设置的起吊装置提供向上的提升力，所述第二油腔内注入液压油时为活塞缸上设置的起吊装置提供向下的下放力，提升液压***提升力档如表1所示：
表1：
表1中，+为该油腔所对应的液控换向阀上的进油端到出油端的油路连通，此时该油腔与主泵单向阀的出油端相连通，-为该油腔所对应的液控换向阀上的出油端到回油端的油路连通，此时该油腔与压力油箱相连通；
第三步：提升步骤，操作人员将活塞缸上设置的起吊装置与油管柱固定连接，起吊装置与油管柱固定连接后，操作人员根据判断步骤中判断的提升力档位手动切换第一手动换向阀、第二手动换向阀和第三手动换向阀的档位，使液压油经过手动换向阀的进油端和工作口后进入对应液控换向阀的液控端，液压油进入液控换向阀的液控端后驱动液控换向阀换向，液控换向阀换向后，液控换向阀中进油端到出油端的油路连通，液压油进入对应油腔中，使提升液压***的提升力大于油管柱的重量，当提升液压***的提升力大于油管柱的重量时，油管柱上升，当油管柱上升至油井外时，操作人员从起吊装置上取下油管柱，此时提升步骤完成；
第四步：下放步骤，操作人员将活塞缸上设置的起吊装置与油管柱固定连接，起吊装置与油管柱固定连接后，操作人员手动切换第一手动换向阀和第三手动换向阀的档位，使第一液控换向阀和第三液控换向阀中出油端到回油端的油路连通，此时，提升液压***的提升力小于油管柱的重量，油管柱下降进入油井内，同时组合液压缸中第二油腔和柱塞油腔内的液压油被活塞缸压入压力油箱内，当油管柱下降至油井内放料高度时，操作人员从起吊装置上取下油管柱，此时下放步骤完成。
所述第三步下放步骤中当操作人员判断油管柱所受重力大于柱塞油腔和第二油腔所提供的阻力和第一油腔工作后提供的提升力之和时，操作人员手动切换第二手动换向阀的档位，使液压油经过第二手动换向阀的进油端和工作口后进入第二液控换向阀的液控端，液压油进入第二液控换向阀的液控端后驱动第二液控换向阀换向，第二液控换向阀换向后，第二液控换向阀中进油端到出油端的油路连通，液压油进入第一油腔中，此时第一油腔开始工作为油管柱提供提升力，油管柱下降速度减慢。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种油管柱的提升液压***的使用方法中利用三套液压阀组对组合液压缸内的不同油腔提供液压油，操作人员可以根据油管柱的重量分别设置三套液压阀组的档位以调整组合液压缸中各油腔的功率，以灵活调整提升液压***输出的提升力，组合液压缸中各油腔的功率之和即液压供给***的负载功率，当负载功率较小时液压供给***中油泵的工作功率可以自动降低，以节省能源。因此，本设计可以根据油管柱的重量灵活调整工作功率，避免造成功率浪费，有效提高经济性和环保性。
2、本发明一种油管柱的提升液压***的使用方法中使用手动换向阀作为液控换向阀的控制器，操作人员通过控制手动换向阀的档位间接控制液控换向阀的开闭，不需要使用电液比例控制***作为控制器，机械结构简单，便于使用，同时不易损坏，可靠性高。因此，本设计的控制***机构简单，可靠高，可以有效降低生产成本，延长使用寿命。
3、本发明一种油管柱的提升液压***中设置有高位油箱、气液缸和氮气瓶，气液缸和氮气瓶共同组成活塞式蓄能器，提升液压***进行下放步骤时，油管柱下降释放的重力势能可以将组合液压缸内的液压油通过设置为低压档的液压阀组进入高位油箱和活塞式蓄能器内，高位油箱将油管柱的重力势能存储为液压油的重力势能，活塞式蓄能器将油管柱的重力势能存储为弹性势能，高位油箱和活塞式蓄能器存储的势能可以供其他作业用，起到能量回收的作用，有效提高提升液压***的经济性和环保性。因此，本设计可以将提升液压***进行下放步骤时释放的能量回收利用，充分利用能源，有效提高经济性和环保性。
4、本发明一种油管柱的提升液压***中液压阀组通过节流阀与组合液压缸相连通，节流阀可以调整液压油的通过速度，通过减小液压油的通过速度可以减慢下放步骤中油管柱下降的速度，起到调速的作用，同时在紧急情况下，可以通过关闭节流阀截断组合液压缸输入或输出的压力油，起到刹车的作用，提高安全性。因此，本设计可以通过节流阀对组合液压缸输入或输出的压力油进行调速或截断，有效提高***安全性。
