本發(fā)明涉及石油固井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于遠程控制固井工具的氣動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

固井工具可以完成循環(huán)、替漿、投球以及釋放膠塞等固井作業(yè)。在固井施工工程中，需要施工人員近距離手動完成擋銷的打開和關(guān)閉或手動完成投球等。

經(jīng)過多年的發(fā)展，固井工具的結(jié)構(gòu)和功能已經(jīng)逐漸完善，但隨著鉆井技術(shù)從以往的淺井向中深井、深井以及超深井的不斷發(fā)展，使得勘探開發(fā)也逐漸向海洋深處或沙漠腹地進軍。這樣，便使得固井作業(yè)過程中的固井管串越來越長，固井深度越來越深。由此，在此情況下，想要通過現(xiàn)有的手動操作來實現(xiàn)固井是很困難的。

由此，需要針對現(xiàn)在的固井工具來設(shè)計一種能夠自動控制該固井工具動作的氣動控制系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，根據(jù)本發(fā)明提出了一種用于遠程控制固井工具的氣動控制系統(tǒng)，包括：操作臺；與所述操作臺相連接的氣動控制回路；與所述氣動控制回路相連通的執(zhí)行機構(gòu)，其中，所述氣動控制回路通過控制所述執(zhí)行機構(gòu)的伸出，從而完成所述固井工具的釋放。該固井工具安放在該活塞桿件上。由此可見，該活塞桿件的設(shè)置，起到了支撐該固井工具的作用。一旦該活塞桿件相對該執(zhí)行機構(gòu)本體發(fā)生相對滑動并逐漸伸出時，則該固井工具由于失去該活塞桿件的支撐，將被下放到井底，從而完成固井工程。

較佳的，所述氣動控制回路包括用于控制所述執(zhí)行機構(gòu)伸出的進氣子回路和用于控制所述執(zhí)行機構(gòu)復(fù)位的復(fù)位子回路。

較佳的，所述氣動控制系統(tǒng)還包括分別與所述進氣子回路和所述復(fù)位子回路 相串接，且用于使得所述氣動控制回路進行自鎖的自鎖閥。該自鎖閥用于使得氣動控制回路進行自鎖。

較佳的，在所述進氣子回路中依次串接有進氣啟動閥、進氣控制閥、所述自鎖閥的左位以及所述執(zhí)行機構(gòu)的進氣口。這樣，便實現(xiàn)了該進氣子回路與執(zhí)行機構(gòu)之間的連通。從而，更加方便、靈活地控制該執(zhí)行機構(gòu)的打開(活塞桿件伸出)。

較佳的，在所述復(fù)位子回路中依次串接有復(fù)位啟動閥、復(fù)位控制閥、所述自鎖閥的右位以及所述執(zhí)行機構(gòu)的出氣口。這樣，便較好地實現(xiàn)了該復(fù)位子回路與執(zhí)行機構(gòu)之間的連通。從而，更加方便、靈活地控制該執(zhí)行機構(gòu)的關(guān)閉(活塞桿件回縮至執(zhí)行機構(gòu)本體的內(nèi)部)。

較佳的，所述氣動控制系統(tǒng)還包括均用于使得所述自鎖閥變?yōu)橹形坏牡谝恍谐涕y和第二行程閥。

較佳的，所述氣動控制回路還包括用于使得所述自鎖閥變?yōu)橹形坏淖枣i子回路。

較佳的，在所述自鎖子回路中依次串接有所述第一行程閥和復(fù)位控制閥。

較佳的，在所述氣動控制回路中還串接有一端與所述執(zhí)行機構(gòu)的進氣口相連通，另一端與所述執(zhí)行機構(gòu)的出氣口相連通，且用于使得所述執(zhí)行機構(gòu)的左、右腔的壓力相等的兩腔連通閥。該兩腔連通閥用于使得該執(zhí)行機構(gòu)的左、右腔的壓力相等，即使得該執(zhí)行機構(gòu)的左、右腔的壓差為零。這樣，即便在氣動控制系統(tǒng)失靈的情況下，通過推動該兩腔連通閥，從而使得該執(zhí)行機構(gòu)的左、右腔的壓差為零。這樣，作用給該活塞桿件較小的推動力，便會使得該活塞桿件逐漸伸出該執(zhí)行機構(gòu)本體，從而，使得該固井工具在沒有該活塞桿件支撐的作用下，實現(xiàn)該固井工具的釋放，完成固井工作。

