本發(fā)明涉及石油開采裝置，特別是涉及到一種液壓舉升及自動(dòng)控制裝置。

背景技術(shù)：

在油田生產(chǎn)過程中，壓裂、酸化是油水井增產(chǎn)增注的主要措施，壓裂酸化時(shí)產(chǎn)生的殘?jiān)s質(zhì)及二次沉淀物等易造成儲(chǔ)層裂縫和孔隙堵塞，降低措施效果。為了降低措施對(duì)井底地層的二次污染，措施后需盡快返排入井液。目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的最新油水井返排技術(shù)為探井試油連續(xù)排液技術(shù)，該技術(shù)僅采用機(jī)械傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，在懸點(diǎn)上下運(yùn)行過程中沒有平衡設(shè)計(jì)，由發(fā)熱電阻消耗懸點(diǎn)下行時(shí)勢(shì)能做功，系統(tǒng)能耗高。液壓舉升及自動(dòng)控制裝置采用液壓及機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)井口舉升液壓缸，通過液壓蓄能器儲(chǔ)存桿柱下行勢(shì)能，在桿柱上行時(shí)釋放儲(chǔ)存能量，幫助電動(dòng)機(jī)做功，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下液體的舉升。液壓舉升及自動(dòng)控制裝置可以充分利用桿柱下行勢(shì)能，幫助桿柱上行，不僅減少了系統(tǒng)能耗，并且降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的裝機(jī)功率，實(shí)現(xiàn)了油田生產(chǎn)節(jié)能降耗的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種液壓舉升及自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)井下液體的舉升，以及生產(chǎn)運(yùn)行過程中生產(chǎn)參數(shù)調(diào)節(jié)、安全防護(hù)等目的。

本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：液壓舉升及自動(dòng)控制裝置，該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置包括控制器，電動(dòng)機(jī)，前泵/馬達(dá)，前液控單向閥，蓄能器，后泵/馬達(dá)，后液控單向閥，井口液壓缸和油箱，該電動(dòng)機(jī)的一端依次連接該前泵/馬達(dá)，該前液控單向閥和該蓄能器，該電動(dòng)機(jī)的另一端依次連接該后泵/馬達(dá)，該后液控單向閥和該井口液壓缸，該前泵/馬達(dá)和該后泵/馬達(dá)分別連接于該油箱，該控制器連接于該電動(dòng)機(jī)，并控制該電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，以使該電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)該前泵/馬達(dá)和該后泵/馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)液壓油，進(jìn)行動(dòng)力傳遞，以使所述蓄能器蓄能或釋放能量，驅(qū)動(dòng)該井口液壓缸中的柱塞上下運(yùn)行。

本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置還包括高壓補(bǔ)油泵和低壓補(bǔ)油泵，該高壓補(bǔ)油泵分別連接于該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置的高壓管線和油箱，該低壓補(bǔ)油泵分別連接于該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置的低壓管線和油箱，該控制器連接于該高壓補(bǔ)油泵和該低壓補(bǔ)油泵，以控制該高壓補(bǔ)油泵和該低壓補(bǔ)油泵，將該油箱中的液壓油泵入該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置的高、低壓管線中。

該控制器還檢測(cè)該高壓補(bǔ)油泵和該低壓補(bǔ)油泵是否存在故障，并在該高壓補(bǔ)油泵或該低壓補(bǔ)油泵存在故障時(shí)，該控制器進(jìn)行故障顯示及報(bào)警。

該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置還包括溫度傳感器，加熱器和風(fēng)冷器，該溫度傳感器連接于該油箱，檢測(cè)該油箱中液壓油的溫度并將液壓油的溫度傳輸給該控制器，該加熱器位于該油箱中，該風(fēng)冷器位于該油箱上方，該控制器分別連接于該溫度傳感器，該加熱器和該風(fēng)冷器，當(dāng)該溫度傳感器檢測(cè)到液壓油的溫度低于該控制器設(shè)置的設(shè)定值下限，該控制器啟動(dòng)該加熱器，加熱液壓油；當(dāng)高于該控制器設(shè)置的設(shè)定值上限，該控制器啟動(dòng)該風(fēng)冷器，降低液壓油溫度。

該控制器還檢測(cè)該風(fēng)冷器是否存在故障，并在該風(fēng)冷器存在故障時(shí)，該控制器進(jìn)行故障顯示及報(bào)警。

該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置還包括液位傳感器，該液位傳感器位于該油箱中，并連接于該控制器，該液位傳感器檢測(cè)該油箱的液位并將檢測(cè)的液位值傳輸給該控制器，當(dāng)該液位傳感器檢測(cè)到的液位不在該控制器設(shè)定的液位范圍值內(nèi)時(shí)，該控制器進(jìn)行故障顯示及報(bào)警。

