CN103321619B - 注聚注水分层连续可调配注装置 - Google Patents

Abstract

注聚注水分层连续可调配注装置，它涉及一种井下聚合物驱动设备，以解决现有的偏心配注器的阀芯为梭形阀芯，其缺点是只能调节聚合物溶液注入量，不能调节注入水量的问题。上连接体外表面由上至下依次安装有上接头、上电缆体、插针体和电机壳体，出口压力传感器设置在第一出口压力传感器孔中，进口压力传感器设置在进口压力传感器出孔中，上联轴器与电机连接，上外壳体、下外壳体、下电缆体和下接头由上至下依次安装在中心管上，丝杠安装在阀芯孔中，第二轴承组件、密封体、螺母和阀芯由上至下依次安装在丝杠上，阀芯由螺母座、梭形阀芯和锥形阀芯一体制成，上外壳体与下外壳体连接处及中心管的侧壁上设有径向通孔。本发明用于注聚合物采油。

Description

注聚注水分层连续可调配注装置

技术领域

本发明涉及一种井下聚合物驱动设备，具体涉及一种注聚注水分层连续可调配注装置。

背景技术

为了进一步提高原油采收率，聚合物采油已成为注水采油之后油田开发的重要手段与方法。但由于聚合物粘度高，井下环境复杂，目前的人工投捞技术无法达到流量监控及精确流量注入，同时，施工难度很大，无法满足注聚合物要求，因此，决定开展注聚井测调系统，改善驱油效果。目前，在油田注聚合物井所用的偏心配注器中，大多数依靠更换阀芯来调节压力，现有的偏心配注器的阀芯为梭形阀芯，梭形阀芯主要是用于调节配注器注入地层聚合物溶液的调节元件，但是经常情况下配注器需要向地层注入水，在需注水时，梭形阀芯对于注入水量调节作用很小，因此需要提出一种即可调节注入聚合物溶液量又可以调节注入水量的阀芯结构。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的偏心配注器的阀芯为梭形阀芯，其缺点是只能调节聚合物溶液注入量，不能调节注入水量的问题，而提供一种注聚注水分层连续可调配注装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的阻隔式非过水注聚井电控连续可调配注装置包括旋转密封轴系组件、上接头、上电缆体、电缆接头组件、插针体、轴承壳体、进口压力传感器、连接体、上外壳体、下外壳体、下电缆体、水堵、下接头、中心管、电机壳体、电机、第一防水插针、第二防水插针、丝杠、第二轴承组件、密封体、螺母、阀芯、第一销轴、出口压力传感器和两个电路板，所述连接体由上连接体和下连接体组成，上连接体与下连接体上下设置且制成一体，上连接体的外