較佳的，所述執(zhí)行機構(gòu)為執(zhí)行氣缸。

綜上所述，該氣動控制系統(tǒng)具有自動控制固井工具進行固井作業(yè)的準確性高、固井效率高、降低了操作人員的勞動強度、提高了固井工作的安全性、減少了固井施工的風險以及提高了該固井工具遠程控制的可操作性的優(yōu)點。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。在圖中：

圖1為本發(fā)明用于遠程控制固井工具的氣動控制系統(tǒng)的氣動控制原理圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例描繪。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

請參閱圖1，其為本發(fā)明用于遠程控制固井工具的氣動控制系統(tǒng)的氣動控制原理圖。如圖所示，該氣動控制系統(tǒng)包括操作臺1、氣動控制回路2、執(zhí)行機構(gòu)3。在本申請的實施例中，該固井工具可為膠塞。

在本申請的實施例中，該操作臺1為如下所述的進氣啟動閥4、復(fù)位啟動閥231、復(fù)位控制閥232、進氣控制閥5、第一行程閥6以及第二行程閥7提供了安裝面板(圖中未示出)，從而完成對上述閥部件的安裝及固定。進一步地，使得上述閥部件能夠根據(jù)不同的需要，來完成各自的功能。

在本申請的實施例中，該氣動控制回路2與操作臺1相連通。具體地，該氣動控制回路2與安裝在該操作臺1的安裝面板上的閥部件之間為氣路連通。這樣，在對每個閥部件做出導通或關(guān)閉動作后，該氣動控制回路2便會相應(yīng)的得到一定響應(yīng)。

在本申請的實施例中，該氣動控制系統(tǒng)還包括氣源100。該氣動控制回路2與氣源100相連通。這樣，通過該氣源100中的氣體通入到該氣動控制回路2中，便會實現(xiàn)該執(zhí)行機構(gòu)3的打開或關(guān)閉。

在本申請的實施例中，通過氣動控制回路2控制執(zhí)行機構(gòu)3的伸出，從而完成固井工具的釋放。

在本申請的實施例中，該執(zhí)行機構(gòu)3與氣動控制回路2相連通。

在一個優(yōu)選的實施例中，該執(zhí)行機構(gòu)3為執(zhí)行氣缸。該執(zhí)行機構(gòu)3包括執(zhí)行機構(gòu)本體31和設(shè)置在該執(zhí)行機構(gòu)本體31內(nèi)，并能夠相對該執(zhí)行機構(gòu)本體31進行伸出和回縮的活塞桿件32。該活塞桿件32的設(shè)置，便將該執(zhí)行機構(gòu)本體31的內(nèi)部分割為左腔室和右腔室。其中，在該執(zhí)行機構(gòu)本體31的左右兩端分別設(shè)置有進氣口311和出氣口312。從而，實現(xiàn)該執(zhí)行機構(gòu)3的進氣和排氣功能。

在本申請的實施例中，該固井工具安放在該活塞桿件32上。由此可見，該活塞桿件32的設(shè)置，起到了支撐該固井工具的作用。一旦該活塞桿件32相對該 執(zhí)行機構(gòu)本體31發(fā)生相對滑動并逐漸伸出時，則該固井工具由于失去該活塞桿件32的支撐，將被下放到井底，從而完成固井工程。

在本申請的實施例中，在朝該活塞桿件32伸出的方向分別設(shè)置有如下所述的第一行程閥6和如下所述的第二行程閥7。當該活塞桿件32逐漸伸出該執(zhí)行機構(gòu)本體31并觸碰到該第二行程閥7時，則該第二行程閥7打開。此時，與上述進氣啟動閥4相串聯(lián)的第二行程閥7也打開。然而，當該活塞桿件32逐漸回縮至該執(zhí)行機構(gòu)本體31內(nèi)，并觸碰到上述第一行程開關(guān)6時，則該第一行程開關(guān)6打開。此時，與上述復(fù)位控制閥232相串接的第一行程開關(guān)6也打開。