5、本发明一种油管柱的提升液压***中手动换向阀通过单向节流阀与液控换向阀相连通，单向节流阀可以调整液控换向阀换向的速度，同时减小换向的冲击大小，提高***平稳性。因此，本设计可以通过单向节流阀调整液控换向阀换向的速度同时减小换向的冲击大小，有效提高***工作平稳性。
6、本发明一种油管柱的提升液压***中液压供给机构的出油端通过溢流阀与油箱相连通，在液压供给机构输出压力过大时可以通过溢流阀使多余液压油回到常压邮箱中，保证液压供给机构输出压力的恒定性，避免***损坏。因此，本设计可以通过溢流阀保证液压供给机构输出压力的恒定性，避免***损坏，有效提高***使用的安全性。
附图说明
图1是本发明的液压原理图。
图中：组合液压缸1、柱塞缸11、活塞缸12、柱塞油腔13、第一油腔14、第二油腔15、第一液压阀组2、第一液控换向阀21、第一手动换向阀22、第一单向节流阀23、第二液压阀组3、第二液控换向阀31、第二手动换向阀32、第二单向节流阀33、第三液压阀组4、第三液控换向阀41、第三手动换向阀42、第三单向节流阀43、液压供给***5、主泵51、主泵单向阀52、溢流阀53、气液缸54、氮气瓶55、压力油箱6、常压油箱7、节流阀8。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种油管柱的提升液压***，所述提升液压***包括：组合液压缸1、第一液压阀组2、第二液压阀组3、第三液压阀组4、液压供给***5、压力油箱6和常压油箱7；所述组合液压缸1包括同轴设置的柱塞缸11和活塞缸12，所述活塞缸12设置于柱塞缸11的内部，所述活塞缸12的侧壁与柱塞缸11顶部的活塞缸口滑动配合，所述活塞缸12与柱塞缸11密封配合，所述柱塞缸11内设置有柱塞油腔13，所述活塞缸12内设置有第一油腔14和第二油腔15，所述第一液压阀组2的出油端通过油管与活塞缸12内设置的第二油腔15相连通，所述第二液压阀组3的出油端通过油管与活塞缸12内设置的第一油腔14相连通，所述第三液压阀组4的出油端通过油管与柱塞缸11内设置的柱塞油腔13相连通，所述第一液压阀组2、第二液压阀组3和第三液压阀组4的进油端均与液压供给***5的出油端相连通，所述液压供给***5的进油端设置于常压油箱7的底部。
所述第一液压阀组2包括：第一液控换向阀21、第一手动换向阀22和第一单向节流阀23；所述第一液控换向阀21为二位三通液压阀，所述第一手动换向阀22为二进二出液压阀组，所述第一液控换向阀21的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第一液控换向阀21的出油端通过节流阀8后与活塞缸12内设置的第二油腔15相连通，所述第一液控换向阀21的回油端与压力油箱6相连通，所述第一液控换向阀21的第一液控端通过第一单向节流阀23和第一手动换向阀22的第一工作口相连通，所述第一液控换向阀21的第二液控端通过第一单向节流阀23和第一手动换向阀22的第二工作口相连通，所述第一手动换向阀22的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第一手动换向阀22的回油端与常压油箱7相连通；
所述第二液压阀组3包括第二液控换向阀31、第二手动换向阀32和第二单向节流阀33；所述第二液控换向阀31为二位三通液压阀，所述第二手动换向阀32为二进二出液压阀组，所述第二液控换向阀31的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第二液控换向阀31的出油端通过节流阀8后与活塞缸12内设置的第一油腔14相连通，所述第二液控换向阀31的回油端与压力油箱6相连通，所述第二液控换向阀31的第一液控端通过第二单向节流阀33和第一手动换向阀22的第一工作口相连通，所述第二液控换向阀31的第二液控端通过第二单向节流阀33和第二手动换向阀32的第二工作口相连通，所述第二手动换向阀32的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第二手动换向阀32的回油端与常压油箱7相连通；