径小于下连接体的外径，连接体的中心沿轴线设有第一中心孔，下连接体的下端面设有与第一中心孔相通的中心管螺纹孔，下连接体的上端壁厚上设有第一环形槽，下连接体的下端壁厚上分别设有与第一环形槽相通的万向连轴器孔和通压孔，通压孔的上端为传感器螺纹孔，上连接体的外表面由上至下依次安装有上接头、上电缆体、插针体和电机壳体，插针体的侧壁上设有第一插针孔、第一电缆孔和第二出口压力传感器孔，上电缆体的侧壁上设有第三插针孔和第三电缆孔，第三插针孔与第一插针孔正对，第三电缆孔与第一电缆孔正对，电机壳体的侧壁上设有第二插针孔、第二电缆孔、电机安装孔、第一出口压力传感器孔和两个电路板孔，第二插针孔与第一插针孔正对，第一出口压力传感器孔与第二出口压力传感器孔正对，出口压力传感器设置在第一出口压力传感器孔中，且出口压力传感器的上端与第二出口压力传感器孔螺纹连接，第二电缆孔与第一电缆孔正对，电机壳体的下端面设有第二环形槽，轴承壳体的一端安装在第一环形槽中，轴承壳体的另一端安装在第二环形槽中，轴承壳体上设有进口压力传感器出孔和轴承孔，进口压力传感器出孔与第二插针孔和传感器螺纹孔正对，轴承孔与电机安装孔和万向连轴器孔正对，进口压力传感器设置在进口压力传感器出孔中，且进口压力传感器的下端与传感器螺纹孔螺纹连接，电机安装在第二电缆孔中，且电机的输出端朝下，旋转密封轴系组件安装在轴承孔和万向连轴器孔中，旋转密封轴系组件上的上联轴器的输入端与电机的输出端连接，两个电路板分别装在两个电路板孔中，中心管的上端与第一中心孔的下端螺纹连接，上外壳体、下外壳体、下电缆体和下接头由上至下依次安装在中心管上，上外壳体的侧壁上设有与万向连轴器孔正对的阀芯孔，下外壳体的侧壁上设有与阀芯孔正对的溶液出口，丝杠安装在阀芯孔中，且丝杠的上端通过第一销轴与旋转密封轴系组件上的万向联轴器连接，第二轴承组件、密封体、螺母和阀芯由上至下依次安装在丝杠上，所述阀芯由螺母座、梭形阀芯和锥形阀芯组成，螺母座、梭形阀芯和锥形阀芯由上至下一体制成，锥形阀芯的大径端与梭形阀芯连接，螺母座的上端面设有螺母槽，螺母与丝杠螺纹连接，且螺母安装在螺母槽中，电缆接头组件设置在中心管的内腔和第一中心孔中，下电缆体上设有与溶液出口正对的出水通孔，水堵设置在溶液出口与出水通孔的连接处，第一防水插针安装在第一插针孔和第二插针孔中，第二防水插针安装在第三电缆孔、第一电缆孔和第二电缆孔中，上外壳体与下外壳体连接处及中心管的侧壁上设有径向通孔。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

