CN104453810A - 智能注水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能注水装置，包括驱动部、滑动腔、活塞部、注水部和换挡调节部，所述驱动部驱动所述活塞部沿所述滑动腔往复运动，所述活塞部包括中心管，所述中心管上设置有若干个沿轴向排布的注水孔，所述注水部设置有过水通孔，通过所述换挡调节部换挡操作改变所述注水孔与所述过水通孔连通的数目，控制装置的注水流量。本发明智能注水装置的注水流量不用投捞操作就可随地层吸水指数进行调节，提高了注水效率，降低了注水过程的成本；本装置不仅适用于单层，也适用于多层注水，还适用于斜井及水平井。

Description

智能注水装置

技术领域

    本发明涉及一种智能注水装置，尤其是适用于斜井和水平井内分层注水的智能注水装置。

背景技术

在石油开采的井下环境中，需要通过注水将油压出。目前采用的注水技术有：笼统注水和分层注水。

笼统注水，以相同的流量为各层进行注水。由于地质原因，各地层吸水指数不一样,采用这种方法会出现满注时间不统一。因此，使用该方法的油井越来越少，逐步向分层注水方向发展。

分层注水，通过配水器等井下工具以不同流量为不同地层注水。注水过程中需要对各地层进行试注水，即先选定某流量的水嘴，如果发现注水效果不理想，再根据情况更换水嘴。该方法主要应用于竖井，由于斜井的结构使更换水嘴的投捞操作成功率很低，对于水平井则无法使用；因此，该方法不适用于斜井和水平井。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用方便，并且能够应用于各种油井的智能注水装置。具体技术方案如下：

一种智能注水装置，包括驱动部、滑动腔、活塞部、注水部和换挡调节部，所述驱动部驱动所述活塞部沿所述滑动腔往复运动，所述活塞部包括中心管，所述中心管上设置有若干个沿轴向排布的注水孔，所述注水部设置有过水通孔，通过所述换挡调节部换挡操作改变所述注水孔与所述过水通孔连通的数目，控制装置的注水流量。

进一步，所述驱动部包括液压驱动部和复位弹簧；所述液压驱动部为密封筒内壁和中心管外壁、中心管外壁设置的凸台以及密封组件构成的液压腔，液压介质通过设置在密封筒上的管孔进入液压腔内，推动活塞部下移；所述复位弹簧推动活塞部上移。

进一步，所述滑动腔由上接头、密封筒、压帽、连接头、套筒、驱动套以及下接头组成；所述上接头、密封筒、压帽、连接头、套筒、下接头依次通过螺纹连接，其中压帽、连接头、套筒连接处采用密封组件密封，其他连接处由“Ｏ”型圈密封。

进一步，所述活塞部由中心管和密封组件组成。

进一步，所述密封组件采用挡圈、“V”型密封和“Ｏ”型密封的组合密封形式。

进一步，所述注水部分由上接头、中心管与连接头７组成。

进一步，所述中心管上沿周向均布设置有若干排沿轴向排列的注水孔。

进一步，所述换挡调节部由滑动销钉、驱动套及中心管组成；所述中心管上设置有用于换挡的轨道槽；所述滑动销钉安装在所述驱动套内侧，所述滑动销钉的伸出端在所述轨道槽内滑动。

进一步，所述中心管上的轨道槽由若干个限位轨道槽和对应的换位轨道槽组成；所述限位轨道槽的数量与所述中心管上注水孔的排数相同。

本发明智能注水装置的注水流量不用投捞操作就可随地层吸水指数进行调节，提高了注水效率，降低了注水过程的成本；本装置不仅适用于单层，也适用于多层注水，还适用于斜井及水平井。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图２为本发明中心管上轨道槽结构示意图；

图３为本发明实施例2结构示意图；

图中：1、控制管线； 2、上接头；3、中心管； 4、密封组件；5、密封筒； 6、压帽；７、连接头；8、套筒；9、驱动套； 10、滑动销钉； 11、下接头； 12、复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

