CN107130948B - 一种用于注水井的液体注入设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于注水井的液体注入设备，其特征在于，所述液体注入设备至少包括用于实现向井口注入液体的液体注入部和用于控制液体注入部进行注液的控制部，所述液体注入部包括注水构件、聚合物注入构件和液体注入管，所述控制部通过控制注水构件和聚合物注入构件内的阻流阀实现待注入液体的流量控制；所述液体注入管为树状单主管结构或双管套接的双主管结构，通过本装置中树状结构的液体注入管有助于不同种类的待注液彼此相互融合或扩散，从而提升待注液体清洗井内管道的效率。同时，所述双管套接的双主管结构的液体注入管有助于降低聚合在液体注入管内的降解速度，从而提升了聚合物的使用效率。

Description

一种用于注水井的液体注入设备

技术领域

本发明涉及一种注水装置，尤其涉及一种用于注水井的液体注入设备。

背景技术

在油田注水开发过程中，由于外来液体与储层岩石矿物和储层流体等不配伍，水中悬浮物质、微生物及代谢产物的存在，以及原油中石蜡、沥青胶质等析出，常引起地层堵塞，使注水井吸水能力下降，影响原油生产。为了将水注入地层，现有的方法是对注水井实施物理增注措施，疏通地层堵塞。但这类解堵增注措施的有效期短、有效性低。因此只能不断提高注水井口注入压力，保证水井注够水。

目前，国内油田采用柱塞泵和离心式注水泵等提压设备提高注水井口注入压力，国外油田多采用容积式泵、垂直涡轮泵和潜油电泵等提压设备。但无论采用哪种提压设备，长期高压注水可能导致注水管线破裂，高压水冲出会对周围的工作人员及设备造成伤害，存在一定的安全风险，同时长期高压注水也会导致储层颗粒运移，随着注水压力的不断上升，最终可能导致地层压裂，进而导致油井见水。

随着油田开采进入开发后期，原油综合含水率一般都为70％～80％。有些油田甚至高达90％。油田采出水的成分十分复杂，一般含有一定量的油、硫化物、有机酚、氰、细菌、固体颗粒物以及所投加的破乳剂、絮凝剂和杀菌剂等化学药剂，不能直接排放或回注，需要对其进行处理，特别是进行精细过滤处理。

常用的金属膜精细过滤处理设备拥有较高的机械强度、良好的热传导性能和易于加工焊接等优点，但也存在着化学性能不稳定，容易被腐蚀结垢、在线清洗难以恢复、滤膜容易穿孔导致水质下降等问题。目前，油田采出水精细过滤处理设备的污染和清洗问题已经成为制约精细过滤设备在油田含油污水处理方面应用的关键因素。

中国专利：一种油田注水装置(专利号：2015100257284)，公开了一种油田注水装置，该装置包括：加药罐、加药泵和注水泵；所述加药罐包括加药入口和出口，所述加药罐的出口与所述加药泵的入口连通；所述加药泵为隔膜计量泵；所述注水泵的入口与注水站的出水管连通，所述注水泵的出口与所述加药泵的第一出口汇管后与注水井的注水管连通；所述加药泵还包括第二出口，所述第二出口与所述加药罐入口通过回流管线连通。该装置能够用于疏通底层堵塞，但是，缺乏节约药品或提高药品混合效率以及利用效率的结构设计。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种用于注水井的液体注入设备，其特征在于，所述液体注入设备至少包括用于实现向井口注入液体的液体注入部和用于控制液体注入部进行注液的控制部，所述液体注入部包括注水构件、聚合物注入构件和液体注入管，所述控制部通过控制注水构件和聚合物注入构件内的阻流阀实现待注入液体的流量控制；所述液体注入管为树状单主管结构或双管套接的双主管结构，所述树状单主管结构的液体注入管至少设有中心流道和离散分布于中心流道轴向上的至少4根彼此平行的且注水流道与注入聚合物流道交错排布的注液流道，所述注液流道出口方向为靠近于中心流道径向截面的切线并倾斜向井口的方向。进一步地，通过前述结构使得注液流道流出的液体的流动动力来自于当前流道的推动力，避免了因为不同流道液体碰撞造成的聚合物分解，并且因为各流道液体流速相同从而使得液体流动过程中多为层流，各流层无相对速度差异，从而不会产生剪切力，进一步降低了了聚合物降解的可能性，同时通过注水流道与聚合物注入流道的交错排布，使得聚合物和水在注入中心流道的过程中能保证较高的混合度，方便两种液体在矿层内或井口中彼此扩散。同时，各流道口流出液体平行的螺旋向下，使得各流道口流出的液体以成分相对单一的情况下，流入井口，使得各流道的流体仅在每个流道间或流体与管壁的接触面受到相互剪切力的影响，从而在实现保护了流道流出的非表面部分聚合物的稳定性。

根据一个优选的实施方式，所述控制部基于液体注入部内中心流道的压力参数信息完成所述注水流道和/或注入聚合物流道的增压参数和/或输入速率的控制方案调取实现所述注水流道和/或注入聚合物流道内对应液体的压力、注入时间间隔和喷射速率调整。进一步地，通过对注水流道和/或注入聚合物流道内对应液体的压力、注入时间间隔和喷射速率调整实现了聚合物注入过程中的在中心流道的浓度控制，有利于实现聚合物与水的相互扩散，同时，待注液具有较大压力，使得整个待注液在液体注入部、井口和井道中都具有较大的流动速度，避免了液体中的物质沉淀或附着于注水设备之上造成设备堵塞。

根据一个优选的实施方式，所述控制部基于所述中心流道上设置的注水流道与注入聚合物流道的排布顺序、排布的位置距离差异以及各流道内对应溶液的流动特征参数评估各流道内溶液注入中心流道并达到预设聚合物浓度值所需时长差异并完成注水流道和/或注入聚合物流道内对应液体的注入参数调节。进一步地，通过液体注入参数的调节可以控制注水流道和/或注入聚合物流道的注入时间，从而实现针对差异时长的分段式补偿，有助于在聚合物在分段式补偿过程中实现溶液的充分扩散。