該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置還包括蓄能器壓力表，該蓄能器壓力表連接于該蓄能器和該控制器，檢測(cè)該蓄能器的壓力，并將蓄能器壓力傳輸給該控制器，當(dāng)該蓄能器壓力表檢測(cè)到的蓄能器壓力不在該控制器設(shè)定的蓄能器壓力范圍值內(nèi)時(shí)，該控制器進(jìn)行故障顯示及報(bào)警。

該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置還包括井口液壓缸壓力表，該井口液壓缸壓力表連接于該井口液壓缸和該控制器，檢測(cè)該井口液壓缸的壓力，并將井口液壓缸壓力傳輸給該控制器，當(dāng)該井口液壓缸壓力表檢測(cè)到的井口液壓缸壓力不在該控制器設(shè)定的井口液壓缸壓力范圍值內(nèi)時(shí)，該控制器進(jìn)行故障顯示及報(bào)警。

該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置還包括位移傳感器，該位移傳感器位于該井口液壓缸內(nèi)，該柱塞的上方，并連接于該控制器，以檢測(cè)該柱塞的位移，并將柱塞位移信息傳輸給該控制器，該控制器根據(jù)柱塞位移信息以及該控制器預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)控制該電動(dòng)機(jī)的正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，該控制器還對(duì)該柱塞的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

該控制器預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)包括設(shè)定柱塞的沖程和沖次，即該柱塞的行程和運(yùn)行速度，該電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，該柱塞上行，當(dāng)該位移傳感器檢測(cè)到該柱塞到達(dá)設(shè)定的上限值時(shí)，該電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，該柱塞下行；當(dāng)該位移傳感器檢測(cè)到該柱塞到達(dá)下限值時(shí)，該電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，該柱塞上行；該控制器通過設(shè)定的沖刺控制該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制該柱塞的上 下運(yùn)行速度。

當(dāng)該位移傳感器檢測(cè)到的柱塞位移信息超出該控制器設(shè)置的設(shè)定沖程時(shí)，該控制器進(jìn)行故障顯示及報(bào)警。

該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置還包括電磁換向閥，該電磁換向閥分別連接于該前液控單向閥，該后液控單向閥和該油箱，該控制器連接于該電磁換向閥，并通過控制該電磁換向閥對(duì)該前液控單向閥和該后液控單向閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)該井口液壓缸的該柱塞在任意位置啟動(dòng)和停機(jī)。

本發(fā)明中的液壓舉升及自動(dòng)控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)對(duì)油井的舉升，同時(shí)還可以儲(chǔ)存載荷下行勢(shì)能，對(duì)舉升系統(tǒng)提供平衡，降低系統(tǒng)能耗，減小驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率；控制器實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)參數(shù)調(diào)節(jié)、液壓系統(tǒng)工況監(jiān)測(cè)及調(diào)節(jié)等功能，提高了液壓舉升系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度和安全性能。本發(fā)明中的液壓舉升及自動(dòng)控制裝置，通過控制器控制電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，控制井口液壓缸柱塞上下運(yùn)行，提升與下放井下桿柱；系統(tǒng)智能化程度高，具有可視化操作界面，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)監(jiān)控狀態(tài)，在線調(diào)節(jié)控制參數(shù)；連續(xù)不間斷對(duì)高壓補(bǔ)油電機(jī)、低壓補(bǔ)油電機(jī)、液壓系統(tǒng)的壓力溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的液壓舉升及自動(dòng)控制裝置的一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說明如下。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的液壓舉升及自動(dòng)控制裝置的原理圖。該液壓舉升及自動(dòng)控制裝置包蓄能器1、電動(dòng)機(jī)2、前泵/馬達(dá)3、后泵/馬達(dá)4、井口液壓缸5、柱塞6、位移傳感器7、電磁換向閥8、前液控單向閥9、后液控單向閥10、高壓補(bǔ)油泵11、低壓補(bǔ)油泵12、風(fēng)冷器13、加熱器14、溫度傳感器15、液位傳感器16、蓄能器壓力表17、井口液壓缸壓力表18、油箱19、控制器20。液位傳感器16用于檢測(cè)油箱19的液位，蓄能器壓力表17和井口液壓缸壓力表18分別檢測(cè)蓄能器1和井口液壓缸5的壓力，位移傳感器7用來檢測(cè)柱塞6的位移，溫度傳感器15用于檢測(cè)液壓介質(zhì)的溫度，風(fēng)冷器13和加熱器14用來對(duì)液壓介質(zhì)進(jìn)行冷卻和加熱。

