一种采用石油钻井真空注油装置的真空注油方法

摘要

本发明公开了一种采用石油钻井真空注油装置的真空注油实现方法，装置主体包括循环系统、真空系统、自动控制系统和真空压力平衡管线。该方法主要包括：通过软件开启真空泵，按照真空度要求先对液压油进行充分循环抽真空；待真空度达到要求后，连接液压模块的的注油管线和回油管线以及平衡管线进行注油准备；关闭截止阀，通过部分注油管线和回油管线以及平衡管线对液压模块进行抽真空，真空度达到0.5mBar以下；打开截止阀，通过计算机软件开启注油泵，按照计算机控制软件自动控制进行注油。本发明首先满足旋转导向液压模块真空注油的要求；其次是实现注油过程压力平衡和自动化控制要求；再次是实现注油的真空度要求。

说明书

技术领域

本发明设计涉及随钻测量仪器技术领域，具体说涉及一种采用于石油钻井旋转导向工具地面真空注油装置的真空注油方法。

背景技术

旋转导向钻井系统是一项尖端自动化钻井新技术，这项技术已成为复杂超深定向井和大位移水平井使用的必备技术，能够有效减少靡阻扭矩和井下复杂情况的发生，提高钻井能力。推靠式旋转导向钻井系统作为其中的一种类型，也毫无例外地得到了大规模工程应用。其中，液压模块是实现推靠式旋转导向导向系统可靠应用的关键部件，主要功能是完成导向命令的动作，按照增斜、降斜、增方位、降方位、稳斜稳方位等导向命令进行导向钻进，即按照定向工程师和地质导向师的要求完成井眼轨迹钻井任务。为保证液压模块顺利完成导向指令必须保证液压模块的稳定性和可靠性，液压模块的稳定性和可靠性除了取决配件的性能外，其所注液压油的真空度对其也有重要影响，而传统的注油方法基本上是在常温下对整个系统抽真空后开始注油，但实际上油本身会掺杂很多气体，仅仅是系统抽真空，油里面的气泡得不到有效排出，这是传统注油急需解决的一个问题。因此提供一种有效的真空注油方法，减少液压油内的空气气泡尤其显得重要。同时控制液压模块油腔内外的压力平衡及实现全自动操作也是现有技术中的一个难题。

发明内容

本发明旨在针对现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种石油钻井真空注油装置的真空注油方法，有效解决上述技术问题。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

本发明所涉及的一种真空注油装置，包括由注油电机、注油泵、注油管线、注油压力表、颗粒计、截止阀、回油管线、过滤器和油罐组成的循环系统；真空泵、真空计及真空度显示单元、真空管线组成的真空系统；压力平衡管线、平衡接头组成的平衡系统；计算机、可编程逻辑控制器、驱动电路电源组成的控制系统；温度显示单元、力显示单元；安装循环系统、真空系统、控制系统、显示单元的机架结构。

所述循环系统，油罐是一个完全密封的罐体，油罐内只装一定量的液压油，其上部留有空间，油罐底部连接注油管线，顶部连接回油管线、真空管线和平衡管线，油罐里的油通过注油管线进入注油泵，注油泵将液压油通过打开的截止阀进一步输送到液压模块，液压模块里的液压油通过回油管线和过滤器回到油罐。在注油过程中从注油管线分一小部分液压油通过颗粒计，颗粒计及显示单元显示液压油内所含的固体颗粒的大小和含量，保证固体颗粒少于一定数量。注油压力表主要来显示注油管线的压力，根据真空泵的性能和管线内径选择合适的注油压力，达到最佳注油效果。过滤器将回油管线的油的较大的有害固体颗粒过滤掉，保证回到油罐的油的清洁度。注油管线和回油管线与液压模块相连的部位采用快速接头进行连接，保证快速操作的要求。

所述真空系统，真空泵通过真空管线连接至油罐，通过真空泵将液压油内的气泡尽可能排出，在真空管线上连接真空计，真空计连接真空度显示单元，显示真空系统的真空度，真空计测量值达到一定数值后再连接到液压模块进行注油。

所述平衡系统，平衡管线两端分别连接油罐顶部和平衡接头，平衡接头通过螺钉或者快速接头固定在液压模块上，其主要功能是在真空注油时保证液压模块油腔内外的压力保持平衡，防止油腔内的胶囊变形，造成注油量的不足或注油失败。

所述控制系统，计算机与可编程逻辑控制电路相连，同时计算机RS232接口、驱动电路电源和力传感器通过通讯和驱动电路电源接头集结在一起，计算机控制软件通过可编程逻辑控制电路分别控制注油电机和真空泵的运转，以达到按照计算机软件设定的程序进行注油的目的，同时控制驱动电路电源和显示力的大小。

所述温度、力显示单元，铂电阻温度传感器安装在油罐内并且浸入在液压油里，铂电阻温度传感器连接温度显示单元以显示注油过程中液压油的温度，并记录到控制软件中，力传感器测量液压模块活塞的力，并通过力显示单元进行显示，同样也记录到控制软件中，温度记录值和力记录值形成液压单元的初始标定。

所述机架结构，机架结构主要用来安装固定循环系统、真空系统、平衡系统、显示单元。

所有的显示数值也同样在计算机中显示，并进行记录。

本发明所涉及的一种真空注油装置的注油实现方法，它通过以下步骤来实现：

（1）启动计算机和控制软件，通过软件开启真空泵，按照真空度要求先对液压油进行充分循环抽真空（第一次使用或者加注新的液压油要在室温条件下循环至少24小时，抽真空间隔12小时要循环30分钟以上），待真空度达到0.5mBar以下再进行下一步操作；