所述第三液压阀组4包括第三液控换向阀41、第三手动换向阀42和第三单向节流阀43；所述第三液控换向阀41为二位三通液压阀，所述第三手动换向阀42为二进二出液压阀组，所述第三液控换向阀41的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第三液控换向阀41的出油端通过节流阀8后与柱塞缸11内设置的柱塞油腔13相连通，所述第三液控换向阀41的回油端与压力油箱6相连通，所述第三液控换向阀41的第一液控端通过第三单向节流阀43和第三手动换向阀42的第一工作口相连通，所述第三液控换向阀41的第二液控端通过第三单向节流阀43和第三手动换向阀42的第二工作口相连通，所述第三手动换向阀42的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第三手动换向阀42的回油端与常压油箱7相连通；
所述第一液压阀组2的出油端为第一液控换向阀21的出油端，所述第二液压阀组3的出油端为第二液控换向阀31的出油端，所述第三液压阀组4的出油端为第三液控换向阀41的出油端，所述第一液压阀组2的进油端为第一液控换向阀21的进油端，所述第二液压阀组3的进油端为第二液控换向阀31的进油端，所述第三液压阀组4的进油端为第三液控换向阀41的进油端。
所述第一液控换向阀21、第二液控换向阀31和第三液控换向阀41为一进一出液压换向阀，所述第一手动换向阀22、第二手动换向阀32和第三手动换向阀42为H型二位四通换向阀。
所述液压供给***5包括：主泵51、主泵单向阀52、溢流阀53、气液缸54和氮气瓶55；所述主泵51的进油端与常压油箱7相连通，所述主泵51的出油端通过主泵单向阀52后与溢流阀53的进油端和气液缸54的油孔相连通，所述溢流阀53的进油端还与第一液压阀组2、第二液压阀组3和第三液压阀组4的进油端相连通，所述溢流阀53的出油端与常压油箱7相连通，所述气液缸54的气孔与氮气瓶55相连通。
所述活塞缸12的活塞杆端部设置有起吊装置。
所述压力油箱6为设在高处储存液压油重力势能的油箱。
一种油管柱的提升液压***的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
第一步：准备步骤，操作人员开启提升液压***总开关，液压供给***5开始工作；
第二步：判断步骤，操作人员根据油管柱重量判断提升液压***所需提升力档，所述柱塞油腔13或第一油腔14内注入液压油时为活塞缸12上设置的起吊装置提供向上的提升力，所述第二油腔15内注入液压油时为活塞缸12上设置的起吊装置提供向下的下放力，提升液压***提升力档如表1所示：
表1：
表1中，+为该油腔所对应的液控换向阀上的进油端到出油端的油路连通，此时该油腔与主泵单向阀52的出油端相连通，-为该油腔所对应的液控换向阀上的出油端到回油端的油路连通，此时该油腔与压力油箱6相连通；
第三步：提升步骤，操作人员将活塞缸12上设置的起吊装置与油管柱固定连接，起吊装置与油管柱固定连接后，操作人员根据判断步骤中判断的提升力档位手动切换第一手动换向阀22、第二手动换向阀32和第三手动换向阀42的档位，使液压油经过手动换向阀的进油端和工作口后进入对应液控换向阀的液控端，液压油进入液控换向阀的液控端后驱动液控换向阀换向，液控换向阀换向后，液控换向阀中进油端到出油端的油路连通，液压油进入对应油腔1中，使提升液压***的提升力大于油管柱的重量，当提升液压***的提升力大于油管柱的重量时，油管柱上升，当油管柱上升至油井外时，操作人员从起吊装置上取下油管柱，此时提升步骤完成；
