井下加药执行装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910491690.8 (22)申请日 2019.06.06 (71)申请人 武汉轻工大学 地址 430023 湖北省武汉市汉口常青花园 学府南路68号 (72)发明人 吴艳 (74)专利代理机构 北京思创大成知识产权代理 有限公司 11614 代理人 高爽 (51)Int.Cl. E21B 43/22(2006.01) E21B 37/06(2006.01) (54)发明名称 井下加药执行装置 (57)摘要 本发明公开一种井下加药执行装置， 包括： 油液补偿机构包括输入液。

2、压缸和与输入液压缸 的进油口连接的油箱； 液压泵的进油口与输入液 压缸的出油口连接； 输出液压缸内设有弹性储能 元件； 注药液压缸内的活塞将其分隔成油腔和药 腔， 油腔与输出液压缸的出油口连接， 药腔分别 设有药液吸入口和药液排出口。 输出液压缸内的 弹性储能元件能够将液压油对活塞的推力或拉 力转换成回位弹性储能， 将药腔内的药液注入到 高压区油管， 当液压泵停止泵入时， 在输出液压 缸的活塞在弹性储能元件的作用下迅速复位， 使 注药立即停止， 产生的负压促使药液从注药液压 缸的药业吸入口吸入， 实现有控制的定量加药以 及无动力抽取药液， 避免发生堵塞。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 。

3、CN 110080733 A 2019.08.02 CN 110080733 A 1.一种井下加药执行装置， 其特征在于， 包括： 油液补偿机构， 所述油液补偿机构包括输入液压缸和与所述输入液压缸的进油口连接 的油箱； 液压泵， 所述液压泵的进油口与所述输入液压缸的出油口连接； 输出液压缸， 所述输出液压缸内设有弹性储能元件， 所述弹性储能元件的一端与所述 输出液压缸内的活塞的一侧表面连接， 另一端与所述一侧表面相对的所述输出液压缸的内 壁连接， 所述液压泵的出油口与所述输出液压缸的进油口连接； 注药液压缸， 所述注药液压缸内的活塞将其分隔成油腔和药腔， 所述油腔与所述输出 液压缸的出油口连接。

4、， 所述药腔分别设有药液吸入口和药液排出口。 2.根据权利要求1所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 还包括旁路节流阀， 所述旁 路节流阀的一端通过管路与所述液压泵的出油口连接， 所述旁路节流阀的另一端通过管路 与所述油液补偿机构连接。 3.根据权利要求1所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 所述输入液压缸包括第一输 入液压缸和与所述第一输入液压缸的出油口串联的第二输入液压缸。 4.根据权利要求1所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 所述输出液压缸包括与所述 液压泵的出油口连接的第一输出液压缸， 以及与所述第一输出液压缸的出油口串联的第二 输出液压缸， 所述弹性储能元件设置于所述第二输出。

5、液压缸内。 5.根据权利要求4所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 所述第二输出液压缸内的活 塞将其分隔成第一腔室和第二腔室， 所述弹性储能元件设置于所述第一腔室或所述第二腔 室内， 所述弹性储能元件的一端与所述第二输出液压缸的活塞连接， 另一端与所述第二输 出液压缸的内壁连接。 6.根据权利要求1所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 所述药液吸入口设有第一单 向阀组和与所述第一单向阀组连接的药液箱， 所述药液箱内盛有药液， 所述第一单向阀组 由多个单向阀串联而成。 7.根据权利要求6所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 所述第一单向阀组的进液口 与所述药液箱之间设有第一过滤器。 8.根。

6、据权利要求1所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 所述药液排出口设有第二单 向阀组， 所述第二单向阀组由多个单向阀串联而成。 9.根据权利要求8所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 所述第二单向阀组的出液口 设有第二过滤器。 10.根据权利要求1所述的井下加药执行装置， 其特征在于， 还包括电机， 所述电机与所 述液压泵连接， 用于驱动所述液压泵转动。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110080733 A 2 井下加药执行装置 技术领域 0001 本发明属于油气开采领域， 更具体地， 涉及一种井下加药执行装置。 背景技术 0002 目前石油开采领域主要的加药方式包括井口加药方式和井下加。