根据一个优选的实施方式，所述中心流道为圆柱形管状结构或圆锥形管状结构，所述中心流道为圆锥形管状结构时，在靠近井口的方向上，其横截面半径逐渐减小，所述中心流道的圆锥形管状结构的圆锥角α为不小于10°。进一步地，当所述中心流道为圆锥装结构并且中心流道在靠近井口的方向上，其横截面半径逐渐减小时，中心流道的待注液在向井口方向移动过程中，其内部压力逐渐增大，有利待注液体中的水和聚合物相互扩散，同时，待注液具有较大压力，使得整个待注液在液体注入部、井口和井道中都具有较大的流动速度，避免了液体中的物质沉淀或附着于注水设备之上造成设备堵塞，同时，较高的流动速度有助于流体对所述液体注入设备进行冲刷，进一步降低了设备被堵塞的风险。

根据一个优选的实施方式，所述注液流道开口方向在所述中心流道的径向截面上的投影以相对于中心流道径向截面切线方向的夹角5°至15°的方向向中心流道注入液体；所述注液流道开口方向在所述中心流道的轴向截面上的投影以相对于中心流道轴心线方向的夹角30°至60°的方向向中心流道的近井口端注入液体；所述注液流道中的注水流道半径不小于用于注入聚合物的流道的半径。进一步地，通过所述前述流道设计，使得个各流道流出液体对应的流线与对应流线相交的中心流道管壁间具有较小的夹角，从而降低了流体碰撞管壁所产生的的反作用力，从而进一步降低了聚合物降解为小分子物质的概率。

根据一个优选的实施方式，所述双管套接的双主管结构的液体注入管至少设有经引流孔连接并彼此同轴的两道分流道和离散分布于所述液体注入管轴向上的至少5根与分流道相连的第五注液流道、第六注液流道、第七注液流道、第八注液流道和第九注液流道；所述第五注液流道、第六注液流道、第七注液流道、第八注液流道和第九注液流道彼此平行且以靠近于第一分流道或第二分流道径向截面的切线并倾斜向井口的方向注入液体。

进一步地，液体注入管包括两同轴管道，所述两同轴管道分别为用于输送水的第一分流道和用于输送聚合物的第二分流道，所述第一分流道包含于所述第二分流道，所述第一分流道与第二分流道经引流孔相连，所述引流孔位于第一分流道靠近井口方向端口，该结构设计有助于避免聚合物与注入水的过早混合，避免了聚合物在液体注入部处即发生降解从而降低了疏通堵塞注水设备的疏通效率。

根据一个优选的实施方式，所述两道分流道分别为第一流道和第二流道，其中，所述第一流道为圆柱形管状结构或圆锥形管状结构；所述第一流道为圆锥形管状结构时，在靠近井口的方向上，其横截面半径逐渐减小，所述第一流道的圆锥形管状结构的圆锥角α为不小于10°。

根据一个优选的实施方式，所述第五注液流道、第六注液流道、第七注液流道、第八注液流道和第九注液流道开口方向在所对应连接分流道的径向截面上的投影以相对于所述分流道内截面切线方向的夹角5°至15°的方向向所述分流道注入液体。

根据一个优选的实施方式，所述第五注液流道、第六注液流道、第七注液流道、第八注液流道和第九注液流道开口方向在所对应连接分流道的轴向截面上的投影以相对于所述分流道轴心线方向的夹角5°至15°的方向向所述分流道的近井口端注入液体。

根据一个优选的实施方式，所述树状单主管结构的液体注入管包括中心流道、第一注液流道、第二注液流道、第三注液流道、第四注液流道；所述第一注液流道、第二注液流道、第三注液流道和第四注液流道交错分布于中心流道两侧；所述中心流道在靠近井口的方向依次分布着第一注液流道、第三注液流道、第二注液流道和第四注液流道；所述第一注液流道与第二注液流道位于中心流道的同侧，所述第三注液流道和第四注液流道位于中心流道的同侧。

进一步地，通过第一注液流道、第二注液流道、第三注液流道和第四注液流道交错分布，使得待注水和待注聚合物相互见能够加快融合或扩散。同时用于注水的第一注液流道与第二注液流道位于中心流道的同侧，用于注入聚合物的第三注液流道和第四注液流道位于中心流道的同侧，有助于控制部分别控制注水管道和注聚合物管道，降低控制难度。同时，在注液流道排布上，第一注液流道位于远离井口末端，且其为注水流道，从而使得待注液体混合后，可以通过待注水快速将混合后的待注液送入井口，避免了远离井口的末端为聚合物注入流道的情况下，需要大量聚合物将待注混合液送入井口，从而节约了聚合物，降低了运营成本。

根据一个优选的实施方式，所述双管套接的双主管结构的液体注入管包括第一分流道、第二分流道、第五注液流道、第六注液流道、第七注液流道、第八注液流道和第九注液流道；所述第五注液流道、第六注液流道和第七注液流道经阻流阀与所述第一分流道相连，所述第八注液流道和第九注液流道经阻流阀与所述第二分流道相连；所述第一分流道套接于第二分流道内部，所述第一分流道与第二分流道同轴；所述第一分流道与第二分流道经引流孔相连，所述引流孔位于第一分流道靠近井口方向端口；所述第一分流道在靠近进口方向上依次分布着所述第五注液流道、第六注液流道、第七注液流道和引流孔；所述第二分流道靠近进口方向上依次分布着所述第八注液流道、所述第九注液流道，所述引流孔位于所述第九注液流道与所述井口之间。

根据一个优选的实施方式，所述第一注液流道、第二注液流道、第五注液流道、第六注液流道和第七注液流道为注水流道；所述第三注液流道、和第四注液流道、第八注液流道和第九注液流道为聚合物注入流道。根据一个优选的实施方式，所述第一注液流道、第二注液流道、第五注液流道、第六注液流道和第七注液流道为注水流道；所述第三注液流道、和第四注液流道、第八注液流道和第九注液流道为聚合物注入流道。