第四步：下放步骤，操作人员将活塞缸12上设置的起吊装置与油管柱固定连接，起吊装置与油管柱固定连接后，操作人员手动切换第一手动换向阀22和第三手动换向阀42的档位，使第一液控换向阀21和第三液控换向阀41中出油端到回油端的油路连通，此时，提升液压***的提升力小于油管柱的重量，油管柱下降进入油井内，同时组合液压缸1中第二油腔15和柱塞油腔13内的液压油被活塞缸12压入压力油箱6内，当油管柱下降至油井内放料高度时，操作人员从起吊装置上取下油管柱，此时下放步骤完成。
所述第三步下放步骤中当操作人员判断油管柱所受重力大于柱塞油腔13和第二油腔15所提供的阻力和第一油腔14工作后提供的提升力之和时，操作人员手动切换第二手动换向阀32的档位，使液压油经过第二手动换向阀32的进油端和工作口后进入第二液控换向阀31的液控端，液压油进入第二液控换向阀31的液控端后驱动第二液控换向阀31换向，第二液控换向阀31换向后，第二液控换向阀31中进油端到出油端的油路连通，液压油进入第一油腔14中，此时第一油腔14开始工作为油管柱提供提升力，油管柱下降速度减慢。
本发明的原理说明如下：
本设计中活塞缸12上设置有起吊装置，起吊装置与待提升的油管柱固定连接，起吊装置上升或下降时油管柱同步上升或下降；
本设计中活塞缸12作为柱塞缸11的活塞，当柱塞缸11中的柱塞油腔13注油时活塞缸12受液压油驱动向上移动，同时抬起起吊装置，待提升的油管柱同步上升，当柱塞缸11中的柱塞油腔13排油时活塞缸12受液压油和重力驱动向下移动，同时降下起吊装置，待提升的油管柱同步下降；
本设计中起吊装置设置于活塞缸12的活塞上，当活塞缸12中的第一油腔14注油时活塞缸12的活塞受液压油驱动向上移动，同时抬起起吊装置，待提升的油管柱同步上升，当活塞缸12中的第一油腔14排油或活塞缸12中的第二油腔15注油时活塞缸12的活塞受液压油和重力驱动向下移动，同时降下起吊装置，待提升的油管柱同步下降。
实施例1：
一种油管柱的提升液压***，所述提升液压***包括：组合液压缸1、第一液压阀组2、第二液压阀组3、第三液压阀组4、液压供给***5、压力油箱6和常压油箱7；所述组合液压缸1包括同轴设置的柱塞缸11和活塞缸12，所述活塞缸12设置于柱塞缸11的内部，所述活塞缸12的侧壁与柱塞缸11顶部的活塞缸口滑动配合，所述活塞缸12与柱塞缸11密封配合，所述柱塞缸11内设置有柱塞油腔13，所述活塞缸12内设置有第一油腔14和第二油腔15，所述第一液压阀组2的出油端通过油管与活塞缸12内设置的第二油腔15相连通，所述第二液压阀组3的出油端通过油管与活塞缸12内设置的第一油腔14相连通，所述第三液压阀组4的出油端通过油管与柱塞缸11内设置的柱塞油腔13相连通，所述第一液压阀组2、第二液压阀组3和第三液压阀组4的进油端均与液压供给***5的出油端相连通，所述液压供给***5的进油端设置于常压油箱7的底部；所述第一液压阀组2包括：第一液控换向阀21、第一手动换向阀22和第一单向节流阀23；所述第一液控换向阀21为二位三通液压阀，所述第一手动换向阀22为二进二出液压阀组，所述第一液控换向阀21的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第一液控换向阀21的出油端通过节流阀8后与活塞缸12内设置的第二油腔15相连通，所述第一液控换向阀21的回油端与压力油箱6相连通，所述第一液控换向阀21的第一液控端通过第一单向节流阀23和第一手动换向阀22的第一工作口相连通，所述第一液控换向阀21的第二液控端通过第一单向节流阀23和第一手动换向阀22的第二工作口相连通，所述第一手动换向阀22的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第一手动换向阀22的回油端与常压油箱7相连通；所述第二液压阀组3包括第二液控换向阀31、第二手动换向阀32和第二单向节流阀33；所述第二液控换向阀31为二位三通液压阀，所述第二手动换向阀32为二进二出液压阀组，所述第二液控换向阀31的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