（2）抽真空的同时将液压模块安装在液压模块夹具上；

（3）待真空度达到要求后，连接液压模块的的注油管线和回油管线以及平衡管线进行注油准备；关闭截止阀，通过部分注油管线和回油管线以及平衡管线对液压模块进行抽真空，抽真空的时间要10-15分钟，真空度达到0.5mBar以下；

（4）打开截止阀，通过计算机软件开启注油泵，按照计算机控制软件自动控制进行注油；

（5）软件设计程序包括：采集力、温度、真空度、颗粒度等信息，注油过程控制程序，控制注油电机的开启时间、时间间隔、关闭时间及循环次数和真空泵的开、启关闭时间。

本发明的有益效果：

（1）满足了旋转导向液压模块真空注油的要求，极大提高了注油真空度，减少了液压油内空气气泡。

（2）实现了注油过程压力平衡，保证了真空注油时液压模块油腔内外的压力平衡，有效解决了油腔内的胶囊变形的技术问题。

（3）满足了自动化控制要求。

附图说明

图1是一种真空注油装置结构示意图。

其中，1.注油泵 2.颗粒计 3.铂电阻温度传感器4. 油罐 5.真空泵 6.真空计及真空度显示单元 7.过滤器 8.驱动电路电源 9.通讯和驱动电路电源接口 10.力传感器11.截止阀 12.计算机 13.注油压力表 14.可编程逻辑控制器15.注油电机 16.液压模块17.注油管线 18.回油管线 19.真空管线 20.平衡管线 21.平衡接头。

具体实施方式

本发明所涉及的一种真空注油装置，主要由注油泵、注油管线、注油压力表、颗粒计、截止阀、回油管线、过滤器和油罐组成的循环系统，真空泵、真空计、真空度显示单元、真空管线组成的真空系统，压力平衡管线、真空接头、平衡接头组成的平衡系统，计算机、可编程逻辑控制器、驱动电路电源组成的控制系统，温度、力显示单元，安装循环系统、真空系统、控制系统、显示单元的机架结构组成。

如图1所示的一种真空注油装置，包括：注油电机（15）、注油泵（1）、注油管线（17）、注油压力表（13）、颗粒计（2）、截止阀（11）、液压模块（16）、回油管线（18）、过滤器（7）和油罐（4）组成的循环系统；真空泵（5）、真空计及真空度显示单元（6）、真空管线（19）组成的真空系统，所述真空系统与油罐（4）相连；平衡管线（20）、平衡接头（21）组成的平衡系统，所述平衡系统设置于油罐（4）和液压模块（16）之间；计算机（12）、可编程逻辑控制器（14）、驱动电路电源（8）以及通讯和驱动电路电源接口（9）组成的控制系统，所述控制系统用于控制注油电机（15）和真空泵（5）；温度显示器和力显示器组成的显示单元；安装循环系统、真空系统、控制系统、显示单元的机架结构。

油罐（4）是一个完全密封的罐体，油罐（4）内只装一定量的液压油，其上部留有空间，油罐（4）底部连接注油管线（17），顶部连接回油管线（18）、真空管线（19）和平衡管线（20），油罐（4）和液压模块通过注油管线（17）与回油管线（18）相连，组成一个闭环，在注油管线（17）间安装注油泵（1）、注油压力表（13）、颗粒计（2）、截止阀（11），在回油管线（18）间安装过滤器（7），注油电机（15）给注油泵（1）提供动力。

真空泵（5）、真空管线（19）和油罐（4）组成一个封闭空间，在真空管线（19）之间安装真空计。

平衡管线（20）两端分别连接油罐（4）顶部和平衡接头（21），平衡接头（21）通过螺钉或者快速接头固定在液压模块上，平衡接头（21）、平衡管线（20）、油罐（4）和液压模块组成另外一个封闭空间，在真空注油时保证液压模块油腔内外的压力保持平衡。

计算机（12）软件通过可编程逻辑控制器（14）控制注油电机（15）和真空泵（5）的开启及关闭时间，同时计算机（12）软件通过通讯和驱动电路电源接口（9）与驱动电路电源（8）建立通讯并控制液压单元的动作，并记录显示单元所有显示的数值。

铂电阻温度传感器（3）安装在油罐内并且浸入在液压油里，铂电阻温度传感器（3）连接温度显示单元以显示注油过程中液压油的温度，并记录到控制软件中，力传感器（10）测量液压模块活塞的力，并通过力显示单元进行显示，同样也记录到控制软件中，温度记录值和力记录值形成液压单元的初始标定。

机架结构主要用来安装循环系统、真空系统、平衡系统、显示单元。

采用该真空注油装置的真空注油方法通过以下步骤来实现：

步骤1）启动计算机（12）和控制软件，通过软件开启真空泵（5），按照真空度要求先对液压油进行充分循环抽真空；

步骤2）抽真空的同时将液压模块（16）安装在液压模块（16）夹具上；

步骤3）待真空度达到要求后，连接液压模块（16）的注油管线（17）和回油管线（18）以及平衡管线（20）进行注油准备；关闭截止阀（11），通过部分注油管线（17）和回油管线（18）以及平衡管线（20）对液压模块（16）进行抽真空，抽真空的时间要10-15分钟，真空度达到0.5mBar以下；

步骤4）打开截止阀（11），通计算机（12）软件开启注油泵（1），按照计算机（12）控制软件自动控制进行注油；

步骤5）注油完成后，将注油管线（17）和回油管线（18）连接在一起，关闭计算机（12）。

所述控制软件包括：采集力、温度、真空度、颗粒度信息和控制注油电机（15）开启时间、时间间隔、关闭时间及循环次数和真空泵（5）的开、启关闭时间。

步骤1）中第一次使用或者加注新液压油要在室温条件下循环至少24小时，抽真空间隔12小时要循环30分钟以上，真空度达到0.5mBar以下。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。