根据一个优选的实施方式，所述液体注入设备还包括液体储存部、输水管线、聚合物输送管线、液体分流部、注水管线、聚合物注入管线；所述液体储存部分别通过输水管线和聚合物输送管线和液体分流部相连，用于实现将储存部中储存的待注液经按待注液的种类通过不同的输送管道输送至液体分流部；所述液体分流部经注水管线和聚合物注入管线将待注水和待注聚合物分别输送至液体注入部，由所述控制部分别控制液体注入部中的注水构件和聚合物注液构件通过液体注入管向井口注入液体。

根据一个优选的实施方式，所述液体储存部包括第一进水泵、第一计量单元、压力式过滤单元、第一储水罐、第二进水泵、第二计量单元、除油单元、第二储水罐；所述第一进水泵与第一计量单元相连，所述第一计量单元与压力式过滤单元相连，所述压力式过滤单元与第一储水罐相连；所述第二进水泵与第二计量单元相连，所述第二计量单元与除油单元相连，所述除油单元与第二储水罐相连。

根据一个优选的实施方式，所述第一计量单元和所述第二计量单元的流量计为LSH涡流流量计、磁电流量计和智能稳流控制器中的一种；所述压力式过滤单元包括锰砂过滤器和石英砂滤罐，并且所述压力式过滤单元的锰砂过滤器后至少连接有一级石英砂滤罐。

附图说明

图1是本发明的液体注入系统示意图；

图2是本发明的液体注入部的一个示意图；

图3是本发明的液体注入部的一个示意图；

图4是本发明的液体注入部的一个示意图；和

图5是本发明的液体注入部的一个示意图。

附图标记列表

1：液体存储部 2：输水管线 3：聚合物输送管线

4：液体分流部 5：注水管线 6：聚合物注入管线

7：液体注入部 8：注水构件 9：聚合物注液构件

10：控制部 11：井口 12：井道

13：井下矿层 14：液体注入管 15：中心流道

16：第一注液流道 17：第二注液流道 18：第三注液流道

19：第四注液流道 20：第一阻流阀 21：第二阻流阀

22：第三阻流阀 23：第四阻流阀 24：第一分流道

25：第二分流道 26：第五注液流道 27：第六注液流道

28：第七注液流道 29：第八注液流道 30：第九注液流道

31：第五阻流阀 32：第六阻流阀 33：第七阻流阀

34：第八阻流阀 35：第九阻流阀 36：引流孔

具体实施方式

下面结合附图和实施例进行详细说明。

本发明涉及一种用于注水井的液体注入设备。涉及用于将化学品供应或注入井和/或矿物地层期间减少化学降解的注水系统。所述化学品可以是液体或粉末长链聚合物或其它聚合物。当与处理流体(例如水)混合时，聚合物可以增加水的粘度，并且聚合物和水的粘性混合物可以用于改善矿物地层中的采出液的流动。

当聚合物为带状形式时，聚合物可能易受剪切力和加速力的影响，逐步由带状氧化降解为链壮，直至降解小分子物质。所述剪切力和加速力可导致聚合物降解，因此可能使聚合物和水的混合物粘度降低同时影响地下矿层液体流道的疏通效率。本发明目的在于通过所述液体注入设备充分完成聚合物与水的混合，并降低所述聚合物与水混合过程中的降解速度。

所述液体注入设备至少包括液体注入系统。如图1所示的液体注入系统，所述系统包括用于采集并储存待注入液体的液体储存部1、用于实现待注水输送的输水管线2、用于实现待注聚合物输送的聚合物输送管线3、用于实现对待注液体分流的液体分流部4、用于实现向具体某井注水的注水管线5、用于实现向某具体井注入聚合物的聚合物注入管线6、用于实现向井口注入液体的液体注入部7、用于向井内注水的注水构件8、用于向井内注入聚合物的聚合物注入构件9和用于控制液体注入部7进行注液的控制部10。图1还示出了井口11、井道12和井下矿层13。

所述聚合物输送管线3、聚合物注入管线6和聚合物注入构件9的内壁粗糙度Ra＜25um，以避免注入聚合物液体柱过程中与输送管线件具有较大摩擦力，从而加速聚合物降解。同时，当所述聚合物输送管线内壁粗糙度Ra<25um时可以避免聚合物流体柱形成湍流，进一步减缓聚合物的降解。一旦聚合物输送管线粗糙度过大，会造成层流陪破坏，流场中有许多小漩涡，相邻流层间不但有滑动还有混合，会加速聚合物降解，影响聚合物使用效率。

如图1所示，所述液体储存部1分别通过输水管线2和聚合物输送管线3和液体分流部4相连，用于实现将储存部1中储存的待注液经按待注液的种类通过不同的输送管道输送至液体分流部4。其中，所述储存部1至少包含有多种储液单元，用于储存不同的待注液体。所述待注液体包括水、聚合物和其它化学溶液中的一种或多种。所述输水管线2和聚合物输送管线3分别包含有一条或多条输送管线。所述输送管线的构成材料为基于其输送液体种类进行设置的。

所述液体分流部4分别通过注水管线5和聚合物注入管线6与液体注入部7相连。所述液体分流部4通过至少一根注水管线5和至少一根注水管线6强注入井内的待注液输送至不同的井口11对应的液体注入部7。在附图1中，仅仅示出了分流部4对一口井的流体分流，具体实施过程中液体分流部4可以通过注水管线5和聚合物注入管线6实现对生产过程中涉及的大批量井所需的待注液进行分流，并将待注液经过注水管线5和聚合物注入管线6分别输送至对应井的液体注入部7。

所述液体注入部7至少包括有注水构件8、聚合物注液构件9和液体注入管14，所述液体注入部7与所述控制部10相连。由所述控制部10分别控制液体注入部7中的注水构件8和聚合物注液构件9通过液体注入管14向井口11注入液体。待注液通过井口11经井道12流入井下矿层13。