第二液控换向阀31的出油端通过节流阀8后与活塞缸12内设置的第一油腔14相连通，所述第二液控换向阀31的回油端与压力油箱6相连通，所述第二液控换向阀31的第一液控端通过第二单向节流阀33和第一手动换向阀22的第一工作口相连通，所述第二液控换向阀31的第二液控端通过第二单向节流阀33和第二手动换向阀32的第二工作口相连通，所述第二手动换向阀32的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第二手动换向阀32的回油端与常压油箱7相连通；所述第三液压阀组4包括第三液控换向阀41、第三手动换向阀42和第三单向节流阀43；所述第三液控换向阀41为二位三通液压阀，所述第三手动换向阀42为二进二出液压阀组，所述第三液控换向阀41的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第三液控换向阀41的出油端通过节流阀8后与柱塞缸11内设置的柱塞油腔13相连通，所述第三液控换向阀41的回油端与压力油箱6相连通，所述第三液控换向阀41的第一液控端通过第三单向节流阀43和第三手动换向阀42的第一工作口相连通，所述第三液控换向阀41的第二液控端通过第三单向节流阀43和第三手动换向阀42的第二工作口相连通，所述第三手动换向阀42的进油端与液压供给***5的出油端相连通，所述第三手动换向阀42的回油端与常压油箱7相连通；所述第一液压阀组2的出油端为第一液控换向阀21的出油端，所述第二液压阀组3的出油端为第二液控换向阀31的出油端，所述第三液压阀组4的出油端为第三液控换向阀41的出油端，所述第一液压阀组2的进油端为第一液控换向阀21的进油端，所述第二液压阀组3的进油端为第二液控换向阀31的进油端，所述第三液压阀组4的进油端为第三液控换向阀41的进油端；所述第一液控换向阀21、第二液控换向阀31和第三液控换向阀41为一进一出液压换向阀，所述第一手动换向阀22、第二手动换向阀32和第三手动换向阀42为H型二位四通换向阀；所述液压供给***5包括：主泵51、主泵单向阀52、溢流阀53、气液缸54和氮气瓶55；所述主泵51的进油端与常压油箱7相连通，所述主泵51的出油端通过主泵单向阀52后与溢流阀53的进油端和气液缸54的油孔相连通，所述溢流阀53的进油端还与第一液压阀组2、第二液压阀组3和第三液压阀组4的进油端相连通，所述溢流阀53的出油端与常压油箱7相连通，所述气液缸54的气孔与氮气瓶55相连通；所述活塞缸12的活塞杆端部设置有起吊装置；所述压力油箱6为设在高处储存液压油重力势能的油箱。
一种油管柱的提升液压***的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
第一步：准备步骤，操作人员开启提升液压***总开关，液压供给***5开始工作；
第二步：判断步骤，操作人员根据油管柱重量判断提升液压***所需提升力档，所述柱塞油腔13或第一油腔14内注入液压油时为活塞缸12上设置的起吊装置提供向上的提升力，所述第二油腔15内注入液压油时为活塞缸12上设置的起吊装置提供向下的下放力，提升液压***提升力档如表1所示：
表1：
表1中，+为该油腔所对应的液控换向阀上的进油端到出油端的油路连通，此时该油腔与主泵单向阀52的出油端相连通，-为该油腔所对应的液控换向阀上的出油端到回油端的油路连通，此时该油腔与压力油箱6相连通；
第三步：提升步骤，操作人员将活塞缸12上设置的起吊装置与油管柱固定连接，起吊装置与油管柱固定连接后，操作人员根据判断步骤中判断的提升力档位手动切换第一手动换向阀22、第二手动换向阀32和第三手动换向阀42的档位，使液压油经过手动换向阀的进油端和工作口后进入对应液控换向阀的液控端，液压油进入液控换向阀的液控端后驱动液控换向阀换向，液控换向阀换向后，液控换向阀中进油端到出油端的油路连通，液压油进入对应油腔1中，使提升液压***的提升力大于油管柱的重量，当提升液压***的提升力大于油管柱的重量时，油管柱上升，当油管柱上升至油井外时，操作人员从起吊装置上取下油管柱，此时提升步骤完成；