7、药方式。 其中， 井 口加药方式存在药液浪费严重、 加药工序复查及加药效率低等问题， 而传统的机械式井下 加药方式存在定量控制难、 加药周期短、 易发生堵塞、 维护周期短等问题。 0003 因此， 需要提供一种井下加药执行装置， 实现定量控制加药和无动力取药功能， 避 免发生堵塞。 发明内容 0004 为了更好地满足油气开采的需要， 提供一种井下加药执行装置， 便于实现井下有 控制的定量加药和无动力取药功能。 0005 为了实现上述目的， 本发明的提出一种井下加药执行装置， 包括： 油液补偿机构， 所述油液补偿机构包括输入液压缸和与所述输入液压缸的进油口连接的油箱； 0006 液压泵， 所述液。

8、压泵的进油口与所述输入液压缸的出油口连接； 0007 输出液压缸， 所述输出液压缸内设有弹性储能元件， 所述弹性储能元件的一端与 所述输出液压缸内的活塞的一侧表面连接， 另一端与所述一侧表面相对的所述输出液压缸 的内壁连接， 所述液压泵的出油口与所述输出液压缸的进油口连接； 0008 注药液压缸， 所述注药液压缸内的活塞将其分隔成油腔和药腔， 所述油腔与所述 输出液压缸的出油口连接， 所述药腔分别设有药液吸入口和药液排出口。 0009 优选地， 还包括旁路节流阀， 所述旁路节流阀的一端通过管路与所述液压泵的出 油口连接， 所述旁路节流阀的另一端通过管路与所述油液补偿机构连接。 0010 优选地。

9、， 所述输入液压缸包括第一输入液压缸和与所述第一输入液压缸的出油口 串联的第二输入液压缸。 0011 优选地， 所述输出液压缸包括与所述液压泵的出油口连接的第一输出液压缸， 以 及与所述第一输出液压缸的出油口串联的第二输出液压缸， 所述弹性储能元件设置于所述 第二输出液压缸内。 0012 优选地， 所述第二输出液压缸内的活塞将其分隔成第一腔室和第二腔室， 所述弹 性储能元件设置于所述第一腔室或所述第二腔室内， 所述弹性储能元件的一端与所述第二 输出液压缸的活塞连接， 另一端与所述第二输出液压缸的内壁连接。 0013 优选地， 所述药液吸入口设有第一单向阀组和与所述第一单向阀组连接的药液 箱， 。

10、所述药液箱内盛有药液， 所述第一单向阀组由多个单向阀串联而成。 0014 优选地， 所述第一单向阀组的进液口与所述药液箱之间设有第一过滤器。 0015 优选地， 所述药液排出口设有第二单向阀组， 所述第二单向阀组由多个单向阀串 联而成。 说明书 1/5 页 3 CN 110080733 A 3 0016 优选地， 所述第二单向阀组的出液口设有第二过滤器。 0017 优选地， 还包括电机， 所述电机与所述液压泵连接， 用于驱动所述液压泵转动。 0018 本发明的有益效果在于： 通过液压泵将油液补偿机构的液压油通过液压泵注入到 输出液压缸， 输出液压缸内的弹性储能元件能够将液压油对活塞的推力或拉力。

11、转换成回位 弹性储能， 输出液压缸与注药液压缸连接， 将药腔内的药液注入到高压区油管， 当液压泵停 止泵入时， 在输出液压缸的活塞在弹性储能元件的作用下迅速复位， 使注药立即停止， 产生 的负压促使药液从注药液压缸的药业吸入口吸入， 实现有控制的定量加药以及无动力抽取 药液， 避免发生堵塞， 同时液压泵内的工作油液与具有腐蚀行的药液相隔离， 能够保证液压 泵的使用寿命。 0019 本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。 附图说明 0020 下面将参照附图更详细地描述本发明。 虽然附图中显示了本发明的优选实施方 式， 然而应该理解， 可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述。