如图2、3、4和5所示，所述液体注入管14为树状单主管结构或双管套接的双主管结构。所述树状单主管结构的液体注入管14包括中心流道15，以及和离散分布于中心流道15轴向上的至少4根彼此平行的且注水流道与注入聚合物流道交错排布的注液流道。所述注液流道以靠近于中心流道15径向截面的切线并倾斜向井口11的方向注入液体。进一步地，通过前述结构使得注液流道流出的液体的流动动力来自于当前流道的推动力，避免了因为不同流道液体碰撞造成的聚合物分解，并且因为各流道液体流速相同从而使得液体流动过程中多为层流，各流层无相对速度差异，从而不会产生剪切力，进一步降低了了聚合物降解的可能性，同时通过注水流道与聚合物注入流道的交错排布，使得聚合物和水在注入中心流道的过程中能保证较高的混合度，方便两种液体在矿层内或井口中彼此扩散。同时，各流道口流出液体平行的螺旋向下，使得各流道口流出的液体以成分相对单一的情况下，流入井口，使得各流道的流体仅在每个流道间或流体与管壁的接触面受到相互剪切力的影响，从而在实现保护了流道流出的非表面部分聚合物的稳定性。

根据一个优选的实施方式，所述控制部10基于液体注入部内中心流道15的压力参数信息完成所述注水流道和/或注入聚合物流道的增压参数和/或输入速率的控制方案调取，从而实现所述注水流道和/或注入聚合物流道内对应液体的压力、注入时间间隔和喷射速率调整。通过对注水流道和/或注入聚合物流道内对应液体的压力、注入时间间隔和喷射速率调整实现了聚合物注入过程中的在中心流道的浓度控制，有利于实现聚合物与水的相互扩散，同时，待注液具有较大压力，使得整个待注液在液体注入部、井口和井道中都具有较大的流动速度，避免了液体中的物质沉淀或附着于注水设备之上造成设备堵塞

所述控制部10基于所述中心流道15上设置的注水流道与注入聚合物流道的排布顺序、排布的位置距离差异、以及各流道内对应溶液的流动特征参数评估各流道内溶液注入中心流道并达到预设聚合物浓度值所需时长差异，并完成注水流道和/或注入聚合物流道内对应液体的注入参数调节。进一步地，通过液体注入参数的调节可以控制注水流道和/或注入聚合物流道的注入时间，从而实现针对差异时长的分段式补偿，有助于在聚合物在分段式补偿过程中实现溶液的充分扩散。所述分段式即是根据计算或评估要达到预设聚合物浓度值各流道的注入时间差，从而以分为1段式、2段式或多段式的方式来设置该段时间差异。例如，要达到预设的聚合物浓度值，评估结果为水溶液流道要多工作1个小时才能实现，从而，水溶液流道需多工作的一个小时控制部10可以控制为分六段补足，每次补10分钟。也可以为三段补足，每次补20分钟。在每一个补水的阶段，聚合物都是停止注入的，从而有利于该时间段内聚合物的扩散，从而提升了整个聚合物注入过程的扩散效率。

所述注液流道开口方向在所述中心流道15的径向截面上的投影以相对于中心流道径向截面切线方向的夹角5°至15°的方向向中心流道15注入液体。所述注液流道开口方向在所述中心流道15的轴向截面上的投影以相对于中心流道15轴心线方向的夹角30°至60°的方向向中心流道15的近井口11端注入液体。进一步地，通过所述前述流道设计，使得个各流道流出液体对应的流线与对应流线相交的中心流道管壁间具有较小的夹角，从而降低了流体碰撞管壁所产生的的反作用力，从而进一步降低了聚合物降解为小分子物质的概率。

在通过所述注液流道向中心流道15注入聚合物和水的过程中，所述注液流道采用相同流速向中心流道15注入液体并形成螺旋向井口11方向的混合液。所述注液流道中的注水流道半径不小于用于注入聚合物的流道的半径。所述注液流道包括：第一注液流道16、第二注液流道17、第三注液流道18和第四注液流道19。所述中心流道15与井口11相连。所述第一注液流道16、第二注液流道17、第三注液流道18和第四注液流道19交错分布于中心流道15两侧。所述中心流道15在靠近井口11的方向依次分布着第一注液流道16、第三注液流道18、第二注液流道17和第四注液流道19。所述第一注液流道16与第二注液流道17位于中心流道15的同侧，所述第三注液流道18和第四注液流道19位于中心流道15的同侧。所述中心流道15为圆柱形管状结构或圆锥形管状结构，所述中心流道15为圆锥形管状结构时，在靠近井口11的方向上，其横截面半径逐渐减小，所述中心流道15的圆锥形管状结构的圆锥角α为不小于10°。进一步地，当所述中心流道为圆锥装结构并且中心流道在靠近井口的方向上，其横截面半径逐渐减小时，中心流道的待注液在向井口方向移动过程中，其内部压力逐渐增大，有利待注液体中的水和聚合物相互扩散，同时，待注液具有较大压力，使得整个待注液在液体注入部、井口和井道中都具有较大的流动速度，避免了液体中的物质沉淀或附着于注水设备之上造成设备堵塞，同时，较高的流动速度有助于流体对所述液体注入设备进行冲刷，进一步降低了设备被堵塞的风险。

通过所述注水装置中树状结构的液体注入管14有助于不同种类的待注液彼此相互融合或扩散，从而提升待注液体清洗井内管道的效率。同时，所述双管套接的双主管结构的液体注入管有助于降低聚合在液体注入管内的降解速度，从而提升了聚合物的使用效率。

进一步地，通过第一注液流道、第二注液流道、第三注液流道和第四注液流道交错分布，使得待注水和待注聚合物相互见能够加快融合或扩散。同时用于注水的第一注液流道与第二注液流道位于中心流道的同侧，用于注入聚合物的第三注液流道和第四注液流道位于中心流道的同侧，有助于控制部分别控制注水管道和注聚合物管道，降低控制难度。同时，在注液流道排布上，第一注液流道位于远离井口末端，且其为注水流道，从而使得待注液体混合后，可以通过待注水快速将混合后的待注液送入井口，避免了远离井口的末端为聚合物注入流道的情况下，需要大量聚合物将待注混合液送入井口，从而节约了聚合物，降低了运营成本。

所述双管套接的双主管结构的液体注入管14包括第一分流道24、第二分流道25、第五注液流道26、第六注液流道27、第七注液流道28、第八注液流道29和第九注液流道30。所述第一分流道24与井口11相连。

