CN101691835A - 油田分层高压可调高分辨注水阀 - Google Patents

油田分层高压可调高分辨注水阀 Download PDF

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Abstract

本发明为一种油田分层高压可调高分辨注水阀,其包括:传动轴、测调仪定位套、套于传动轴上的投捞拔取复位弹簧、投捞拔取顶出装置壳体、投捞拔取定位凸轮、阀芯连接螺杆、阀芯连接螺杆调整弹簧、出水套壳体、陶瓷阀芯、陶瓷阀套、进水过滤套。所述陶瓷阀芯的右端部具有V形液流口和中部内孔为台阶状的通孔。所述陶瓷阀芯能够左右往复直线运动,当陶瓷阀芯运动到陶瓷阀套的内孔内时,陶瓷阀芯与陶瓷阀套形成光滑且紧密的配合。本发明只需分别在油田注水井各层一次性投下一套本发明的油田分层可调注水装置,就能在油井深处,通过配套的测调仪器对注水井进行适时高分辨的调节流量和控制,来实现给井下注水。

Description

油田分层高压可调高分辨注水阀
技术领域
本发明涉及一种注水装置,特别是一种油田分层高压可调高分辨注水阀。
背景技术
目前油田中的油井注水方法分笼统注水法和分层注水法,目前给油井注水是通过两种方式:一种是通过用大小不同的定流量水嘴投入井下来注水,每次在需要注不同水流量时需要频繁的取出水嘴更换水嘴,工人劳动强度大,效率低,另一种是通过分层可调堵塞器来实现,但流量的调节范围小,流量调节分辨率低,在小流量时容易堵塞而无法正常工作,因而大规模推广受到了限制。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术无法做到对油田水井注水进行大流量,高分辨率调节,使用安全可靠,生产效率高,成本低的问题。本发明设计一种分层高压可调高分辨注水阀装置,就是这样一种能够对油田注水井进行大流量,高分辨率,高效率,低成本,安全可靠的分层可调注水装置。
本发明的油田分层可调注水装置包括:传动轴、测调仪定位套、套于传动轴上的投捞拔取复位弹簧、投捞拔取顶出装置壳体、投捞拔取定位凸轮、阀芯连接螺杆、阀芯连接螺杆调整弹簧、出水套壳体、陶瓷阀芯、陶瓷阀套、进水过滤套。所述阀芯连接螺杆一端与传动轴花键配合连接,另一端与陶瓷阀芯连接。所述陶瓷阀芯的右端部具有V形液流口和中部内孔为台阶状的通孔。所述陶瓷阀芯能够左右往复直线运动,当陶瓷阀芯运动到陶瓷阀套的内孔内时,陶瓷阀芯与陶瓷阀套形成光滑且紧密的配合。
陶瓷阀芯部件是由阀芯连接螺杆和阀芯连接螺杆调整弹簧衬套,阀芯连接螺杆调整弹簧,加强定位垫圈,陶瓷阀芯和连接螺套连接组成一整体件,阀芯连接螺杆设计为带螺纹的螺杆传动式结构,陶瓷阀芯端部开有V形流通口,陶瓷阀芯中间是带台阶的通孔。阀芯连接螺杆调整弹簧衬套为T形状的环形套,通过弹簧衬套的大外径台阶面和弹簧垫圈分别在壳体内左右台阶上的移动定位作用下,使阀芯连接螺杆螺纹与投捞拔取顶出装置壳体内相应配合螺纹啮合段的螺纹始终处于啮合状态,而不至于滑脱导致啮合不到位而无法正常调节阀芯的现象发生,并且大大简化了设计结构和材料。
陶瓷阀芯与陶瓷阀套形成光滑且紧密的配合,圆周上没有方向定位,当陶瓷阀芯外圆与陶瓷阀套内孔在关闭堵塞时,陶瓷阀芯不会因受到圆周方向上产生的扭矩力被破坏。出水套壳体是圆周上开有至少一个出水口窗口,进水过滤套是设计为带小孔的过滤网壳体。
本发明的优点是只需分别在油田注水井各层一次性投下一套本发明的油田分层可调注水装置,就能在油井深处,通过配套的测调仪器对注水井进行适时高分辨的调节流量和控制,来实现给井下注水,而且在小流量调节时,不容易堵塞,阀芯使用安全可靠,更大的提高了生产效率和劳动强度,更能满足油田分层高压注水的要求。
附图说明
图1和图2为本发明的整体结构示意图,图1中陶瓷阀芯10位于左端,图2中陶瓷阀芯10运动到右端与陶瓷阀套12内孔配合;
图3是阀芯的主剖视图;
图4是阀芯的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行详尽地描述。
如图1所示,本发明的可调注水装置包括:传动轴1,测调仪定位套2,投捞拔取复位弹簧3,投捞拔取顶出装置壳体4,投捞拔取定位凸轮5,阀芯连接螺杆6,阀芯连接螺杆调整弹簧衬套7,阀芯连接螺杆调整弹簧8,出水套壳体9,陶瓷阀芯10,连接螺套11,陶瓷阀套12,进水过滤套13,下段密封圈14,陶瓷阀芯密封圈15,上段密封圈16,加强定位垫圈17。