石油頂驅液壓閉式系統扭矩控制裝置制造方法
【專利摘要】一種石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，包括閥體，閥體具有壓力信號輸入口和壓力信號輸出口，閥體內置有壓力控制模塊，壓力控制模塊具有與壓力信號輸入口連接的輸入端和輸出端，閥體上安裝有若干組扭矩控制閥組合，每個扭矩控制閥組合包括通過管路連接的一個限扭使能閥和一個限扭控制閥，限扭使能閥均與壓力控制模塊的輸出端通過管路連接，限扭控制閥均與壓力信號輸出口通過管路連接，其中的至少一個限扭控制閥為無級壓力扭矩控制閥，剩余的限扭控制閥為有級壓力扭矩控制閥。本實用新型通過液壓閥和壓力控制模塊的組合實現對鉆進驅動系統扭矩的復合控制，簡單可靠，適用面廣，可以達到提高鉆井效率且大幅度地減少卡鉆事故的目的。
【專利說明】石油頂驅液壓閉式系統扭矩控制裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆井【技術領域】，尤其是指一種石油頂驅液壓閉式系統扭矩控制裝置。

【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的發(fā)展，對石油能源的需求越來越大，近20年來，頂部驅動鉆井裝置發(fā)展迅速，目前深井鉆機配置頂驅正成為常規(guī)配置。頂部驅動鉆井裝置是20世紀80年代興起的新型鉆井技術，是旋轉鉆井技術的一項重大突破，液壓驅動已成為其中一種主要的發(fā)展趨勢。在中淺井鉆機或修井機上配備小型液壓頂驅，也正成為一種趨勢，同時也是欠平衡鉆井、套管鉆井、大斜度鉆井、水平鉆井及老井開窗鉆井等許多新的鉆井工藝重要的支持裝備。
[0003]液壓頂驅裝置是由液壓泵驅動液壓馬達，將動力從井架的頂部直接驅動鉆具進行旋轉作業(yè)，其鉆進、接立根、上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作的完成及效果基本取決于主液壓傳動系統尤其是主泵排量(即鉆進轉速)和壓力(即鉆進扭矩)兩個主要參數的獨立和復合控制(即功率控制)。液壓系統最重要的兩個參數，壓力和流量，對應著鉆機的扭矩/鉆壓和轉速；鉆井作業(yè)中需要對轉速和扭矩做特別控制的場合為鉆桿上卸扣及鉆進中遇到負載波動較大發(fā)生跳鉆、卡鉆時。
[0004]如何在較大范圍內實現無級調速和自動恒功率調節(jié)和實現復雜工況下的扭矩控制是液壓頂部驅動鉆井裝置的關鍵技術。標準的液壓系統設計是采用閉式電比例變量柱塞泵驅動帶有行星齒輪減速機的定量或有級變量柱塞馬達裝置，在司鉆臺通過手柄或旋鈕對閉式液壓柱塞變量泵的斜盤擺角進行控制，即可實現對液壓馬達的轉速即鉆桿/鉆頭的轉速的控制，而鉆進過程中的負載變化和上卸扣時的扭矩值的限定體現在對系統壓力的控制上，但絕大多數能選購到的比例閉式液壓泵，均不能在無級調節(jié)的同時實現對扭矩的多級設定，而只能限制最高值，導致在使用中扭矩和鉆壓不能滿足施工的需求，造成鉆機跳動卡鉆，鉆桿扭斷，鉆孔周期長等問題和潛在風險。
實用新型內容
[0005]為了解決現有液壓泵不能同時進行扭矩的無級和有級調節(jié)的問題，本實用新型提出了一種石油頂驅液壓閉式系統扭矩控制裝置，通過液壓閥和壓力控制模塊的組合控制主泵排量和壓力，實現對鉆進驅動系統扭矩的復合控制，具有簡單可靠，適用面廣的優(yōu)點，達到提聞鉆井效率，大幅度地減少卡鉆事故的目的。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:一種石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，包括閥體，所述的閥體具有壓力信號輸入口和壓力信號輸出口，閥體內置有壓力控制模塊，所述的壓力控制模塊具有與壓力信號輸入口連接的輸入端和輸出端，閥體上安裝有若干組扭矩控制閥組合，每個扭矩控制閥組合包括通過管路連接的一個限扭使能閥和一個限扭控制閥，所述的限扭使能閥均與壓力控制模塊的輸出端通過管路連接，所述的限扭控制閥均與壓力信號輸出口通過管路連接，其中的至少一個限扭控制閥為無級壓力扭矩控制閥，剩余的限扭控制閥為有級壓力扭矩控制閥。
[0007]本實用新型為主泵引入扭矩控制配套裝置，將取自主油路高壓側的負載壓力作為控制信號，通到各路并聯的先導控制閥(若干個限扭使能閥)進口，其中的一路與無級壓力扭矩控制閥組合用做無級壓力設定與有級壓力設定閥構成控制單元，其他各路與有級壓力扭矩控制閥組合，分別對應不同規(guī)格直徑(如2寸7、3寸半和5寸等)的鉆桿設定扭矩(恒扭矩)。當操作人員根據鉆井工藝和鉆進作業(yè)需要在司鉆臺上操作選擇按鈕和限扭手輪，即可自動執(zhí)行相應的PLC系統軟件程序，一旦達到預先通過電控系統選定油路(各壓力控制模塊)的設定值，先導壓力就會從壓力信號輸出口反饋到主泵的變量控制腔，實時改變主泵斜盤并實現對扭矩的控制。
[0008]作為優(yōu)選，所述的壓力控制模塊為PLC電控模塊。采用PLC控制電路，實現壓力的有序調節(jié)。
[0009]作為優(yōu)選，所述的扭矩控制閥組合至少有4組。至少四組的扭矩控制組合，限扭控制閥(有級或無級)可根據需要增減。
[0010]作為優(yōu)選，所述的限扭使能閥在閥體上表面等間距均勻分布。限扭使能閥全部設在閥體頂部，便于使能操作。