液壓舉升及自動(dòng)控制裝置運(yùn)行時(shí)，控制器20首先進(jìn)行對(duì)油箱19的液位、壓力油溫度、蓄能器1及井口液壓缸5的壓力、高壓補(bǔ)油泵11故障、低壓補(bǔ)油泵12故障、風(fēng)冷器13故障 等進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)油箱19的液位、壓力油的溫度、蓄能器1及井口液壓缸5的壓力不在設(shè)定范圍內(nèi)，高壓補(bǔ)油泵11、低壓補(bǔ)油泵12、風(fēng)冷器13等有故障時(shí)，控制器20通過操作顯示屏進(jìn)行故障顯示并報(bào)警；當(dāng)故障排除后，控制器20啟動(dòng)高壓補(bǔ)油泵11、低壓補(bǔ)油泵12，將油箱19中的液壓油泵入液壓系統(tǒng)的管線中,為液壓系統(tǒng)運(yùn)行做好準(zhǔn)備；控制器20啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)2，電動(dòng)機(jī)2旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)前泵/馬達(dá)3和后泵/馬達(dá)4，驅(qū)動(dòng)液壓油，進(jìn)行動(dòng)力傳遞，驅(qū)動(dòng)井口液壓缸5的柱塞6上下運(yùn)行；通過控制器20控制電磁換向閥8，對(duì)前液控單向閥9和后液控單向閥10進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的任意位置啟動(dòng)和停機(jī)，其控制過程是：控制器20通過電信號(hào)控制電磁換向閥8的不同線圈通電，使得電磁換向閥8不同端口導(dǎo)通，高壓或低壓流體通過電磁換向閥8，流向前液控單向閥9或者后液控單向閥10的控制口；當(dāng)控制口接通高壓流體時(shí)，液控單向閥雙向?qū)ǎ簤合到y(tǒng)正常運(yùn)行；當(dāng)控制口接通低壓流體時(shí)，液控單向閥單向?qū)?，?shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)停止運(yùn)行；通過控制器20可以對(duì)柱塞6的沖程、沖次等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制器2根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)和位移傳感器7的檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速的換向，實(shí)現(xiàn)柱塞6的上下及不同速度運(yùn)行，實(shí)時(shí)顯示各部分運(yùn)行狀況?？刂破?0上安裝有人機(jī)操作界面，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、柱塞6運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、故障類別顯示及閃爍報(bào)警；當(dāng)油箱19液位低、液壓油溫度超出設(shè)計(jì)范圍，位移傳感器7檢測(cè)到的位移超出設(shè)定沖程，風(fēng)冷器13、高壓補(bǔ)油泵11、低壓補(bǔ)油泵12電機(jī)故障時(shí)，控制器20進(jìn)行故障顯示及報(bào)警。

當(dāng)溫度傳感器15檢測(cè)到液壓介質(zhì)溫度超出系統(tǒng)設(shè)計(jì)值范圍，如果低于設(shè)定值下限值，控制器20啟動(dòng)加熱器14，加熱液壓介質(zhì)；如果高于設(shè)定值上限，控制器啟動(dòng)風(fēng)冷器13，降低液壓介質(zhì)溫度。

本發(fā)明中的液壓舉升及自動(dòng)控制裝置，通過控制器20控制電動(dòng)機(jī)2旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)后泵\馬達(dá)4，將液壓介質(zhì)擠壓至井口液壓缸5內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)柱塞6上行，此時(shí)蓄能器1釋放能量，驅(qū)動(dòng)前泵\馬達(dá)3旋轉(zhuǎn)，幫助電動(dòng)機(jī)2做功；當(dāng)控制器20控制電動(dòng)機(jī)2反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，井下載荷帶動(dòng)柱塞6下行，擠壓液壓介質(zhì)，驅(qū)動(dòng)后泵\馬達(dá)4，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)2旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)前泵\馬達(dá)3，將柱塞6下行勢(shì)能做功儲(chǔ)存在蓄能器1中；在裝置運(yùn)行過程中，控制器20對(duì)液壓系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算、分析及自動(dòng)控制，主要是根據(jù)柱塞6位移信號(hào)以及控制器預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)控制電動(dòng)機(jī)2正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。通過控制器設(shè)定柱塞的沖程和沖次(也就是柱塞的行程和運(yùn)行速度)。柱塞6下行時(shí)，當(dāng)位移傳感器7檢測(cè)到柱塞6位移達(dá)到控制器20設(shè)定的沖程后，控制器20控制電動(dòng)機(jī)2停機(jī)，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)2反向旋轉(zhuǎn)，液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)柱塞6上行， 當(dāng)柱塞6上行至上死點(diǎn)后，控制器20控制電機(jī)電動(dòng)機(jī)2停機(jī)，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)2反向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)柱塞6上行。同時(shí)對(duì)液壓回路中的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制加熱器14及風(fēng)冷器13對(duì)液壓介質(zhì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制高壓補(bǔ)油泵11、低壓補(bǔ)油泵12運(yùn)行，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)安全狀況進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)液壓舉升系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。