将本发明的阀芯设计为上端梭形、下端锥形，这样的阀芯在配注器注入聚合物溶液时可以用上端梭形部分调节注入量，在配注器注入水时可以用下端锥形部分调节注入量，这样的阀芯结构可以实现注入地层的聚合物溶液和水的调节，而不需要在注入不同溶液时更换不同阀芯。本发明不仅实现了调节注入地层聚合物溶液的压力，还能调节注入地层水压力，且能实现精确注入，精确注入比现有技术提高一倍。

附图说明

图1是本发明的整体结构主剖视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是图1的C-C剖视图，图5是图1的D-D剖视图,图6是图1的E-E剖视图，图7是图1的F-F剖视图，图8是图1的G-G剖视图,图9是图2的H-H剖视图，图10是图3的J-J剖视图，图11是连接体7的结构主剖视图,图12是旋转密封轴系组件M的结构主剖视图，图13是丝杠25、第二轴承组件26、密封体27、螺母28、阀芯29和第一销轴30的连接关系示意图，图14是图13的I局部放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图13说明本实施方式，本实施方式包括旋转密封轴系组件M、上接头1、上电缆体2、电缆接头组件3、插针体4、轴承壳体5、进口压力传感器6、连接体7、上外壳体8、下外壳体9、下电缆体10、水堵11、下接头12、中心管13、电机壳体21、电机22、第一防水插针23、第二防水插针24、丝杠25、第二轴承组件26、密封体27、螺母28、阀芯29、第一销轴30、出口压力传感器32和两个电路板34，连接体7由上连接体7-1和下连接体7-2组成，上连接体7-1与下连接体7-2上下设置且制成一体，上连接体7-1的外径小于下连接体7-2的外径，连接体7的中心沿轴线设有第一中心孔7-3，下连接体7-2的下端面设有与第一中心孔7-3相通的中心管螺纹孔7-4，下连接体7-2的上端壁厚上设有第一环形槽7-2-1，下连接体7-2的下端壁厚上分别设有与第一环形槽7-2-1相通的万向连轴器孔7-2-2和通压孔7-2-3，通压孔7-2-3的上端为传感器螺纹孔7-2-4，见图11，上连接体7-1的外表面由上至下依次安装有上接头1、上电缆体2、插针体4和电机壳体21，插针体4的侧壁上设有第一插针孔4-1、第一电缆孔4-2和第二出口压力传感器孔4-3，见图3，上电缆体2的侧壁上设有第三插针孔2-1和第三电缆孔2-2，第三插针孔2-1与第一插针孔4-1正对，第三电缆孔2-2与第一电缆孔4-2正对，电机壳体21的侧壁上设有第二插针孔21-1、第二电缆孔21-2、电机安装孔21-5、第一出口压力传感器孔21-7和两个电路板孔21-6，第二插针孔21-1与第一插针孔4-1正对，第一出口压力传感器孔21-7与第二出口压力传感器孔4-3正对，出口压力传感器32设置在第一出口压力传感器孔21-7中，且出口压力传感器32的上端与第二出口压力传感器孔4-3螺纹连接，第二电缆孔21-2与第一电缆孔4-2正对，电机壳体21的下端面设有第二环形槽21-3，轴承壳体5的一端安装在第一环形槽7-2-1中，轴承壳体5的另一端安装在第二环形槽21-3中，轴承壳体5上设有进口压力传感器出孔5-1和轴承孔5-2，进口压力传感器出孔5-1与第二插针孔21-1和传感器螺纹孔7-2-4正对，轴承孔5-2与电机安装孔21-5和万向连轴器孔7-2-2正对，进口压力传感器6设置在进口压力传感器出孔5-1中，且进口压力传感器6的下端与传感器螺纹孔7-2-4螺纹连接，电机22安装在第二电缆孔21-2中，且电机22的输出端朝下，旋转密封轴系组件M安装在轴承孔5-2和万向连轴器孔7-2-2中，旋转密封轴系组件M上的上联轴器19的输入端与电机22的输出端连接，两个电路板34分别装在两个电路板孔21-6中，中心管13的上端与第一中心孔7-3的下端螺纹连接，上外壳体8、下外壳体9、下电缆体10和下接头12由上至下依次安装在中心管13上，上外壳体8的侧壁上设有与万向连轴器孔7-2-2正对的阀芯孔8-1，下外壳体9的侧壁上设有与阀芯孔8-1正对的溶液出口9-1，丝杠25安装在阀芯孔8-1中，且丝杠25的上端通过第一销轴30与旋转密封轴系组件M上的万向联轴器16连接，第二轴承组件26、密封体27、螺母28和阀芯29由上至下依次安装在丝杠25上，阀芯29由螺母座29-1、梭形阀芯29-2和锥形阀芯29-3组成，螺母座29-1、梭形阀芯29-2和锥形阀芯29-3由上至下一体制成，锥形阀芯29-3的大径端与梭形阀芯29-2连接，螺母座29-1的上端面设有螺母槽29-1-1，螺母28与丝杠25螺纹连接，且螺母28安装在螺母槽29-1-1中，电缆接头组件3设置在中心管13的内腔13-1和第一中心孔7-3中，下电缆体10上设有与溶液出口9-1正对的出水通孔10-1，水堵11设置在溶液出口9-1与出水通孔10-1的连接处，第一防水插针23安装在第一插针孔4-1和第二插针孔21-1中，第二防水插针24安装在第三电缆孔2-2、第一电缆孔4-2和第二电缆孔21-2中，上外壳体8与下外壳体9连接处及中心管13的侧壁上设有径向通孔35。电缆接头组件3为现有技术，进口压力传感器6和出口压力传感器32均为市售产品。