所述双管套接的双主管结构的液体注入管14至少设有经引流孔36连接并彼此同轴的两道分流道和离散分布于所述液体注入管14轴向上的至少5根与分流道相连的第五注液流道26、第六注液流道27、第七注液流道28、第八注液流道29和第九注液流道30。所述第五注液流道26、第六注液流道27、第七注液流道28、第八注液流道29和第九注液流道30彼此平行且以靠近于第一分流道24或第二分流道25径向截面的切线并倾斜向井口11的方向注入液体。该结构设计有助于避免聚合物与注入水的过早混合，避免了聚合物在液体注入部处即发生降解从而降低了疏通堵塞注水设备的疏通效率。

所述第五注液流道26、第六注液流道27、第七注液流道28、第八注液流道29和第九注液流道30开口方向在所对应连接分流道的径向截面上的投影以相对于所述分流道内截面切线方向的夹角5°至15°的方向向所述分流道注入液体。所述第五注液流道26、第六注液流道27、第七注液流道28、第八注液流道29和第九注液流道30开口方向在所对应连接分流道的轴向截面上的投影以相对于所述分流道轴心线方向的夹角5°至15°的方向向所述分流道的近井口11端注入液体。

所述第五注液流道26、第六注液流道27和第七注液流道28经阻流阀与所述第一分流道24相连，所述第八注液流道29和第九注液流道30经阻流阀与所述第二分流道25相连。所述第一分流道24套接于第二分流道25内部，所述第一分流道24与第二分流道25同轴。所述第一分流道24与第二分流道25经引流孔36相连，所述引流孔36位于第一分流道24靠近井口11方向端口。

所述第一分流道24在靠近进口11方向上依次分布着所述第五注液流道26、第六注液流道27、第七注液流道28和引流孔36。所述第二分流道25靠近进口11方向上依次分布着所述第八注液流道29、所述第九注液流道30，所述引流孔36位于所述第九注液流道30与所述井口11之间。所述第一流道24为圆柱形管状结构或圆锥形管状结构；所述第一流道24为圆锥形管状结构时，在靠近井口11的方向上，其横截面半径逐渐减小，所述第一流道24的圆锥形管状结构的圆锥角α为不小于10°。

所述液体存储部1至少包括第一进水泵、第一计量单元、压力式过滤单元、第一储水罐、第二进水泵、第二计量单元、除油单元、第二储水罐。所述液体存储部1采集的注水水源包括地面水源、地下水源和含油污水。所述第一进水泵用于采集地面水源和/或地下水源。所述第二进水泵105用于采集含油污水。随着油田开发时间的推移和各油田高含水期的到来，油田注水的含油污水已成为各油田的主要注水水源。含油污水回注既可防止污染、保护环境，又可充分利用油、水资源。

所述第一计量单元和所述第二计量单元通过LSH涡流流量计、磁电流量计和智能稳流控制器中的一种完成流量统计。所述压力式过滤单元为锰砂过滤器和/或石英砂滤罐，通过在锰砂过滤器后增加一级石英砂滤罐完成过滤。地下浅层水，经水文地质勘探，井队钻探而成，比较经济。地下水经过地下砂层的多级过滤，比较干净，各项水质指标都基本达到要求。地下水中铁的主要成份是：二价铁，通常以Fe(HCO₃)₂形态存在，水解后生成Fe(OH)₂，氧化后生成Fe(OH)₃，容易产生沉淀堵塞地层。因此，一般在除铁的锰砂过滤器后加一级石英砂过滤器，以进一步除掉水中的悬浮物固体，这样便于达到清水注水的水质标准，无论是锰砂还是石英砂滤罐都是压力式滤罐。

所述LSH涡流流量计系列水表最小流量至不包括分界流量低区的误差范围为±5％；分界流量至包括最大流量高区的误差范围为±2％。因此LSH系列水表自身存在着较大的误差点，其误差线性修正空间小，当注水工况发生变化时也将造成一定的误差变化，特别是如果运行在分界流量以下时将会造成很大的计量误差，但其优点是结构简单、价格低廉。

所述磁电流量计由磁电流量传感器和流量计算仪两大部分组成。流体流入流量计时，流体在内部产生周期性、内旋的、相互交错的涡流。涡流经由永久磁铁和信号电极组成的磁场系统时，对磁力线进行周期性切割，并在信号电极上不断地产生交变的电动势，通过信号电极检测电动势的交变频率而得到流体的流量。该信号经过放大、滤波、整形后转换成脉冲数字信号再由流量计算仪进行运算处理，并直接在液晶屏显示流量和体积总量。仪表显示范围：累积流量0～99999999m³，瞬时流量0～19999m³/h，流量单位m³，时间单位h等可供用户选择。流量计精度：磁电流量传感器与流量积算仪配套使用准确度为±0.5％；±1.0％；±1.5％。

所述智能稳流控制器在来水从进口进入控制器后，通过调节调节阀的开度，让流量达到要求配注水量，然后进入控制滑阀，由滑阀的活塞与调节弹簧组成的力平衡机构，使通过调节阀的水流量Q保持稳定。

所述第一进水泵与第一计量单元相连。所述第一计量单元与压力式过滤单元相连。所述压力式过滤单元与第一储水罐相连。所述第二进水泵与第二计量单元相连。所述第二计量单元与除油单元相连。所述除油单元与第二储水罐相连。

所述液体储存部1采集的注水水源包括地面水源、地下水源和含油污水。所述第一进水泵用于采集地面水源和/或地下水源。所述第二进水泵用于采集含油污水。所述地面水源是指江河水、湖泊水、水库水等。它的特点是地面水源水量充足、矿化度低。但水量随着季节变化较大、含氧量高，同时携带大量的多种微生物、悬浮物和泥沙杂质等。所述地下水源是指地下浅层水，一般产于河流和洪水冲击层中，水量丰富，经水文勘探井队钻探而成。所述含油污水是我国各油田所用的主要注水水源，它是由层中采出的含水原油经过脱水后得到的。对含油污水进行处理和回注，一方面可作为油田注水稳定的供水水源，节约清水；另一方面可以减少外排造成的环境污染。