投捞拔取复位弹簧3从传动轴1右端套入,然后两件一起从测调仪定位套2右端中心孔中套入,测调仪定位套2和投捞拔取顶出装置壳体4通过螺纹连接,投捞拔取定位凸轮5通过螺栓固定在投捞拔取顶出装置壳体4的凸轮定位中心槽内,传动轴1下端面通过投捞拔取复位弹簧3的作用力顶在投捞拔取定位凸轮5右端台阶面上,从而限制投捞拔取定位凸轮5任意作反时针转动,起到在水井下的安装定位作用,阀芯连接螺杆6通过螺纹连接套入投捞拔取顶出装置壳体4右端相应规格的内螺纹中,阀芯连接螺杆6左端小外圆台阶轴从传动轴1右端中心孔中插入配合,传动轴1右端孔设计成花键孔结构,阀芯连接螺杆6左段小外圆台阶轴上设计成花键轴结构,这样连接配合,传动轴1就可将测调仪器电机原动力传递给阀芯连接螺杆6,阀芯连接螺杆6在传动轴1右端花键孔中作左右直线运动,阀芯连接螺杆6右端光轴上套入阀芯连接螺杆调整弹簧衬套7,再套入阀芯连接螺杆调整弹簧8,然后再套入加强定位垫圈17,该垫圈起到对陶瓷阀芯的强度保护和对阀芯连接螺杆调整弹簧8的定位作用,最后在阀芯连接螺杆6右端套入陶瓷阀芯,通过连接螺套11与阀芯连接螺杆6连接成整体,然后在出水套壳体9内孔密封槽中装入密封圈15,将出水套壳体9从陶瓷阀芯右端套入,出水套壳体9左端与投捞拔取顶出装置壳体4右端通过螺纹连接固定,再将陶瓷阀套12从出水套壳体9右端中心孔中套入,然后将进水过滤套13从右端套入,通过螺纹连接与出水套壳体9连接固定为一体,最后在注水装置整体件外圆密封槽内装配上段密封圈16和下段密封圈14。
在向水井下投入本发明的注水装置时,用投捞工具夹住传动轴1上端台阶轴,将注水装置投入水井中,投捞拔取定位凸轮5下方凸点在水井管壁的挤压作用下顺时针向井口上方旋转,将传动轴1向上顶,同时投捞拔取定位凸轮5下凸点旋转藏于定位槽中,直到整个注水装置顺利落到水井管中定位段定位,投捞拔取定位凸轮5在投捞拔取复位弹簧3和传动轴1的弹簧推力作用下自动复位并卡在水井管壁定位槽中定位,同时投捞拔取定位凸轮5的左台阶端面在传动轴右端的定位作用下卡住,凸轮无法自由任意转动,这样在水压向上的推力作用下也不会自动向上滑出,形成了一个单向旋转机构,当要取出整个注水阀时,用投捞拔取工具夹住传动轴1左端台阶段,向井外拔取,将传动轴1右端面拔离投捞拔取定位凸轮5的左台阶定位面,投捞拔取定位凸轮5下凸点在水井管壁的挤压下作反时针方向旋转,从而使投捞拔取定位凸轮5顺利脱离定位槽,整个注水装置便可顺利拔出井外。投捞拔取顶出装置壳体4的左端和测调仪定位套2连接段外径比其他段外圆大,形成台阶状,目的在于在水井安装段起到向下的定位作用,不至于在任何力的作用下向下滑落,测调仪定位套2的作用是起到连接其他部件和帮助测调仪器的定位作用,给测调仪器一个作用力受力支撑点,阀芯连接螺杆6设计成螺纹杆台阶状,大螺纹段和投捞拔取顶出装置壳体4内螺纹段设计为同规格螺纹配合,右端小螺纹段便于和连接螺套11配合固定陶瓷阀芯,阀芯连接螺杆调整弹簧衬套7,他的作用是起到对阀芯连接螺杆调整弹簧8的位置定位和支撑作用,陶瓷阀芯10是右端部设计成V形液流口19和内孔成台阶通孔18的结构(如图3和图4所示),陶瓷阀芯材质为高强度耐磨损的陶瓷材料,增强了陶瓷阀芯的耐磨损度和与陶瓷阀套12内孔的配合光洁度,减小了两件的配合间隙漏失量,配合陶瓷阀芯10右端部V形液流口19,能够起到使水流量在流入水井时流量成线性变化,这样就提高了水流量的分辨率,便于更好的给水井配水,陶瓷阀套12的材质是高强度耐磨损的陶瓷材料,内孔设计成带喇叭形状和台阶状的结构,喇叭形状便于陶瓷阀芯顺利通过而不被卡住或顶死的现象存在,进水过滤套13是连接其他部件和对进水渣滓的过滤作用,上下段密封圈14和16和陶瓷阀芯密封圈15的作用是对通过注水阀对油田配水层位水井进水口位置段的密封作用,不至于水从其他部位流出而影响对需要层位水量的正确测量。在对水井配水层位都投入配置该注水装置后,对其配水,用测调仪器与传动轴1对接后,电机对其施加扭力,便带动阀芯连接螺杆6和陶瓷阀芯10整体运动,阀芯连接螺杆6大螺纹段在投捞拔取顶出装置壳体4右段相应内螺纹段作螺旋运动,从而推动连接在其右段的陶瓷阀芯作左右直线运动,测调仪器电机作顺时针传动扭力作用时,陶瓷阀芯10便向陶瓷阀套12推进,进入陶瓷阀套内孔,水流量逐渐调小直至阀全部关闭,此时漏失量为最小,此时电机可无限制的继续转动,直到阀芯连接螺杆6大螺纹段全部脱出内螺纹配合段,产生空转,而对电机不会产生过载阻碍扭力的现象,此时阀芯连接螺杆调整弹簧8依然对阀芯连接螺杆6产生压力,使得阀芯连接螺杆6和投捞拔取顶出装置壳体4内螺纹段紧贴处于配合状态,便于阀芯连接螺杆6顺利套入内螺纹返回,当测调仪器电机反时针施加扭力时,陶瓷阀芯10在阀芯连接螺杆6作螺旋运动作用下向左直线运动,陶瓷阀芯10和陶瓷阀套12内孔密闭段便分离,阀便逐渐打开,水流量便逐渐调大,直到陶瓷阀芯10和陶瓷阀套12分离达到最大极限,水流量调节为最大,测调仪器仍然可以继续施加扭力工作,阀芯连接螺杆6在投捞拔取顶出装置壳体4内螺纹中向左运动直到全部脱离螺纹配合产生空转,不会对电机产生过载扭力阻碍而损坏电机,同时,阀芯连接螺杆调整弹簧8依然对阀芯连接螺杆6产生反压力而使阀芯连接螺杆6大螺纹段和投捞拔取顶出装置壳体4大螺纹段内螺纹贴紧配合,便于阀芯连接螺杆6顺利套入内螺纹返回,同时,陶瓷阀芯10内孔和阀芯连接螺杆6右段是光杆同心连接,当陶瓷阀芯10和陶瓷阀芯12在内孔配合遇到渣滓挤压过紧,陶瓷阀芯10可在阀芯连接螺杆6的螺旋运动转换为直线拉力下对其进行向左或向右的推力或拉力,而不产生破坏性的过大旋转扭力,这样提高了陶瓷阀芯的耐用度和使用安全系数。