具体实施方式二：结合图1和图12说明本实施方式，本实施方式的旋转密封轴系组件M包括轴14、挡套15、万向联轴器16、车式密封总成18、上联轴器19、挡套20、两套第一轴承组件17和第二销轴31，上联轴器19、一套第一轴承组件17、挡套15、车式密封总成18和另一套第一轴承组件17由上至下依次安装在轴14上，轴14的下端通过第二销轴31与万向联轴器16的上端连接。这种结构能够更好地调节阀芯与阀芯所在孔的同轴度。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4～图8说明本实施方式，本实施方式的电机壳体21的侧壁上设有第四电缆孔21-4，轴承壳体5的侧壁上设有第五电缆孔5-3，上外壳体8的侧壁上设有第六电缆孔8-2，下外壳体9的侧壁上设有第七电缆孔9-2，下电缆体10的侧壁上设有第八电缆孔10-2，第四电缆孔21-4、第五电缆孔5-3、第六电缆孔8-2、第七电缆孔9-2和第八电缆孔10-2由上至下依次正对。这样设计便于安装。其他组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式的两个电路板孔21-6以第二插针孔21-1和电机安装孔21-5的中心连线对称设置。其他组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四不同的是它还增加有的防转体33，防转体33安装在电机22的上端，且防转体33的上端与电机22为可拆卸连接，防转体33的下端与电机安装孔21-5紧配合。这样设计可将第一电机22固定。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：结合图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式五不同的是它还增加有第一密封圈36，第一密封圈36设置在电机壳体21与插针体4的侧壁连接处。这样设计为增加密封性能。其他组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六不同的是它还增加有第二密封圈37，第二密封圈37设置在上电缆体2与插针体4的侧壁连接处。这样设计为增加密封性能。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。

具体实施方式八：结合图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式七不同的是它还增加有第三密封圈38，第三密封圈38设置在连接体7与上外壳体8的侧壁连接处。这样设计为增加密封性能。其他组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式八不同的是它还增加有第四密封圈39，第四密封圈39设置在上外壳体8与下外壳体9的侧壁连接处。这样设计为增加密封性能。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二、四、六或八相同。

具体实施方式十：结合图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式九不同的是它还增加有第五密封圈40，第五密封圈40设置在下外壳体9与下电缆体10的侧壁连接处。这样设计为增加密封性能。其他组成及连接关系与具体实施方式九相同。

电缆线的安装：电缆线从上电缆体2的第三电缆孔2-2穿入，经插针体4的第一电缆孔4-2再经插针体4中的缝隙、第三插针孔2-1与第三电缆孔2-2之间的腰形槽进入上电缆体2的第三插针孔2-1，再经插针体4的第一插针孔4-1分为两路，一路经第四电缆孔21-4、第五电缆孔5-3、第六电缆孔8-2和第七电缆孔9-2，最后由第八电缆孔10-2伸出，另一路与电机22、电路板34、出口压力传感器32和进口压力传感器6相连接，电缆将测量所得数据送到地面装置。

工作原理：

聚合物溶液由上接头1进入，经过第一中心孔7-3、中心管13的内腔13-1、中心管13侧壁上的径向通孔35、溶液出口9-1、水堵11和溶液出口10-1注入井下，电机22通电并通过上联轴器19和万向联轴器16驱动丝杠25转动，丝杠25带动阀芯29在外壳体上8和外壳体上9中上下移动，在配注器注入聚合物溶液时，阀芯的主要工作部分为上端梭形部分，电机带动阀芯运动使上端梭形部分调节聚合物溶液注入量，改变聚合物溶液流经阀芯的节数，从而实现聚合物溶液注入量的连续调节，在配注器注入水时，阀芯的主要工作部分为下端锥形部分，电机带动阀芯运动使下端锥形部分调节水的注入量，改变水流经阀芯的截面积大小，从而实现水注入量的连续调节。

Claims (10)