注水水源除要求水量充足、取水方便和经济合理外，还必须符合以下基本要求：水质稳定，与油层水相混不产生沉淀；水注入油层后不使粘土产生水化膨胀或产生悬浊；不得携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗滤通道；对注水设施腐蚀性小；当一种水源量不足，需要第二种水源时，应首先进行室内试验，证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可注入。所述注水水源需符合1995年中国石油天然气总公司颁布的SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》，规定了对碎屑岩油藏注水水质的基本要求。

指标超标包括：悬浮物含量超标、含油量超标、溶解氧超标、硫化物超标、细菌总数超标和铁离子超标等。所述悬浮物含量是注入水结垢和地层堵塞的重要标志，如果注入水中悬浮物含量超标，就会堵塞油层孔隙通道，导致地层吸水能力下降。如果注入水中含油量超标，将会降低注水效率，它能在地层中形成“乳化段塞”，堵塞油层孔隙通道，导致地层吸水能力下降。且它还可以作为某些悬浮物很好的胶结剂，进一步增加堵塞效果。溶解氧对注入水的腐蚀性和堵塞都有明显的影响。如果注入鼠肿瘤化物含量超标，它不仅直接影响注入水对注水油套管等设备的腐蚀，而且当注入水存在溶解的铁离子时，氧气进入系统后，就会生成不溶性的铁氧化物沉淀，从而堵塞油层，因此，溶解氧是注入水产生腐蚀的一个重要因素。油田含油污水中的硫化物有的是自然存在于水中的，有的是由于硫酸盐还原菌产生的。如果注入水中硫化物超标，则注入水中的硫化氢就会加速注水金属设施的腐蚀，产生腐蚀产物硫化亚铁，造成地层堵塞。如果注入水中细菌总数超标，就会引起金属腐蚀。腐蚀物就会造成油层堵塞；油田含油污水中若大量存在细菌，就会加剧对金属设备的腐蚀，造成油层堵塞。油田污水中的Fe²⁺离子结构不太稳定，易与水中的溶解氧作用生成不溶于水的Fe(OH)₃沉淀；Fe²⁺离子还容易与水中的硫化氢发生化学反应，生成FeS沉淀，从而堵塞油层，导致吸水指数下降。

实施例1

图2示出了本发明液体注入部7的一个实施例。所述液体注入部7包括注水构件8和聚合物注液构件9。所述注水构件8包括第一注液流道16、第二注液流道17、第一阻流阀20和第二阻流阀21。所述第一注液流道16和第二注液流道17与液体注入管14相连。待注水通过所示第一注液流道16和/或第二注液流道17汇入液体注入管14，从而在液体注入管14内完成与其它待注液体混合，并经过液体注入管14注入井口11。同时，所述第一注液流道16设有第一阻流阀20，所述第二注液流道设有第二阻流阀21。所述第一阻流阀20与所述第二阻流阀21分别同控制部10相连，通过控制部10实现第一阻流阀20和第二阻流阀21的人工或智能控制，从而实现向中心流道15进行注水过程的人工会智能控制。

所述聚合物注液构件9包括第三注液流道18、第四注液流道19、第三阻流阀22和第四阻流阀23。所述第三注液流道18和第四注液流道19与液体注入管14相连。待注聚合物通过所示第三注液流道18和/或第四注液流道19汇入液体注入管14，从而在液体注入管14内完成与其它待注液体混合，并经过液体注入管14注入井口11。同时，所述第三注液流道18设有第三阻流阀22，所述第四注液流道19设有第四阻流阀23。所述第三阻流阀22与所述第四阻流阀23分别同控制部10相连，通过控制部10实现第三阻流阀22和第四阻流阀23的人工或智能控制，从而实现向中心流道15进行注入聚合物过程的人工和/或智能控制。

根据一个优选的实施方式，所述中心流道15为圆柱状结构。连接于液体注入管14上的用于向所述中心流道15进行注水的第一注液流道16和第二注液流道17与连接于也注入管14上的用于向所述中心流道15进行聚合物注入的第三注液流道18和第四注液流道19交错分布于所述液体注入管14两侧。所述用于注水的第一注液流道16和第二注液流道17与用于注入聚合物的第三注液流道18和第四注液流道19的交错排布方式有助于待注水和待注聚合物充分高效的混合，能够提高聚合物的解堵效率，有助于在实现最少聚合物使用的情况下最大限度的提高管道的通畅性。

实施例2

图3示出了本发明液体注入部7的另外一个实施例。所述液体注入部7包括注水构件8和聚合物注液构件9。所述注水构件8包括第一注液流道16、第二注液流道17、第一阻流阀20和第二阻流阀21。所述第一注液流道16和第二注液流道17与液体注入管14相连。待注水通过所示第一注液流道16和/或第二注液流道17汇入液体注入管14，从而在液体注入管14内完成与其它待注液体混合，并经过液体注入管14注入井口11。同时，所述第一注液流道16设有第一阻流阀20，所述第二注液流道设有第二阻流阀21。所述第一阻流阀20与所述第二阻流阀21分别同控制部10相连，通过控制部10实现第一阻流阀20和第二阻流阀21的人工或智能控制，从而实现向中心流道15进行注水过程的人工或智能控制。所述聚合物注液构件9包括第三注液流道18、第四注液流道19、第三阻流阀22和第四阻流阀23。所述第三注液流道18和第四注液流道19与液体注入管14相连。待注聚合物通过所示第三注液流道18和/或第四注液流道19汇入液体注入管14，从而在液体注入管14内完成与其它待注液体混合，并经过液体注入管14注入井口11。同时，所述第三注液流道18设有第三阻流阀22，所述第四注液流道19设有第四阻流阀23。所述第三阻流阀22与所述第四阻流阀23分别同控制部10相连，通过控制部10实现第三阻流阀22和第四阻流阀23的人工或智能控制，从而实现向中心流道15进行注入聚合物过程的人工和/或智能控制。