实施例１

如图1所示，本发明智能注水装置，包括驱动部、滑动腔、活塞部、注水部及换挡调节部。

驱动部包括复位弹簧12、控制管线1和设置在密封筒５上的油孔以及密封筒５内壁与中心管３外壁间的液压腔。通过给液压腔加压驱动活塞部下移；通过复位弹簧12驱动活塞部上移。

滑动腔由上接头２、密封筒５、压帽６、连接头７、套筒８、驱动套９以及下接头11组成。上接头２、密封筒５、压帽６、连接头７、套筒８、下接头11依次通过螺纹连接，其中压帽６、连接头７、套筒８连接处采用密封组件4密封，其他连接处由“Ｏ”型圈密封。滑动腔为活塞部提供滑动空间。

活塞部由中心管３和密封组件４组成。液压介质通过设置在密封筒５上的管孔进入由密封筒５内壁和中心管３外壁、中心管３外壁设置的凸台以及密封组件构成的液压腔内，推动活塞部下移。密封筒５与控制管线１通过密封螺纹连接。

密封组件4采用挡圈、“V”型密封和“Ｏ”型密封的组合密封形式，不仅双向承压，而且耐磨，保证反复开关仍能密封，其中密封组件4中的挡圈根据需要设置或者省略。良好的密封结构为实现一次多层注水施工提供关键保障。

中心管3凸台的下侧设置有通孔，避免密封筒５的内壁、中心管3的外壁、中心管3凸台和压帽６形成密闭腔体阻碍活塞的运动；从而允许中心管3凸台与密封筒５更好的密封和配合；降低液压介质的损耗；提高活塞部的性能。

注水部分由上接头２、中心管３与连接头７组成。中心管３上沿周向均布设置有6排沿轴向排列的注水孔，每排注水孔从上到下依次为第四、第三、第二、第一注水孔和泄压孔；泄压孔孔径小，还可用于均衡油层压力和注水压力；连接头７上有6个内外连通的过水通孔，通过控制管线１调节注水孔与过水通孔对应关系可实现对流量的精准控制。具体实施时，不限于5个注水孔，可以设置2个或者3个、4个。本实施例中5个注水孔的孔径一致，具体实施时也可以不一致；本实施例中档位为6档；具体实施时注水孔的个数可以为其他数目，与档数匹配即可。

具体实施方式时，过水通孔个数和注水孔排数可以不同；如，通过在中心管3外壁设置环形浅槽，将轴向同一位置的注水孔连通，或者在连接头7的内壁设置环形浅槽等形式。

换挡调节部由滑动销钉10、驱动套９及中心管３组成。如图2所示，中心管３上依次设置有轨道槽；轨道槽由第一、第二、第三、第四、第五和第六限位轨道槽和对应的换位轨道槽构成，限位轨道槽的长度依次递减，与注水孔位置对应。滑动销钉10安装在驱动套９内侧，伸出端在轨道槽内滑动。

智能注水装置初始位置为关闭状态，此时中心管３与连接头７无注水通道，滑动销钉10处于中心管３第一限位轨道槽内。

具体操作时，通过控制管线１中的液压介质加压驱动活塞部下移，同时滑动销钉10沿第一限位轨道槽向上运动，在此过程中当位于中心管３上的泄压孔与连接头７连通时如有需要可等油层压力和注水压力平衡后再继续为控制管线１中的液压介质加压驱动活塞部下移。滑动销钉10离开第一限位轨道槽后经换位轨道槽斜面的导引进入第一换位轨道槽；此时，将控制管线１中液压介质泄压，中心管３在复位弹簧12作用下上移，滑动销钉10沿第一换位轨道槽向下运动，离开第一换位轨道槽后经换位轨道槽斜面的导引进入第二限位轨道槽；此时泄压孔再次与连接头７连通，第一次开启完毕。