1.一种注聚注水分层连续可调配注装置，所述装置包括旋转密封轴系组件(M)、上接头(1)、上电缆体(2)、电缆接头组件(3)、插针体(4)、轴承壳体(5)、进口压力传感器(6)、连接体(7)、上外壳体(8)、下外壳体(9)、下电缆体(10)、水堵(11)、下接头(12)、中心管(13)、电机壳体(21)、电机(22)、第一防水插针(23)、第二防水插针(24)、丝杠(25)、第二轴承组件(26)、密封体(27)、螺母(28)、阀芯(29)、第一销轴(30)、出口压力传感器(32)和两个电路板(34)，所述连接体(7)由上连接体(7-1)和下连接体(7-2)组成，上连接体(7-1)与下连接体(7-2)上下设置且制成一体，上连接体(7-1)的外径小于下连接体(7-2)的外径，连接体(7)的中心沿轴线设有第一中心孔(7-3)，下连接体(7-2)的下端面设有与第一中心孔(7-3)相通的中心管螺纹孔(7-4)，下连接体(7-2)的上端壁厚上设有第一环形槽(7-2-1)，下连接体(7-2)的下端壁厚上分别设有与第一环形槽(7-2-1)相通的万向连轴器孔(7-2-2)和通压孔(7-2-3)，通压孔(7-2-3)的上端为传感器螺纹孔(7-2-4)，上连接体(7-1)的外表面由上至下依次安装有上接头(1)、上电缆体(2)、插针体(4)和电机壳体(21)，插针体(4)的侧壁上设有第一插针孔(4-1)、第一电缆孔(4-2)和第二出口压力传感器孔(4-3)，上电缆体(2)的侧壁上设有第三插针孔(2-1)和第三电缆孔(2-2)，第三插针孔(2-1)与第一插针孔(4-1)正对，第三电缆孔(2-2)与第一电缆孔(4-2)正对，电机壳体(21)的侧壁上设有第二插针孔(21-1)、第二电缆孔(21-2)、电机安装孔(21-5)、第一出口压力传感器孔(21-7)和两个电路板孔(21-6)，第二插针孔(21-1)与第一插针孔(4-1)正对，第一出口压力传感器孔(21-7)与第二出口压力传感器孔(4-3)正对，出口压力传感器(32)设置在第一出口压力传感器孔(21-7)中，且出口压力传感器(32)的上端与第二出口压力传感器孔(4-3)螺纹连接，第二电缆孔(21-2)与第一电缆孔(4-2)正对，电机壳体(21)的下端面设有第二环形槽(21-3)，轴承壳体(5)的一端安装在第一环形槽(7-2-1)中，轴承壳体(5)的另一端安装在第二环形槽(21-3)中，轴承壳体(5)上设有进口压力传感器出孔(5-1)和轴承孔(5-2)，进口压力传感器出孔(5-1)与第二插针孔(21-1)和传感器螺纹孔(7-2-4)正对，轴承孔(5-2)与电机安装孔(21-5)和万向连轴器孔(7-2-2)正对，进口压力传感器(6)设置在进口压力传感器出孔(5-1)中，且进口压力传感器(6)的下端与传感器螺纹孔(7-2-4)螺纹连接，电机(22)安装在第二电缆孔(21-2)中，且电机(22)的输出端朝下，旋转密封轴系组件(M)安装在轴承孔(5-2)和万向连轴器孔(7-2-2)中，旋转密封轴系组件(M)上的上联轴器(19)的输入端与电机(22)的输出端连接，两个电路板(34)分别装在两个电路板孔(21-6)中，中心管(13)的上端与第一中心孔(7-3)的下端螺纹连接，上外壳体(8)、下外壳体(9)、下电缆体(10)和下接头(12)由上至下依次安装在中心管(13)上，上外壳体(8)的侧壁上设有与万向连轴器孔(7-2-2)正对的阀芯孔(8-1)，下外壳体(9)的侧壁上设有与阀芯孔(8-1)正对的溶液出口(9-1)，丝杠(25)安装在阀芯孔(8-1)中，且丝杠(25)的上端通过第一销轴(30)与旋转密封轴系组件(M)上的万向联轴器(16)连接，第二轴承组件(26)、密封体(27)、螺母(28)和阀芯(29)由上至下依次安装在丝杠(25)上，其特征在于：所述阀芯(29)由螺母座(29-1)、梭形阀芯(29-2)和锥形阀芯(29-3)组成，螺母座(29-1)、梭形阀芯(29-2)和锥形阀芯(29-3)由上至下一体制成，锥形阀芯(29-3)的大径端与梭形阀芯(29-2)连接，螺母座(29-1)的上端面设有螺母槽(29-1-1)，螺母(28)与丝杠(25)螺纹连接，且螺母(28)安装在螺母槽(29-1-1)中，电缆接头组件(3)设置在中心管(13)的内腔(13-1)和第一中心孔(7-3)中，下电缆体(10)上设有与溶液出口(9-1)正对的出水通孔(10-1)，水堵(11)设置在溶液出口(9-1)与出水通孔(10-1)的连接处，第一防水插针(23)安装在第一插针孔(4-1)和第二插针孔(21-1)中，第二防水插针(24)安装在第三电缆孔(2-2)、第一电缆孔(4-2)和第二电缆孔(21-2)中，上外壳体(8)与下外壳体(9)连接处及中心管(13)的侧壁上设有径向通孔(35)。