[0011]作為優(yōu)選，所述的有級壓力扭矩控制閥在閥體上表面等間距均勻分布。有級壓力扭矩控制閥均勻排布，協調而不凌亂。
[0012]作為優(yōu)選，所述的無級壓力扭矩控制閥安裝在閥體側表面。將無級壓力扭矩控制閥與有級壓力扭矩控制閥分開安裝，不至于使用者將兩者混淆。
[0013]作為優(yōu)選，所述的無級壓力扭矩控制閥為電液比例扭矩控制閥。
[0014]本實用新型的有益效果是:完成對選定規(guī)格鉆桿的壓力控制及扭矩限定，在無級調節(jié)轉速的基礎上疊加恒扭矩鉆井的功能，當遇到非均質巖層或扭矩波動較大時，恒扭矩控制能起到保護鉆具及提高鉆井效率的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的一種結構示意圖。
[0016]圖中，1-閥體，2-壓力信號輸入口，3-壓力信號輸出口，4-限扭使能閥，5-有級壓力扭矩控制閥，6-無級壓力扭矩控制閥。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0018]如圖1所示，一種石油頂驅液壓閉式系統扭矩控制裝置，包括長方體形的閥體1，閥體I具有壓力信號輸入口 2和壓力信號輸出口 3，閥體I內置有壓力控制模塊，壓力控制模塊具有與壓力信號輸入口 2連接的輸入端和輸出端。
[0019]閥體I上安裝有五組扭矩控制閥組合，分別為第一組、第二組、第三組、第四組和第五組，每個扭矩控制閥組合包括通過管路連接的一個限扭使能閥4和一個限扭控制閥，限扭使能閥4均具有電磁鐵線圈，限扭使能閥的電磁鐵線圈(DC24V)均與PLC電控系統構成的壓力控制模塊的輸出模塊相接，限扭控制閥均與壓力信號輸出口通過管路連接。其中，五個限扭使能閥4等間距均勻分布在閥體I上表面的后排；第一組至第四組的限扭控制閥為有級壓力扭矩控制閥5，等間距均勻分布在閥體I上表面的前排；第五組的限扭控制閥為無級壓力扭矩控制閥6，且為電液比例扭矩控制閥，安裝在閥體I的側表面。特別的，與無級壓力扭矩控制閥6配套的限扭使能閥可以是電液比例限扭閥。
[0020]本實用新型引入泵主油路高壓側的壓力信號，將扭矩控制后的壓力信號反饋至頂驅閉式主泵的變量缸控制口。各個限扭使能閥的開關可以由外部控制，如受司鉆臺上相應的功能按鈕/旋鈕控制，如頂驅鉆桿規(guī)格(2寸7、3寸半和5寸等)選擇按鈕、旋扣動作按鈕，而電液比例限扭閥的輸入控制可在司鉆臺上由限扭手輪設定。
[0021]各個限扭控制閥的壓力設定值可根據實際工況需要，事先在試驗臺上設定，即將試驗油源提供的壓力油由系統壓力信號入口接入限扭模塊，依次給各組的限扭使能閥通電，觀察壓力表指示，并手動調節(jié)串接在該路的限扭控制閥的壓力直至達到所需設定值，在達到設定值時壓力信號反饋到變量液壓泵的斜盤控制機構中，推動斜盤傾角，使排量與限扭設定值相適應。
[0022]本實用新型，不僅可以應用于頂驅液壓主系統上，也可擴展應用到其它使用開式或閉式液壓變量泵控系統的壓力/扭矩限定，使能閥可以選擇常開/常閉型，限扭控制閥(手動設定或電液比例控制式)可根據需要增減。
[0023]以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，其特征在于:包括閥體，所述的閥體具有壓力信號輸入口和壓力信號輸出口，閥體內置有壓力控制模塊，所述的壓力控制模塊具有與壓力信號輸入口連接的輸入端和輸出端，閥體上安裝有若干組扭矩控制閥組合，每個扭矩控制閥組合包括通過管路連接的一個限扭使能閥和一個限扭控制閥，所述的限扭使能閥均與壓力控制模塊的輸出端通過管路連接，所述的限扭控制閥均與壓力信號輸出口通過管路連接，其中的至少一個限扭控制閥為無級壓力扭矩控制閥，剩余的限扭控制閥為有級壓力扭矩控制閥。
2.根據權利要求1所述的石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，其特征在于:所述的壓力控制模塊為PLC電控模塊。
3.根據權利要求1所述的石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，其特征在于:所述的扭矩控制閥組合至少有4組。
4.根據權利要求1所述的石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，其特征在于:所述的限扭使能閥在閥體上表面等間距均勻分布。
5.根據權利要求1所述的石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，其特征在于:所述的有級壓力扭矩控制閥在閥體上表面等間距均勻分布。
6.根據權利要求1所述的石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，其特征在于:所述的無級壓力扭矩控制閥安裝在閥體側表面。
7.根據權利要求1或6所述的石油頂驅液壓閉式系統多功能扭矩控制裝置，其特征在于:所述的無級壓力扭矩控制閥為電液比例扭矩控制閥。
【文檔編號】F15B13/02GK203835849SQ201420281042
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】朱耀義, 王謙 申請人:杭州愛力領富科技有限公司