根据一个优选的实施方式，连接于液体注入管14上的用于向所述中心流道15进行注水的第一注液流道16和第二注液流道17与连接于也注入管14上的用于向所述中心流道15进行聚合物注入的第三注液流道18和第四注液流道19交错分布于所述液体注入管14两侧。所述用于注水的第一注液流道16和第二注液流道17与用于注入聚合物的第三注液流道18和第四注液流道19的交错排布方式有助于待注水和待注聚合物充分高效的混合，能够提高聚合物的解堵效率，有助于在实现最少聚合物使用的情况下最大限度的提高管道的通畅性。

所述中心流道15为圆锥状结构，所述中心流道15在靠近井口11的方向上，其横截面半径逐渐减小。从而使得待注液体在流向井口11的过程中，其内部压力逐渐增大，有利待注液体中的水和聚合物相互扩散，同时，待注液具有较大压力，使得整个待注液在液体注入部7、井口11和井道12中都具有较大的流动速度，避免了液体中的物质沉淀或附着于注水设备之上造成设备堵塞，同时，较高的流动速度有助于流体对所述液体注入设备和含矿地层进行冲刷，进一步降低了设备和含矿地层被堵塞的风险。

实施例3

图4示出了本发明液体注入部7的另外一个实施例。所述液体注入部7包括注水构件8和聚合物注液构件9。液体注入管14包括两同轴管道，所述两同轴管道分别为用于输送水的第一分流道24和用于输送聚合物的第二分流道25。所述注水构件8包括第五注液流道26、第六注液流道27、第七注液流道28、第五阻流阀31、第六阻流阀32和第七阻流阀33。所述第五注液流道26、第六注液流道27和第七注液流道28与液体注入管14相连。待注水通过所示第五注液流道26、第六注液流道27和第七注液流道28中的一处或多出流道汇入液体注入管14，从而在液体注入管14内完成与其它待注液体混合，并经过液体注入管14注入井口11。同时，所述第五注液流道26设有第五阻流阀31，所述第六注液流道27设有第六阻流阀32，所述第七注液流道28设有第七阻流阀33。所述第五阻流阀31、第六阻流阀32和第七阻流阀33分别同控制部10相连，通过控制部10实现第五阻流阀31、第六阻流阀32和第七阻流阀33的人工或智能控制，从而实现向第一分流道24进行注水过程的人工会智能控制。

所述聚合物注液构件9包括第八注液流道29、第九注液流道30、第八阻流阀34和第九阻流阀35。所述第八注液流道29和第九注液流道30与液体注入管14相连。待注聚合物通过所示第八注液流道29和/或第九注液流道30汇入液体注入管14，从而在液体注入管14内完成与其它待注液体混合，并经过液体注入管14注入井口11。同时，所述第八注液流道29设有第八阻流阀34，所述第九注液流道30设有第九阻流阀35。所述、第八阻流阀34和第九阻流阀35分别同控制部10相连，通过控制部10实现、第八阻流阀34和第九阻流阀35的人工或智能控制，从而实现向第二分流道25进行注入聚合物过程的人工和/或智能控制。

液体注入管14包括两同轴管道，所述两同轴管道分别为用于输送水的第一分流道24和用于输送聚合物的第二分流道25。所述第一分流道24包含于所述第二分流道25。所述第一分流道24为圆柱状结构，所述第二分流道25分为圆环形柱状结构。所述第二分流道25内的聚合物经至少一个引流口36汇入第一分流道24。所述引流口36位于液体注入管14的末端，也就是靠近井口11的位置处，本实施例的液体注入部7的结构设计有助于避免聚合物与注入水的过早混合，避免了聚合物在液体注入部7处即发生降解从而降低了疏通堵塞注水设备的疏通效率。

实施例4

图5示出了本发明液体注入部7的另外一个实施例。所述液体注入部7包括注水构件8和聚合物注液构件9。液体注入管14包括两同轴管道，所述两同轴管道分别为用于输送水的第一分流道24和用于输送聚合物的第二分流道25。所述注水构件8包括第五注液流道26、第六注液流道27、第七注液流道28、第五阻流阀31、第六阻流阀32和第七阻流阀33。所述第五注液流道26、第六注液流道27和第七注液流道28与液体注入管14相连。待注水通过所示第五注液流道26、第六注液流道27和第七注液流道28中的一处或多出流道汇入液体注入管14，从而在液体注入管14内完成与其它待注液体混合，并经过液体注入管14注入井口11。同时，所述第五注液流道26设有第五阻流阀31，所述第六注液流道27设有第六阻流阀32，所述第七注液流道28设有第七阻流阀33。所述第五阻流阀31、第六阻流阀32和第七阻流阀33分别同控制部10相连，通过控制部10实现第五阻流阀31、第六阻流阀32和第七阻流阀33的人工或智能控制，从而实现向第一分流道24进行注水过程的人工会智能控制。

所述聚合物注液构件9包括第八注液流道29、第九注液流道30、第八阻流阀34和第九阻流阀35。所述第八注液流道29和第九注液流道30与液体注入管14相连。待注聚合物通过所示第八注液流道29和/或第九注液流道30汇入液体注入管14，从而在液体注入管14内完成与其它待注液体混合，并经过液体注入管14注入井口11。同时，所述第八注液流道29设有第八阻流阀34，所述第九注液流道30设有第九阻流阀35。所述、第八阻流阀34和第九阻流阀35分别同控制部10相连，通过控制部10实现、第八阻流阀34和第九阻流阀35的人工或智能控制，从而实现向第二分流道25进行注入聚合物过程的人工和/或智能控制。

液体注入管14包括两同轴管道，所述两同轴管道分别为用于输送水的第一分流道24和用于输送聚合物的第二分流道25。所述第一分流道24包含于所述第二分流道25。所述第一分流道24为圆锥状结构，所述第二分流道25分为圆形柱状结构。所述第二分流道25内的聚合物经至少一个引流口36汇入第一分流道24。所述引流口36位于液体注入管14的末端，也就是靠近井口11的位置处，本实施例的液体注入部7的结构设计有助于避免聚合物与注入水的过早混合，避免了聚合物在液体注入部7处即发生降解从而降低了疏通堵塞注水设备的疏通效率。