第四步：下放步骤，操作人员将活塞缸12上设置的起吊装置与油管柱固定连接，起吊装置与油管柱固定连接后，操作人员手动切换第一手动换向阀22和第三手动换向阀42的档位，使第一液控换向阀21和第三液控换向阀41中出油端到回油端的油路连通，此时，提升液压***的提升力小于油管柱的重量，油管柱下降进入油井内，同时组合液压缸1中第二油腔15和柱塞油腔13内的液压油被活塞缸12压入压力油箱6内，当油管柱下降至油井内放料高度时，操作人员从起吊装置上取下油管柱，此时下放步骤完成。
实施例2：
实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：
所述第二步：判断步骤中，提升液压***提升力档如表1所示：
表1：
实施例3：
实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：
所述第三步下放步骤中当操作人员判断油管柱所受重力大于柱塞油腔13和第二油腔15所提供的阻力和第一油腔14工作后提供的提升力之和时，操作人员手动切换第二手动换向阀32的档位，使液压油经过第二手动换向阀32的进油端和工作口后进入第二液控换向阀31的液控端，液压油进入第二液控换向阀31的液控端后驱动第二液控换向阀31换向，第二液控换向阀31换向后，第二液控换向阀31中进油端到出油端的油路连通，液压油进入第一油腔14中，此时第一油腔14开始工作为油管柱提供提升力，油管柱下降速度减慢。
Claims (9)
1.一种油管柱的提升液压***，其特征在于：
所述提升液压***包括：组合液压缸（1）、第一液压阀组（2）、第二液压阀组（3）、第三液压阀组（4）、液压供给***（5）、压力油箱（6）和常压油箱（7）；所述组合液压缸（1）包括同轴设置的柱塞缸（11）和活塞缸（12），所述活塞缸（12）设置于柱塞缸（11）的内部，所述活塞缸（12）的侧壁与柱塞缸（11）顶部的活塞缸口滑动配合，所述活塞缸（12）与柱塞缸（11）密封配合，所述柱塞缸（11）内设置有柱塞油腔（13），所述活塞缸（12）内设置有第一油腔（14）和第二油腔（15），所述第一液压阀组（2）的出油端通过油管与活塞缸（12）内设置的第二油腔（15）相连通，所述第二液压阀组（3）的出油端通过油管与活塞缸（12）内设置的第一油腔（14）相连通，所述第三液压阀组（4）的出油端通过油管与柱塞缸（11）内设置的柱塞油腔（13）相连通，所述第一液压阀组（2）、第二液压阀组（3）和第三液压阀组（4）的进油端均与液压供给***（5）的出油端相连通，所述液压供给***（5）的进油端设置于常压油箱（7）的底部。
2.根据权利要求1所述的一种油管柱的提升液压***，其特征在于：
所述第一液压阀组（2）包括：第一液控换向阀（21）、第一手动换向阀（22）和第一单向节流阀（23）；所述第一液控换向阀（21）为二位三通液压阀，所述第一手动换向阀（22）为二进二出液压阀组，所述第一液控换向阀（21）的进油端与液压供给***（5）的出油端相连通，所述第一液控换向阀（21）的出油端通过节流阀（8）后与活塞缸（12）内设置的第二油腔（15）相连通，所述第一液控换向阀（21）的回油端与压力油箱（6）相连通，所述第一液控换向阀（21）的第一液控端通过第一单向节流阀（23）和第一手动换向阀（22）的第一工作口相连通，所述第一液控换向阀（21）的第二液控端通过第一单向节流阀（23）和第一手动换向阀（22）的第二工作口相连通，所述第一手动换向阀（22）的进油端与液压供给***（5）的出油端相连通，所述第一手动换向阀（22）的回油端与常压油箱（7）相连通；