12、的实施方式所限制。 相 反， 提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整， 并且能够将本发明的范围完整地 传达给本领域的技术人员。 0021 图1示出了根据本发明一个实施例的井下加药执行装置的结构示意图。 0022 附图标记说明： 0023 1、 油箱； 2、 第一输入液压缸； 3、 第二输入液压缸； 4、 旁路节流阀； 5、 液压泵； 6、 电 机； 7、 第一输出液压缸； 8、 第二输出液压缸； 9、 注药液压缸； 10、 第二单向阀组； 11、 第一单向 阀组； 12、 第一过滤器； 13、 药液箱； 14、 弹簧； 81、 第一腔室； 82、 第二腔室； 91、 油腔； 92、 药腔。

13、。 具体实施方式 0024 下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。 虽然以下描述了本发明的优选实施 方式， 然而应该理解， 可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。 相 反， 提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整， 并且能够将本发明的范围完整地 传达给本领域的技术人员。 0025 根据本发明实施例的一种井下加药执行装置， 包括： 0026 油液补偿机构， 油液补偿机构包括输入液压缸和与输入液压缸的进油口连接的油 箱； 液压泵， 液压泵的进油口与输入液压缸的出油口连接； 输出液压缸， 输出液压缸内设有 弹性储能元件， 弹性储能元件的一端与输出液压缸内的活塞的一侧表面连。

14、接， 另一端与一 侧表面相对的输出液压缸的内壁连接， 液压泵的出油口与输出液压缸的进油口连接； 注药 液压缸， 注药液压缸内的活塞将其分隔成油腔和药腔， 油腔与输出液压缸的出油口连接， 药 腔分别设有药液吸入口和药液排出口。 0027 执行加药工作时， 液压泵运转， 将油箱中的液压油从油液补偿机构吸入并转成高 压， 高压液压油从液压泵的出油口进入输出液压缸， 推动其活塞移动， 输出液压缸内的弹性 储能元件能够将液压油对活塞的推力或拉力转换成回位弹性储能， 液压油从输出液压缸的 出油口挤入注药液压缸的油腔， 推动注药液压缸的活塞将其药腔内的药液从药液排出口注 入油管的高压区， 从而完成药液注入的。

15、功能。 说明书 2/5 页 4 CN 110080733 A 4 0028 当系统掉电停止运转时， 输出液压缸的活塞在弹性储能元件作用下复位， 将液压 油挤回液压泵内， 液压泵反转， 由于输出油缸的活塞复位， 产生的负压促使注药液压缸的活 塞往回运动， 药液从药剂吸入口进入注药液压缸的药腔内， 从而完成吸入药液的功能。 优选 地， 还包括电机， 电机与液压泵连接， 用于驱动液压泵转动。 0029 作为优选方案， 还包括电机， 电机与液压泵连接， 用于驱动液压泵转动。 0030 作为优选方案， 还包括减速器， 减速器设置于电机与所述液压泵之间。 0031 具体地， 该执行装置通电工作时， 电机按。

16、设定转速转动， 驱动液压泵若电机驱动扭 矩能力不能满足液压泵的工作需求， 在电机与液压泵之间增加减速器， 增大电机驱动扭矩， 从而使得液压泵能够克服阻力运转。 0032 作为优选方案， 还包括旁路节流阀， 旁路节流阀的一端通过管路与液压泵的出油 口连接， 旁路节流阀的另一端通过管路与油液补偿机构连接。 0033 具体地， 液压泵的出油口与旁路节流阀和输出液压缸相通， 少部分油液经由旁路 节流阀流回液压泵低压腔， 大部分液压油进入输出液压缸推动活塞运动。 当液压泵停止运 转时， 输出液压缸内的活塞弹性储能被释放， 使输出液压缸内的活塞复位， 将液压油通过旁 通节流阀排回油液补偿机构。 0034 。