所述第一流道24为圆锥状结构，所述第一流道24在靠近井口11的方向上，其横截面半径逐渐减小。从而使得待注液体在流向井口11的过程中，其内部压力逐渐增大，有利于待注液体中的水和聚合物相互扩散，同时，待注液具有较大压力，使得整个待注液在液体注入部7、井口11和井道12中都具有较大的流动速度，避免了液体中的物质沉淀或附着于注水设备之上造成设备堵塞，同时，较高的流动速度有助于流体对所述液体注入设备和含矿地层进行冲刷，进一步降低了设备和含矿地层被堵塞的风险。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于注水井的液体注入设备，其特征在于，所述液体注入设备至少包括用于实现向井口注入液体的液体注入部(7)和用于控制液体注入部(7)进行注液的控制部(10)、采集并储存待注入液体的液体储存部(1)、用于实现待注水输送的输水管线(2)、用于实现待注聚合物输送的聚合物输送管线(3)、用于实现对待注液体分流的液体分流部(4)、用于实现向具体某井注水的注水管线(5)、用于实现向某具体井注入聚合物的聚合物注入管线(6)，其中，所述液体储存部(1)分别通过输水管线(2)和聚合物输送管线(3)和液体分流部(4)相连，用于实现将储存部(1)中储存的待注液经按待注液的种类通过不同的输送管道输送至液体分流部(4)，所述液体分流部(4)分别通过注水管线(5)和聚合物注入管线(6)与液体注入部(7)相连；所述液体注入部(7)包括注水构件(8)、聚合物注入构件(9)和液体注入管(14)，所述控制部(10)通过控制注水构件(8)和聚合物注入构件(9)内的阻流阀实现待注入液体的流量控制；

所述液体注入管(14)为树状单主管结构或双管套接的双主管结构，所述树状单主管结构的液体注入管(14)至少设有中心流道(15)和离散分布于中心流道(15)轴向上的至少4根彼此平行的且注水流道与注入聚合物流道交错排布的注液流道，所述注液流道出口方向为靠近于中心流道(15)径向截面的切线并倾斜向井口(11)的方向，所述双管套接的双主管结构的液体注入管(14)至少设有经引流孔(36)连接并彼此同轴的两道分流道和离散分布于所述液体注入管(14)轴向上的至少5根与分流道相连的第五注液流道(26)、第六注液流道(27)、第七注液流道(28)、第八注液流道(29)和第九注液流道(30)，所述第五注液流道(26)、第六注液流道(27)、第七注液流道(28)、第八注液流道(29)和第九注液流道(30)彼此平行且以靠近于第一分流道(24)或第二分流道(25)径向截面的切线并倾斜向井口(11)的方向注入液体；

其中，所述聚合物输送管线(3)、所述聚合物注入管线(6)和所述聚合物注入构件(9)的内壁粗糙度Ra<25um。

2.如权利要求1所述的液体注入设备，其特征在于，所述控制部(10)基于液体注入部(7)内中心流道(15)的压力参数信息完成所述注水流道和/或注入聚合物流道的增压参数和/或输入速率的控制方案调取实现所述注水流道和/或注入聚合物流道内对应液体的压力、注入时间间隔和喷射速率调整。

3.如权利要求2所述的液体注入设备，其特征在于，所述控制部(10)基于所述中心流道(15)上设置的注水流道与注入聚合物流道的排布顺序、排布的高低差异以及各流道内对应溶液的流动特征参数评估各流道内溶液注入中心流道(15)并达到预设聚合物浓度值所需时长差异并完成注水流道和/或注入聚合物流道内对应液体的注入参数调节。

4.如权利要求1所述的液体注入设备，其特征在于，所述中心流道(15)为圆柱形管状结构或圆锥形管状结构，所述中心流道(15)为圆锥形管状结构时，在靠近井口(11)的方向上，其横截面半径逐渐减小，所述中心流道(15)的圆锥形管状结构的圆锥角α为不小于10°。

5.如权利要求1所述的液体注入设备，其特征在于，所述注液流道开口方向在所述中心流道(15)的径向截面上的投影以相对于中心流道径向截面切线方向的夹角5°至15°的方向向中心流道(15)注入液体；

所述注液流道开口方向在所述中心流道(15)的轴向截面上的投影以相对于中心流道(15)轴心线方向的夹角30°至60°的方向向中心流道(15)的近井口(11)端注入液体；所述注液流道中的注水流道半径不小于用于注入聚合物的流道的半径。

6.如权利要求5所述的液体注入设备，其特征在于，所述两道分流道分别为第一流道(24)和第二流道(25)，其中，所述第一流道(24)为圆柱形管状结构或圆锥形管状结构；所述第一流道(24)为圆锥形管状结构时，在靠近井口(11)的方向上，其横截面半径逐渐减小，所述第一流道(24)的圆锥形管状结构的圆锥角α为不小于10°。

7.如权利要求6所述的液体注入设备，其特征在于，所述第五注液流道(26)、第六注液流道(27)、第七注液流道(28)、第八注液流道(29)和第九注液流道(30)开口方向在所对应连接分流道的径向截面上的投影以相对于所述分流道内截面切线方向的夹角5°至15°的方向向所述分流道注入液体。

8.如权利要求6或7所述的液体注入设备，其特征在于，所述第五注液流道(26)、第六注液流道(27)、第七注液流道(28)、第八注液流道(29)和第九注液流道(30)开口方向在所对应连接分流道的轴向截面上的投影以相对于所述分流道轴心线方向的夹角5°至15°的方向向所述分流道的近井口(11)端注入液体。

9.如权利要求1所述的液体注入设备，其特征在于，所述树状单主管结构的液体注入管(14)包括中心流道(15)、第一注液流道(16)、第二注液流道(17)、第三注液流道(18)、第四注液流道(19)；

所述第一注液流道(16)、第二注液流道(17)、第三注液流道(18)和第四注液流道(19)交错分布于中心流道(15)两侧；

所述中心流道(15)在靠近井口(11)的方向依次分布着第一注液流道(16)、第三注液流道(18)、第二注液流道(17)和第四注液流道(19)；

所述第一注液流道(16)与第二注液流道(17)位于中心流道(15)的同侧，所述第三注液流道(18)和第四注液流道(19)位于中心流道(15)的同侧。

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