所述第二液压阀组（3）包括第二液控换向阀（31）、第二手动换向阀（32）和第二单向节流阀（33）；所述第二液控换向阀（31）为二位三通液压阀，所述第二手动换向阀（32）为二进二出液压阀组，所述第二液控换向阀（31）的进油端与液压供给***（5）的出油端相连通，所述第二液控换向阀（31）的出油端通过节流阀（8）后与活塞缸（12）内设置的第一油腔（14）相连通，所述第二液控换向阀（31）的回油端与压力油箱（6）相连通，所述第二液控换向阀（31）的第一液控端通过第二单向节流阀（33）和第一手动换向阀（22）的第一工作口相连通，所述第二液控换向阀（31）的第二液控端通过第二单向节流阀（33）和第二手动换向阀（32）的第二工作口相连通，所述第二手动换向阀（32）的进油端与液压供给***（5）的出油端相连通，所述第二手动换向阀（32）的回油端与常压油箱（7）相连通；
所述第三液压阀组（4）包括第三液控换向阀（41）、第三手动换向阀（42）和第三单向节流阀（43）；所述第三液控换向阀（41）为二位三通液压阀，所述第三手动换向阀（42）为二进二出液压阀组，所述第三液控换向阀（41）的进油端与液压供给***（5）的出油端相连通，所述第三液控换向阀（41）的出油端通过节流阀（8）后与柱塞缸（11）内设置的柱塞油腔（13）相连通，所述第三液控换向阀（41）的回油端与压力油箱（6）相连通，所述第三液控换向阀（41）的第一液控端通过第三单向节流阀（43）和第三手动换向阀（42）的第一工作口相连通，所述第三液控换向阀（41）的第二液控端通过第三单向节流阀（43）和第三手动换向阀（42）的第二工作口相连通，所述第三手动换向阀（42）的进油端与液压供给***（5）的出油端相连通，所述第三手动换向阀（42）的回油端与常压油箱（7）相连通。
3.根据权利要求2所述的一种油管柱的提升液压***，其特征在于：
所述第一液压阀组（2）的出油端为第一液控换向阀（21）的出油端，所述第二液压阀组（3）的出油端为第二液控换向阀（31）的出油端，所述第三液压阀组（4）的出油端为第三液控换向阀（41）的出油端，所述第一液压阀组（2）的进油端为第一液控换向阀（21）的进油端，所述第二液压阀组（3）的进油端为第二液控换向阀（31）的进油端，所述第三液压阀组（4）的进油端为第三液控换向阀（41）的进油端。
4.根据权利要求1、2或3中任意一项所述的油管柱的提升液压***，其特征在于：
所述第一液控换向阀（21）、第二液控换向阀（31）和第三液控换向阀（41）为一进一出液压换向阀，所述第一手动换向阀（22）、第二手动换向阀（32）和第三手动换向阀（42）为H型二位四通换向阀。
5.根据权利要求4所述的一种油管柱的提升液压***，其特征在于：
所述液压供给***（5）包括：主泵（51）、主泵单向阀（52）、溢流阀（53）、气液缸（54）和氮气瓶（55）；所述主泵（51）的进油端与常压油箱（7）相连通，所述主泵（51）的出油端通过主泵单向阀（52）后与溢流阀（53）的进油端和气液缸（54）的油孔相连通，所述溢流阀（53）的进油端还与第一液压阀组（2）、第二液压阀组（3）和第三液压阀组（4）的进油端相连通，所述溢流阀（53）的出油端与常压油箱（7）相连通，所述气液缸（54）的气孔与氮气瓶（55）相连通。
6.根据权利要求5所述的一种油管柱的提升液压***，其特征在于：
所述活塞缸（12）的活塞杆端部设置有起吊装置。
7.根据权利要求6所述的一种油管柱的提升液压***，其特征在于：
所述压力油箱（6）为设在高处储存液压油重力势能的油箱。
8.一种权利要求1至7中的任意一项所述的油管柱的提升液压***的使用方法，其特征在于：
所述使用方法包括以下步骤：
第一步：准备步骤，操作人员开启提升液压***总开关，液压供给***（5）开始工作；
第二步：判断步骤，操作人员根据油管柱重量判断提升液压***所需提升力档，所述柱塞油腔（13）或第一油腔（14）内注入液压油时为活塞缸（12）上设置的起吊装置提供向上的提升力，所述第二油腔（15）内注入液压油时为活塞缸（12）上设置的起吊装置提供向下的下放力，提升液压***提升力档如表1所示：
表1：
表1中，+为该油腔所对应的液控换向阀上的进油端到出油端的油路连通，此时该油腔与主泵单向阀（52）的出油端相连通，-为该油腔所对应的液控换向阀上的出油端到回油端的油路连通，此时该油腔与压力油箱（6）相连通；