具體地，該執(zhí)行機構(gòu)3串接在該氣動控制回路2中。這樣，通過氣動控制回路2向該執(zhí)行機構(gòu)3的進氣口311中通入一定量的氣體，從而使得該活塞桿件32相對執(zhí)行機構(gòu)本體31沿水平向右開始滑動。即該活塞桿件32將逐漸回縮至該執(zhí)行機構(gòu)本體31內(nèi)部，直至伸出該執(zhí)行機構(gòu)本體31并觸碰到該第二行程開關(guān)7后，停止繼續(xù)前進。在該活塞桿件32逐漸回縮至該執(zhí)行機構(gòu)本體31內(nèi)部的過程中，該固井工具將會被釋放到井下，以完成固井作業(yè)。

在一個優(yōu)選的實施例中，該氣動控制回路2包括用于控制執(zhí)行機構(gòu)3伸出的進氣子回路21和用于控制該執(zhí)行機構(gòu)3復(fù)位的復(fù)位子回路22。其中，該進氣子回路21的輸出端與執(zhí)行機構(gòu)3中的進氣口311相連通，該復(fù)位子回路的輸入端與執(zhí)行機構(gòu)3中的出氣口312相連通。具體地，該執(zhí)行機構(gòu)3串接在該進氣子回路21和復(fù)位子回路22之間。從而，通過控制該進氣子回路21中的氣體通入到該執(zhí)行機構(gòu)3中的進氣口311中，便實現(xiàn)了該執(zhí)行機構(gòu)3的打開。

另外，通過使得執(zhí)行機構(gòu)3中的氣體從該出氣口312中流入該復(fù)位子回路22中，從而實現(xiàn)該執(zhí)行機構(gòu)3的關(guān)閉。

在一個優(yōu)選的實施例中，該氣動控制系統(tǒng)還包括分別與進氣子回路21和復(fù)位子回路22相串接的自鎖閥8。該自鎖閥8用于使得氣動控制回路2進行自鎖。在一個具體的例子中，該自鎖閥8可為三位五通換向閥。該三位五通換向閥包括左位81、中位82以及右位83。然而，左位81和右位83均可以與氣動控制回路2相連通，而中位82由于各路處于關(guān)閉狀態(tài)，則不能與氣動控制回路2相連通。

具體地，當該氣動控制回路2需控制該執(zhí)行機構(gòu)3打開時，則需該進氣子回路21和復(fù)位子回路22均與該自鎖閥8的左位81相連通。

當該氣動控制回路2需使得執(zhí)行機構(gòu)3處于自鎖狀態(tài)時，即使得該活塞桿件 32一直處于伸出狀態(tài)(觸碰到第二行程開關(guān)7)或一直處于回縮狀態(tài)(觸碰到第一行程開關(guān)6)時。則需該進氣子回路21和復(fù)位子回路22均與該自鎖閥8的中位82相連通。

當該氣動控制回路2需使得該執(zhí)行機構(gòu)3逐漸復(fù)位時，即使得該活塞桿件32逐漸回縮至最初位置時，則需使得該進氣子回路21和復(fù)位子回路22均與自鎖閥8的右位83相連通。

在一個優(yōu)選的實施例中，在進氣子回路21中依次串接有進氣啟動閥4、進氣控制閥5、自鎖閥8的左位81以及執(zhí)行機構(gòu)3的進氣口311。這樣，便實現(xiàn)了該進氣子回路21與執(zhí)行機構(gòu)3之間的連通。從而，更加方便、靈活地控制該執(zhí)行機構(gòu)3的打開(活塞桿件32伸出)。

在一個優(yōu)選的實施例中，在復(fù)位子回路22中依次串接有復(fù)位啟動閥231、復(fù)位控制閥232、自鎖閥8的右位83以及執(zhí)行機構(gòu)3的出氣口312。這樣，便較好地實現(xiàn)了該復(fù)位子回路22與執(zhí)行機構(gòu)3之間的連通。從而，更加方便、靈活地控制該執(zhí)行機構(gòu)3的關(guān)閉(活塞桿件32回縮至執(zhí)行機構(gòu)本體31的內(nèi)部)。