2.根据权利要求1所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：所述旋转密封轴系组件(M)包括轴(14)、挡套(15)、万向联轴器(16)、车式密封总成(18)、上联轴器(19)、挡套(20)、两套第一轴承组件(17)和第二销轴(31)，上联轴器(19)、一套第一轴承组件(17)、挡套(15)、车式密封总成(18)和另一套第一轴承组件(17)由上至下依次安装在轴(14)上，轴(14)的下端通过第二销轴(31)与万向联轴器(16)的上端连接。

3.根据权利要求1或2所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：电机壳体(21)的侧壁上设有第四电缆孔(21-4)，轴承壳体(5)的侧壁上设有第五电缆孔(5-3)，上外壳体(8)的侧壁上设有第六电缆孔(8-2)，下外壳体(9)的侧壁上设有第七电缆孔(9-2)，下电缆体(10)的侧壁上设有第八电缆孔(10-2)，第四电缆孔(21-4)、第五电缆孔(5-3)、第六电缆孔(8-2)、第七电缆孔(9-2)和第八电缆孔(10-2)由上至下依次正对。

4.根据权利要求3所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：所述两个电路板孔(21-6)以第二插针孔(21-1)和电机安装孔(21-5)的中心连线对称设置。

5.根据权利要求1、2或4所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：所述装置还包括防转体(33)，防转体(33)安装在电机(22)的上端，且防转体(33)的上端与电机(22)为可拆卸连接，防转体(33)的下端与电机安装孔(21-5)紧配合。

6.根据权利要求5所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：所述装置还包括第一密封圈(36)，第一密封圈(36)设置在电机壳体(21)与插针体(4)的侧壁连接处。

7.根据权利要求1、2、4或6所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：所述装置还包括第二密封圈(37)，第二密封圈(37)设置在上电缆体(2)与插针体(4)的侧壁连接处。

8.根据权利要求7所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：所述装置还包括第三密封圈(38)，第三密封圈(38)设置在连接体(7)与上外壳体(8)的侧壁连接处。

9.根据权利要求1、2、4、6或8所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：所述装置还包括第四密封圈(39)，第四密封圈(39)设置在上外壳体(8)与下外壳体(9)的侧壁连接处。

10.根据权利要求9所述注聚注水分层连续可调配注装置，其特征在于：所述装置还包括第五密封圈(40)，第五密封圈(40)设置在下外壳体(9)与下电缆体(10)的侧壁连接处。