17、液压泵运转， 将液压油从油液补偿机构吸入转成高压， 此时输入液压缸的活塞自 动运动对其进行油液补偿， 少部分液压油流入旁路节流阀的低压管路中， 大部分液压油进 入输出油缸推动活塞运动， 进而推动注药液压缸的活塞运动。 0035 当系统掉电停止运转时， 输出油缸的活塞在弹性储能元件作用下复位， 将一部分 液压油挤回液压泵， 另一部分液压油通过旁通节流阀排回油液补偿机构。 0036 作为优选方案， 输入液压缸包括第一输入液压缸和与第一输入液压缸的出油口串 联的第二输入液压缸。 0037 具体地， 第二输入液压缸与液压泵的进油口相通， 为其提供泵油所需油液。 当第二 输入液压缸与液压泵的进油口连接处。

18、液减少时， 第二输入液压缸的活塞和第一输入液压缸 的活塞均会适应性移动， 以补偿油液损失。 0038 作为优选方案， 输出液压缸包括与液压泵的出油口连接的第一输出液压缸， 以及 与第一输出液压缸的出油口串联的第二输出液压缸， 弹性储能元件设置于第二输出液压缸 内， 两级液压缸串联， 泵入的液压油逐级推动第一输出液压缸的活塞和第二输出液压缸的 活塞运动， 有利于将药液注入油管的高压区。 0039 作为优选方案， 第二输出液压缸内的活塞将其分隔成第一腔室和第二腔室， 弹性 储能元件设置于第一腔室或第二腔室内， 弹性储能元件的一端与第二输出液压缸的活塞连 接， 另一端与第二输出液压缸的内壁连接。 0。

19、040 作为一个示例， 弹性储能元件为弹簧， 弹簧的设置于第二输出液压缸的第二腔室， 液压油进入第二输出液压缸的第一腔室推动活塞向第二腔室移动， 第二腔室内的弹簧被压 缩储能， 第二腔室将液压油推入注药液压缸的油腔， 活塞向其药腔移动， 将药液注入到油管 的高压区域。 0041 作为一个示例， 当液压泵停止运转时， 第二输出液压缸在弹簧作用下推动活塞复 位， 将油液挤回第一输出液压缸内， 第一输出液压缸内的液压油通过旁通节流阀排回油液 补偿机构。 而此时由于第二输出液压缸的活塞复位， 产生的负压促使注注药液压缸的活塞 说明书 3/5 页 5 CN 110080733 A 5 往回运动， 药液箱。

20、中的药液由药液吸入口进入药腔内， 从而完成吸入药液的功能。 0042 作为优选方案， 药液吸入口设有第一单向阀组和与第一单向阀组连接的药液箱， 药液箱内盛有药液， 第一单向阀组由多个单向阀串联而成。 0043 作为一个示例， 第一单向阀组由三组串联单向阀组成， 采用防腐蚀材料制作， 利用 三阀串联进行冗余设计， 提高系统进液口的可靠性。 0044 作为一个示例， 该加药执行装置安装于井下油套环形空间， 油套环形空间内充满 药液(PH： 710或14)， 油套环形空间即为药液箱。 油管内含油气混合流体， 油为原油， 具 有腐蚀性， 混合流体含少量二氧化碳和硫化氢。 0045 作为一个示例， 还包。

21、括电控单元， 液压泵由电控单元控制运行， 将油套环形空间内 的药液通过该加药执行装置注入到油管内。 0046 作为优选方案， 第一单向阀组的进液口与药液箱之间设有第一过滤器。 0047 具体地， 对进入注入液压缸的药腔内的药液进行过滤， 保证进入药腔的药液的过 滤精度， 避免堵塞药液吸入口处的元器件。 0048 作为优选方案， 药液排出口设有第二单向阀组， 第二单向阀组由多个单向阀串联 而成。 0049 作为优选方案， 第二单向阀组同样由三组串联单向阀组成， 采用防腐蚀材料制作， 利用三阀串联冗余设计， 提高药液排出口处的元器件可靠性。 0050 作为优选方案， 第二单向阀组的出液口设有第二过。