在一個優(yōu)選的實施例中，該啟動控制系統(tǒng)還包括均用于使得該自鎖閥8變?yōu)橹形?2的第一行程閥6和第二行程閥7。

在一個實施例中，當該活塞桿件32逐漸伸出該執(zhí)行機構(gòu)本體31，至觸碰到該第二行程閥7時，則該第二行程閥7打開。此時，與該進氣控制閥5相串連的第二行程閥7的左位導通。此時，位于氣源100中的氣體將沿著管路流經(jīng)該第二行程閥7，而后沿管路流進該進氣控制閥5，從而使得該進氣控制閥5的右位導通。這樣，由于該進氣控制閥5的右位處于封閉狀態(tài)，使得流出該第二行程閥7中的氣體無法順利地流出該進氣控制閥5。即此時的氣體將處于被封堵的狀態(tài)。

進一步地，使得氣源100中的氣體無法繼續(xù)與該自鎖閥8的左位81相連通。這樣，該自鎖閥8在自身彈性恢復(fù)力的作用下，將逐漸恢復(fù)到中位82。從而使得該執(zhí)行結(jié)構(gòu)3的進氣口311和出氣口312處于關(guān)閉的狀態(tài)。進一步地，使得該執(zhí)行機構(gòu)3中活塞桿件32一直處于伸出的狀態(tài)，從而實現(xiàn)了該執(zhí)行機構(gòu)3的自鎖，保證了該活塞桿件32不會自動復(fù)位。

在一個優(yōu)選的實施例中，該氣動控制回路2還包括用于使得自鎖閥8變?yōu)橹形?2的自鎖子回路23。

在一個優(yōu)選的實施例中，在自鎖子回路23中依次串接有第一行程閥6和復(fù) 位控制閥232。

在一個具體的實施例中，當該活塞桿件32逐漸回縮至伸出端，并觸碰到該第一行程開關(guān)6時，該第一行程開關(guān)6導通。此時，與復(fù)位控制閥232相連通的第一行程閥6也將導通。此時，從氣源100中流出的氣體將沿著管路流經(jīng)該第一行程閥6，在氣體的推動下，使得該復(fù)位控制閥232的右位導通。由于該復(fù)位控制閥232的右位處于關(guān)閉狀態(tài)，因而氣體將無法從該復(fù)位控制閥232中順利地流出，即該復(fù)位控制閥232將處于被封堵的狀態(tài)。這樣，由于氣源100不能繼續(xù)向該自鎖閥8的右位83提供氣體，從而使得該自鎖閥8在自身彈性恢復(fù)力的作用下，逐漸恢復(fù)到中位82。進一步地，使得該執(zhí)行機構(gòu)3中的活塞桿件32一直處于回縮的狀態(tài)，從而實現(xiàn)了該執(zhí)行機構(gòu)3的自鎖，保證了該活塞桿件32不會自動復(fù)位。

在一個優(yōu)選的實施例中，在氣動控制回路2中還串接有一端與執(zhí)行機構(gòu)3的進氣口311相連通，另一端與執(zhí)行機構(gòu)3的出氣口312相連通的兩腔連通閥9。該兩腔連通閥9用于使得該執(zhí)行機構(gòu)3的左、右腔的壓力相等，即使得該執(zhí)行機構(gòu)3的左、右腔的壓差為零。這樣，即便在氣動控制系統(tǒng)失靈的情況下，通過推動該兩腔連通閥9，從而使得該執(zhí)行機構(gòu)3的左、右腔的壓差為零。這樣，作用給該活塞桿件32較小的推動力，便會使得該活塞桿件32逐漸伸出該執(zhí)行機構(gòu)本體31，從而，使得該固井工具在沒有該活塞桿件32支撐的作用下，實現(xiàn)該固井工具的釋放，完成固井工作。

在本申請的實施例中，在連接該氣源100與氣動控制回路2之間的管路上，設(shè)置有氣動控制回路總開關(guān)10。該啟動控制回路總開關(guān)10的設(shè)置，能夠方便隨時控制氣源100中的氣體的導通和截止。從而，使得該氣動控制系統(tǒng)的控制更加準確、靈活。

