液动泥浆闸阀控制方法

摘要

本发明公开了一种液动泥浆闸阀控制方法，通过控制阀将液压控制回路的供油管路分割为管路上段、管路下段和储能区段，并在管路上段、管路下段分别并联闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路，储能区段通过支管连接储能机构，使液动泥浆闸阀和油泵常处于卸荷状态，闸阀的操作过程均由额定压力范围内的储能系统供油，既避免了脉冲供油，提高了闸阀操作的可靠性，也减少了双联液压泵及液动泥浆闸阀的高负荷运行时间，延长了液动泥浆闸阀、油泵及控制液路系统的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于石油钻井设备控制技术领域，特别涉及一种液动泥浆闸阀控制方法。

背景技术

在石油钻井的过程中，通常需要连续不断地向井下钻头部位供给高压泥浆，对钻头进行冷却，同时将钻取的岩石粉末进行稀释搅拌，由循环泥浆带出井口；另一方面，石油钻井作业在钻头进深达到一根钻杆长度时，则需要将进入井下的赚不钻杆提升至地面以上，续接一根钻杆，再将所有钻杆下降至井内，通过方钻杆带动钻头旋转继续钻井作业。在拆装钻杆上、卸扣，起、下钻过程中，钻杆停转，还必须及时停止泥浆的供给，使井内泥浆循环停滞，以避免泥浆的喷射和浪费，同时防止设备、人身恶性事故的发生。因此，普遍通过配置的泥浆控制闸阀，并使其较为频繁的启闭，对泥浆循环的通断进行实时有效的控制。

目前，对泥浆闸阀的控制有手动和气动两种方式，手动控制的泥浆闸阀结构比较简单，闸阀启闭切换动作的可靠性也比较强；其缺点是劳动强度大，且由于其受到指令的传递和接收诸环节以及操作者的精神情绪状态等因素的影响，操作动作的灵敏度比较差，同时操作者必须坚持守候在高压管汇近旁，一旦闸阀及管汇出现故障，容易导致人身的伤害，甚至带来重大事故的发生。气动泥浆闸阀操作动作较为灵敏，且可实现远距离操作；但是，其存在高压气控对闸阀的冲击力较大，构件容易毁损，使用寿命较短，相应维修、更新成本较高，相应影响泥浆循环系统的安全可靠性以及钻井作业效率。

CN86205569专利公开了一种自控超压保护气动高压闸阀，其适用于频繁操作，且在高压流体介质超过限定值时能自动进行完全泄压，还可控制泥浆泵离合器放气摘离，泥浆泵停止工作，能够实现对设备及管汇的双重保护，该高压闸阀仍存在气动控制操作的诸种缺陷，缺少自身保护及启闭可靠性的措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液动泥浆闸阀控制方法，能够有效地克服现有技术存在的上述缺陷，对泥浆闸阀实施有效而可靠地控制，而且液动泥浆闸阀及其液压控制系统使用寿命长，动力消耗少，操作简便，人工劳动强度低。

实现上述目的所采取的技术方案是：一种液动泥浆闸阀控制方法，其包括下列步骤：

1）通过控制阀将液压控制回路的供油管路分割为管路上段、管路下段和储能区段，并在管路上段、管路下段分别并联闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路，储能区段通过支管连接储能机构；