22、滤器。 第二单向阀组的后端设 置过滤器， 防止液体倒灌而堵塞第二单向阀组。 0051 实施例 0052 图1示出了根据本发明一个实施例的井下加药执行装置的结构示意图。 如图1所 示， 实施例提供一种井下加药执行装置， 包括： 0053 油液补偿机构， 油液补偿机构包括输入液压缸和与输入液压缸的进油口连接的油 箱1， 输入液压缸包括第一输入液压缸2和与第一输入液压缸2的出油口串联的第二输入液 压缸3； 液压泵5， 液压泵5的进油口与第二输入液压缸2的出油口连接； 输出液压缸， 输出液 压缸包括与液压泵5的出油口连接的第一输出液压缸7， 以及与第一输出液压缸7的出油口 串联的第二输出液压缸8， 弹。

23、簧14设置于第二输出液压缸8内， 第二输出液压缸内8的活塞将 其分隔成第一腔室81和第二腔室82， 弹簧14设置于第二腔室82内， 弹簧14的一端与第二输 出液压缸8的活塞连接， 另一端与第二输出液压缸8的内壁连接。 0054 注药液压缸9， 注药液压缸9内的活塞将其分隔成油腔91和药腔92， 油腔91与第二 输出液压缸8的出油口连接， 药腔92分别设有药液吸入口和药液排出口。 药液吸入口设有第 一单向阀组11和与第一单向阀组11连接的药液箱13， 药液箱13内盛有药液， 第一单向阀组 11由多个单向阀串联而成。 第一单向阀组11的进液口与药液箱13之间设有第一过滤器12。 药液排出口设有第二。

24、单向阀组10， 第二单向阀组10由多个单向阀串联而成。 第二单向阀组 10的出液口设有第二过滤器(未示出)。 0055 还包括旁路节流阀4， 旁路节流阀4的一端通过管路与液压泵5的出油口连接， 旁路 节流阀4的另一端通过管路与油液补偿机构连接。 还包括电机6， 电机6与液压泵5连接， 用于 驱动液压泵6转动。 0056 系统工作时， 电机6带动液压泵5运转， 将液压油从第二输入液压缸3吸入转成高 说明书 4/5 页 6 CN 110080733 A 6 压， 此时第一输入液压缸2的活塞自动移动对其进行油液补偿， 少部分液压油从旁路节流阀 4的低压管路中， 大部分液压油进入第一输出液压缸7推动活。

25、塞运动， 进而推动第二输出液 压缸8活塞运动， 使弹簧14被压缩储存弹性势能， 第二输出液压缸8活塞挤出的油液推动注 药液压缸9的活塞移动， 通过药液排出口的第二单向阀组10及第二过滤器往外排药液， 药液 进入油管高压区， 从而完成药液注入的功能。 0057 当液压泵5停止运转时， 第二输出液压缸8的活塞在弹簧14弹性势能释放下进行复 位， 使注药立即停止， 将油液挤回第一输出液压缸7内， 第一输出液压缸7内的油液通过旁通 节流阀4排回油液补偿机构内。 由于第二输出液压缸的8活塞复位， 产生的负压促使注药液 压缸9的活塞往回运动， 此时药液吸入口的第一向阀组11开启， 药液由药液箱进入到注药液 压缸9内， 完成吸入药液的功能， 实现有控制的定量加药以及无动力抽取药液。 0058 以上已经描述了本发明的各实施例， 上述说明是示例性的， 并非穷尽性的， 并且也 不限于所披露的各实施例。 在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下， 对于本技 术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。 说明书 5/5 页 7 CN 110080733 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 110080733 A 8 。