根據(jù)本發(fā)明的第一個示例，該氣動控制系統(tǒng)的具體工作過程為，首先，按下進氣啟動閥4，使得該進氣啟動閥4的左位導通。同時，打開氣動控制回路總開關(guān)10。此時，氣源100中的氣體將沿著管路流經(jīng)該進氣啟動閥4。在氣體的推動作用下，使得該自鎖閥8的左位81導通。這樣，氣體將沿著管路流經(jīng)該自鎖閥8的左位81，進而流進執(zhí)行機構(gòu)8的進氣口311。從而使得位于該執(zhí)行機構(gòu)本體31中的活塞桿件32逐漸伸出，至最終觸碰到該第二行程開關(guān)7。

在上述活塞桿件32逐漸伸出的過程中，由于該固井工具失去該活塞桿件32 的支撐，而被釋放到井下，從而完成固井作業(yè)。

其次，該第二行程開關(guān)7導通。此時，與該進氣控制閥5相連通的第二行程閥7的左位導通。此時，氣源100中的氣體將沿著管路流經(jīng)該第二行程閥7的左位。在氣體的推動作用下，將使得該進氣控制閥5的右位工作。然而，由于該進氣控制閥7的右位處于關(guān)閉狀態(tài)，因而該氣體將無法順利地流出該該進氣控制閥5，即該進氣控制閥5將處于被封堵的狀態(tài)。

進一步地，使得氣源100中的氣體無法繼續(xù)與該自鎖閥8的左位81相連通。這樣，該自鎖閥8在自身彈性恢復(fù)力的作用下，將逐漸恢復(fù)到中位82。從而使得該執(zhí)行結(jié)構(gòu)3的進氣口311和出氣口312處于關(guān)閉的狀態(tài)。進一步地，使得該執(zhí)行機構(gòu)3中活塞桿件32一直處于伸出的狀態(tài)，從而實現(xiàn)了該執(zhí)行機構(gòu)3的自鎖，保證了該活塞桿件32不會自動復(fù)位。

然后，按下復(fù)位啟動閥231。該復(fù)位啟動閥231的左位導通。位于氣源100中的氣體將沿著管路流經(jīng)該復(fù)位啟動閥231，而后流經(jīng)該復(fù)位控制閥232，最后沿管路流進該執(zhí)行機構(gòu)本體31的出氣口312。這樣，在氣體的推力作用下，該活塞桿件32將逐漸回縮。

最后，在該活塞桿件32回縮至伸出端，并觸碰到第一行程開關(guān)6后，使得該第一行程開關(guān)6導通。此時，與復(fù)位控制閥232相連通的第一行程開關(guān)6的左位導通。氣源100中的氣體將沿管路流經(jīng)該第一行程開關(guān)6，在氣體的推力作用下，使得復(fù)位控制閥232的右位工作。由于該復(fù)位控制閥232的右位處于關(guān)閉狀態(tài)，因而氣體將無法從該復(fù)位控制閥232中順利地流出，即該復(fù)位控制閥232將處于被封堵的狀態(tài)。這樣，由于氣源100不能繼續(xù)向該自鎖閥8的右位83提供氣體，從而使得該自鎖閥8在自身彈性恢復(fù)力的作用下，逐漸恢復(fù)到中位82。進一步地，使得該執(zhí)行機構(gòu)3中的活塞桿件32一直處于回縮的狀態(tài)，從而實現(xiàn)了該執(zhí)行機構(gòu)3的自鎖，保證了該活塞桿件32不會自動復(fù)位。從而完成了對該固井工具進行固井作業(yè)的全部過程，實現(xiàn)了對該固井工具的自動控制。

根據(jù)本發(fā)明，該氣動控制系統(tǒng)具有自動控制固井工具進行固井作業(yè)的準確性高、固井效率高、降低了操作人員的勞動強度、提高了固井工作的安全性、減少了固井施工的風險以及提高了該固井工具遠程控制的可操作性的優(yōu)點。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只 要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。