继续重复操作，实现换挡至指定流量档位。每个档位对应的限位轨道槽长度不同，因此，当滑动销钉10沿限位轨道槽运动下端时，过水通孔与注水孔相通的数量不同，导致注水流量也会不同。驱动套９卡接在套筒８和下接头11之间，复位弹簧12上端与中心管３接触，复位弹簧12下端安装于下接头11的下接头座内。

继续重复以上操作，完成第二次开启，此时与连接头７连通的为泄压孔和第一注水孔，如需继续增大调节流量，重复以上操作，第三次开启完毕，此时与连接头７连通的为泄压孔、第一注水孔和第二注水孔。根据实际生产所需调节注水档位，直至第五次开启，此时为流量最大档位，与连接头７连通的为泄压孔、第一注水孔、第二注水孔、第三注水孔和第四注水孔。

如果工作完毕需要关闭注水通道只需继续重复之前操作即可实现换挡至初始位置。

中心管３换挡轨道槽及滑动销钉10的组合实现注水量的精确分配调节，使得斜井和水平井内分层注水可以做到更加精确。

实施例２

如图3所示，本发明智能注水装置在多层使用时，第二级智能注水装置的控制管线１由井口提供，经第一级预埋后向下穿越连接至第二级的密封筒５上；第三级智能注水装置的控制管线１由井口提供经第一级预埋后向下穿越至第二级，继续预埋后向下穿越连接至第三级的密封筒５上；按此原理，依次类推。

操作时每层注水流量的控制不受其他层影响，可以实现准确、独立的控制，具体操作方法同实施例1单层使用时操作过程。

单管线控制模式使得管柱变得轻化、简单，节省了设备的成本；便于级联，达到多级控制的目的。因此，该装置可以实现多层同时注水使用，不仅适用于常规井，更适用于水平井、斜井，丰富了油田开采注水工艺工具的选择。

上述示例只是用于说明本发明，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。

Claims (9)

1.一种智能注水装置，其特征在于，包括驱动部、滑动腔、活塞部、注水部和换挡调节部，所述驱动部驱动所述活塞部沿所述滑动腔往复运动，所述活塞部包括中心管，所述中心管上设置有若干个沿轴向排布的注水孔，所述注水部设置有过水通孔，通过所述换挡调节部换挡操作改变所述注水孔与所述过水通孔连通的数目，控制装置的注水流量。

2.如权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，所述驱动部包括液压驱动部和复位弹簧；所述液压驱动部为密封筒内壁和中心管外壁、中心管外壁设置的凸台以及密封组件构成的液压腔，液压介质通过设置在密封筒上的管孔进入液压腔内，推动活塞部下移；所述复位弹簧推动活塞部上移。

3.如权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，所述滑动腔由上接头、密封筒、压帽、连接头、套筒、驱动套以及下接头组成；所述上接头、密封筒、压帽、连接头、套筒、下接头依次通过螺纹连接，其中压帽、连接头、套筒连接处采用密封组件密封，其他连接处由“Ｏ”型圈密封。

4.如权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，所述活塞部由中心管和密封组件组成。

5.如权利要求3或4中所述的智能注水装置，其特征在于，所述密封组件采用挡圈、“V”型密封和“Ｏ”型密封的组合密封形式。

6.如权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，所述注水部分由上接头、中心管与连接头７组成。

7.如权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，所述中心管上沿周向均布设置有若干排沿轴向排列的注水孔。

8.如权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，所述换挡调节部由滑动销钉、驱动套及中心管组成；所述中心管上设置有用于换挡的轨道槽；所述滑动销钉安装在所述驱动套内侧，所述滑动销钉的伸出端在所述轨道槽内滑动。

9.如权利要求8所述的智能注水装置，其特征在于，所述中心管上的轨道槽由若干个限位轨道槽和对应的换位轨道槽组成；所述限位轨道槽的数量与所述中心管上注水孔的排数相同。