2）启动液压泵使供油管路及储能机构中的压力达到液动泥浆闸阀额定操作压力上限值；

3）阻断供油管路的管路下段和储能区段，开通油泵卸荷支路并在泄压后关断，关停液压泵；

4）根据钻井作业需要操动液动泥浆泵闸阀，并使之处于闭锁状态；

5）阻断管路上段和储能区段，并开通闸阀卸荷支路对液动泥浆闸阀进行泄压，并在泄压后关断闸阀卸荷支路；

6）需再次操作液动泥浆泵闸阀时，开通管路上段和储能区段之间的连通即可，然后重复步骤4）、5）；

7）当储能机构中的压力下降至液动泥浆闸阀额定工作压力下限值时，开通整个供油管路，启动液压泵，使供油管路及储能机构中的压力达到液动泥浆闸阀额定操作压力上限值；

8）重复步骤3）至7）的操作，直至油井完钻。

所述步骤4）中，通过关闭闭锁控制阀使液动泥浆闸阀处于闭锁状态。

所述步骤3）——7）通过控制器进行远距离操作。

本发明液动泥浆闸阀控制方法的优点是：

液动泥浆闸阀的整个操作过程均由闸阀额定操作压力范围内且基本稳定的储能系统供油，由此可以避免脉冲供油，大幅度提高闸阀操作的可靠性；而且，液动泥浆闸阀的液压控制系统断续负荷操作，其最高压力控制在液动泥浆闸阀额定操作压力范围之内，大大减少了液压控制系统的负荷运行时间，因此本方法利于液动泥浆闸阀及整个控制系统使用寿命的延长。另外，依照本控制方法操作动力消耗少，操作简便，人工劳动强度低。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1是本发明使用的液动泥浆闸阀控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的液动泥浆闸阀控制装置可使用申请人另案申请的“液动泥浆闸阀控制装置”，其结构如图1所示，该装置包括连接液动泥浆闸阀1、箱体（图中未示）和位于箱体内的液压控制系统，液动泥浆闸阀1安装在箱体的顶部，液压控制系统包括通过换向阀17连接液动泥浆闸阀1并连接双联液压泵7的高压油管构成的液压控制回路，以及与液动泥浆闸阀1、换向阀17和双联液压泵7分别信号连接的控制器14，控制器14可采用单片机。其中双联液压泵7由前联泵串联第二联小流量高压泵构成，其动力输入端连接动力机6，动力机6可采用发动机或电动机，为液动泥浆闸阀1提供液压源，这样施工简单成本低，满足工况要求。在液动泥浆闸阀1的进油管上可设置闭锁控制阀18，以方便实现液动泥浆闸阀1启、闭状态的闭锁，当然该闭锁控制阀18可采用与控制器14信号连接的电磁控制阀，实现远距离操作。液压控制回路的供油管路通过前置控制阀16和后置控制阀5分割为管路上段2、管路下段8和位于中间的储能区段3，并在管路上段2、管路下段8上分别并联连通供油管路和回油管路的的闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路，储能区段通过支管分别设置与控制器14信号连接的储能机构和压力探测器4，闸阀卸荷支路和油泵卸荷支路分别设置与控制器14信号连接的闸阀卸荷阀15和油泵卸荷阀9。所述储能机构采用液压储能器11，其包括高压容器和位于高压容器内的橡胶气囊12，气囊12连接并连通有高压输气管13，橡胶气囊12外部的空间用于充装高压油液。

本发明的液动泥浆闸阀控制方法如下：

在控制器内编定录入双联液压泵7、前置控制阀16和后置控制阀5以及闸阀卸荷阀15和油泵卸荷阀9的控制程序后，首先向液压储能器12中的橡胶气囊12充气至设定压力，为保证安全，最好充氮气，一般预充压力为7MPa；再通过控制器14的控制，使闸阀卸荷阀15和油泵卸荷阀9均处于关闭状态，前置控制阀16和后置控制阀5处于开启状态；此时启动双联液压泵7使供油管路及液压储能器12中的压力达到液动泥浆闸阀1额定操作压力上限值，此上限值一般可设定为16MPa；而后关闭后置控制阀16，关停双联液压泵7，也可使双联泵液压泵7处于待机状态，开启油泵卸荷阀9，使所述管路下段8的压力降至液动泥浆闸阀1的额定操作压力下限值（11MPa）以下并即刻关闭油泵卸荷阀9，由此减少双联泵液压泵7的负荷及其动力消耗，且利于延长双联泵液压泵7的使用寿命.而后，利用液压储能器12储备的油压即可根据钻井作业需要通过换向阀17操动液动泥浆泵闸阀1的开启或关闭，并在操作完成后使之处于闭锁状态，该闭锁状态可通过关闭闭锁控制阀18来实现。然后再将前置控制阀16关闭，打开闸阀卸荷阀15，使所述管路上段2中的压力降至液动泥浆闸阀1的额定操作压力下限值（11MPa）以下并即刻关闭闸阀卸荷阀15，使液动泥浆泵闸阀1处于泄压状态，以延长其使用寿命，同时保持液压储能器12及储能区段管路3中的油压以备再用。

需要再次操动液动泥浆泵闸阀1时，无需启动双联液压泵7，只需打开前置控制阀16，即可利用液压储能器12及储能区段管路3中的油压进行操动；在而后的钻井作业中可重复上述有关操作。只有当压力探测器4监测到储能区段管路及液压储能器12中的压力下降至液动泥浆闸阀1的额定操作压力下限值（一般为11MPa）时，将此信号传送至控制器14，通过控制器14的控制打开前置控制阀16和后置控制阀9，启动双联液压泵7，使供油管路及液压储能器12中的压力恢复达到液动泥浆闸阀1的额定操作压力上限值，即可按上述方法循环操作，直至油井完钻。

按上述方法操作，由于操作过程均由压力基本稳定的储能系统供油，因而可以避免脉冲供油，由此大幅度提高闸阀操作的可靠性；加之液动泥浆闸阀1的液压控制系统断续高负荷操作，且其最高压力控制在液动泥浆闸阀额定工作压力范围之内，大大减少了双联液压泵7及管路的负荷运行时间。因此，该方法利于液动泥浆闸阀、液压泵及管路系统使用寿命的延长和故障率的降低。另外，依照本控制方法操作动力消耗少，操作简便，人工劳动强度低。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。