第三步：提升步骤，操作人员将活塞缸（12）上设置的起吊装置与油管柱固定连接，起吊装置与油管柱固定连接后，操作人员根据判断步骤中判断的提升力档位手动切换第一手动换向阀（22）、第二手动换向阀（32）和第三手动换向阀（42）的档位，使液压油经过手动换向阀的进油端和工作口后进入对应液控换向阀的液控端，液压油进入液控换向阀的液控端后驱动液控换向阀换向，液控换向阀换向后，液控换向阀中进油端到出油端的油路连通，液压油进入对应油腔1中，使提升液压***的提升力大于油管柱的重量，当提升液压***的提升力大于油管柱的重量时，油管柱上升，当油管柱上升至油井外时，操作人员从起吊装置上取下油管柱，此时提升步骤完成；
第四步：下放步骤，操作人员将活塞缸（12）上设置的起吊装置与油管柱固定连接，起吊装置与油管柱固定连接后，操作人员手动切换第一手动换向阀（22）和第三手动换向阀（42）的档位，使第一液控换向阀（21）和第三液控换向阀（41）中出油端到回油端的油路连通，此时，提升液压***的提升力小于油管柱的重量，油管柱下降进入油井内，同时组合液压缸（1）中第二油腔（15）和柱塞油腔（13）内的液压油被活塞缸（12）压入压力油箱（6）内，当油管柱下降至油井内放料高度时，操作人员从起吊装置上取下油管柱，此时下放步骤完成。
9.根据权利要求8所述一种油管柱的提升液压***的使用方法，其特征在于：
所述第三步下放步骤中当操作人员判断油管柱所受重力大于柱塞油腔（13）和第二油腔（15）所提供的阻力和第一油腔（14）工作后提供的提升力之和时，操作人员手动切换第二手动换向阀（32）的档位，使液压油经过第二手动换向阀（32）的进油端和工作口后进入第二液控换向阀（31）的液控端，液压油进入第二液控换向阀（31）的液控端后驱动第二液控换向阀（31）换向，第二液控换向阀（31）换向后，第二液控换向阀（31）中进油端到出油端的油路连通，液压油进入第一油腔（14）中，此时第一油腔（14）开始工作为油管柱提供提升力，油管柱下降速度减慢。
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| CN202110887258.8A CN113586544A (zh) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | 一种油管柱的提升液压***及其使用方法 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US5390747A (en) * | 1992-12-10 | 1995-02-21 | Drilling Technology Research Institute Of Shengli Oilfield | Well rig lift system and a hydraulic energy-storing well rig lift system |
| CN201588602U (zh) * | 2009-12-07 | 2010-09-22 | 烟台大学 | 节能液压抽油机 |
| CN206017290U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-03-15 | 山东泰丰液压股份有限公司 | 负载敏感轴向柱塞泵 |
| CN109882457A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-06-14 | 长沙理工大学 | 一种组合式液压缸的能量再生*** |
-
2021
- 2021-08-03 CN CN202110887258.8A patent/CN113586544A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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