Claims (10)

1.一种油田分层可调注水装置,包括:传动轴(1)、测调仪定位套(2)、套于传动轴(1)上的投捞拔取复位弹簧(3)、投捞拔取顶出装置壳体(4)、投捞拔取定位凸轮(5)、阀芯连接螺杆(6)、阀芯连接螺杆调整弹簧衬套(7)、阀芯连接螺杆调整弹簧(8)、出水套壳体(9)、陶瓷阀芯(10)、陶瓷阀套(12)、进水过滤套(13),其特征在于:所述阀芯连接螺杆(6)一端与传动轴(1)花键配合连接,另一端与陶瓷阀芯(1)连接;所述陶瓷阀芯(10)的右端部具有V形液流口(19)和中部内孔为台阶状的通孔(18);所述陶瓷阀芯(10)能够左右往复直线运动,当陶瓷阀芯(10)运动到陶瓷阀套(12)的内孔内时,陶瓷阀芯(10)与陶瓷阀套(12)形成光滑且紧密的配合。
2.根据权利要求1所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:所述投捞拔取定位凸轮(5)通过螺栓固定在投捞拔取顶出装置壳体(4)的凸轮定位中心槽内,所述投捞拔取定位凸轮(5)用于在水井下的安装时进行定位。
3.根据权利要求1所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:所述传动轴(1)具有与阀芯连接螺杆(6)左段小外圆台阶轴上的花键相互配合的的右端孔。
4.根据权利要求2或3所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:所述油田可调注水装置还包括分别位于所述注水装置中部和下部外圆密封槽内的上段密封圈(16)和下段密封圈(14)。
5.根据权利要求4所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:投捞拔取顶出装置壳体(4)与测调仪定位套(2)相连接部分的外径大于投捞拔取顶出装置壳体(4)其它部分的外径,从而形成台阶状。
6.根据权利要求1所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:投捞拔取顶出装置壳体(4)与测调仪定位套(2)相连接部分的外径大于投捞拔取顶出装置壳体(4)其它部分的外径,从而形成台阶状。
7.根据权利要求6所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:所述陶瓷阀套(12)的内孔具有带喇叭形状和台阶状的结构。
8.根据权利要求7所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:阀芯连接螺杆(6)呈螺纹杆台阶状,左端大螺纹段和投捞拔取顶出装置壳体(4)内螺纹段设计为同规格螺纹配合,右端小螺纹段与连接螺套(11)配合以便固定陶瓷阀芯(10)。
9.根据权利要求1所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:所述阀芯连接螺杆调整弹簧衬套(7)是T形的环形套。
10.根据权利要求1所述的油田分层可调注水装置,其特征在于:出水套壳体(9)下端开有至少一个出水口窗口,进水过滤套(13)为带小孔的过滤网壳体。
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