CN108590606B - 一种可调节式恒流注水堵塞器 - Google Patents
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Abstract
一种可调节式恒流注水堵塞器。主要目的在于提供一种能够调节注水水嘴开度大小从而恒定控制注水流量的装置，能够解决现有恒流注水器存在的恒流范围小、水嘴难以更换和易堵塞等问题。其特征在于：该种可调节式恒流注水器包括打捞杆、密封圈、上盖、弹簧、锥阀杆、凸轮、堵塞器主体、动密封、主弹簧、阀芯、锥体、锥阀座、下盖以及滤网；阀芯可在堵塞器主体内因注入压力或地层压力的改变和弹簧弹力的作用下往复运动而达到平衡，最终可实现恒流注水；注入水经下盖流过滤网由锥阀座的底孔进入注水器再通过锥阀、阀芯注入地层。本发明主要是通过锥阀的井下可调从而改变进入堵塞器的流量以实现恒流注水，适用于分层注水采油。
Description
技术领域：
本发明涉及油气田开发领域中的一种井下工具，尤其是一种可调节式恒流注水堵塞器。
背景技术：
为进一步提高原油采收率，二次采油中的注水技术已成为油田开发的一种重要手段。目前为止，国内油田大都进入了高含水开发期，为增加注水体积，提高原油采收率，注水工作越来越受到重视。堵塞器是分层注水技术的重要部件，目前堵塞器主要是可换水嘴的通用型，根据注水量要求选定合适的水嘴，安装后投到井下坐于偏心配水器工作筒侧孔内。在理想状态下，注水量能够达到要求。现有堵塞器因井下条件恶劣，注入水中含有杂质、矿物质等易造成堵塞器堵塞而影响堵塞器正常工作。另一方面当工作条件变化时，例如：注水站经管络系统到达注水井的注水压力发生变化，复杂多变的地下油层注水层压力发生变化，这时流量就不再恒定。需要反复投捞来更换水嘴以达到预期的注水量，增加了成本，降低了石油开采率，因此提出一种可调节式恒流注水结构是非常有必要的。
发明内容：
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种可调节式恒流注水堵塞器，该种恒流注水堵塞器能够调节注水水嘴开度大小从而恒定控制注水流量的装置，能够解决现有恒流注水器存在的恒流范围小、水嘴难以更换、易堵塞等问题。
本发明的技术方案是：该种可调节式恒流注水堵塞器，包括打捞杆、上盖、上盖密封圈、弹簧、锥阀阀杆、凸轮、堵塞器主体、动密封、主弹簧、第一外密封圈、第二外密封圈、阀芯、锥体、下盖密封圈、锥阀座、下盖以及滤网，其独特之处在于：
打捞杆具有圆柱面、圆台、圆台底面以及开在杆体下部的内六角型空孔；上盖具有上圆柱面、圆槽、下圆柱面和内台阶面；锥阀阀杆的上段是正六棱柱杆，与内六角空孔配合，正六棱柱杆能在内六角空孔内上下滑动而周向固定即不能旋转；锥阀阀杆中段为圆柱形杆且开有一小段外螺纹，锥阀阀杆下部为圆柱形直杆，下段有一小段小圆柱形杆并开设有外螺纹；
凸轮为中空结构，即凸轮的中部是空心结构，由上平面、中心孔和外平面组成，可以使锥阀阀杆能穿过凸轮而不影响凸轮本身在注水器投劳卡定时产生的旋转，即使凸轮与阀杆各自的转动互不影响；
注水堵塞器主体具有上腔面、凸轮槽面、销孔、内螺纹、中间槽、下部动密封、过渡圆弧、出水口和下连接结构，内螺纹与锥阀阀杆中段的外螺纹配合能旋转，中间槽位于螺纹与动密封之间，用于使所述锥阀阀杆转动而向下位移时使螺纹不至于到达动密封处而破坏密封；下连接外表面有外螺纹，与下盖螺纹连接；
阀芯为具有通孔、上部凸台和下部槽面以及中部的出水孔的圆筒，阀芯与注水堵塞器主体间隙配合，通孔与锥阀阀杆间隙配合，使阀芯能上下移动且注入水能通过间隙流入注水器主体与阀芯形成的上腔；
锥体为中心开有圆柱形螺纹孔的圆锥体、锥面，螺纹孔与锥阀阀杆下段螺纹连接并能使锥体随阀杆上下移动；
锥阀座具有上平面、斜面、上台阶、下台阶和底面，其形状为外部带有2层台阶的圆筒，下部封闭状，其中心开有圆孔，上部全通其内边缘具有斜度，斜面可与锥体相配合控制进水量，下台阶在装配时被阀芯主体下端压住，用于固定所述锥阀座；
下盖具有台阶、内腔面和台阶面，内腔面上开有内螺纹；
打捞杆与上盖间隙配合，上盖和下盖均与堵塞器主体螺纹连接，凸轮通过销钉固定在堵塞器主体上起卡定作用，锥阀阀杆从中心穿过凸轮，锥阀阀杆的上部与打捞杆连接，锥阀阀杆的下部与锥体螺纹连接，阀芯安装在堵塞器主体下腔内并与其间隙配合，阀芯下端置于锥阀座上，锥阀座由堵塞器主体固定在下盖内，同时滤网安装在下盖进水口处。
本发明具有如下有益效果：应用本发明，注入水经下盖流过滤网由锥阀座的底孔进入注水器再通过锥阀、阀芯注入地层。由于阀芯可在注水堵塞器主体内因注入压力或地层压力的改变和弹簧弹力的作用下往复运动最终可达到平衡，可实现恒流注水。若注水流量改变或是地层压力发生变化时注入水的流量便不再恒定，此时便可通过测调仪旋转打捞杆从而调节锥阀的开度控制进入堵塞器的流量，实现可调恒流注水采用可调锥阀替代了以前的固定式水嘴，可使注水量恒定在一定范围内。本种堵塞器操作简单，节约成本，实现井下可调恒流注水，有效的提高了石油采收率。另外，本发明采用了在锥阀底座上开小孔与锥阀结构相配合，该结构使得注入水在经过锥阀座小孔时出现一次节流，再流经锥阀时从而达到二次节流，此二次节流方法可有效缓解堵塞器水嘴在井下经常堵塞的症状、冲蚀。
附图说明：
附图1是本发明的二维结构剖视图
附图2是本发明的三维结构剖视图
附图3是本发明的三维结构爆炸图
附图4是本发明的上盖三维结构零件图
附图5是本发明的上盖放倒三维结构视图
附图6是本发明的打捞头三维结构零件图
附图7是本发明的堵塞器主体三维结构零件图
附图8是本发明的堵塞器主体三维结构剖视图
附图9是本发明的主弹簧三维结构零件图
附图10是本发明的弹簧三维结构零件图
附图11是本发明的阀芯三维结构零件图
附图12是本发明的阀芯三维结构剖视图
附图13是本发明的下盖三维结构零件图
附图14是本发明的锥阀座三维结构零件图
附图15是本发明的锥阀座三维结构剖视图
附图16是本发明的锥阀阀杆三维结构零件图
附图17是本发明的锥体三维结构零件图
附图18是本发明的凸轮三维结构零件图
附图19是本发明的凸轮三维结构剖视图
图中1-打捞杆，2-上盖，3-上盖密封圈，4-弹簧，5-锥阀阀杆，6-凸轮，7-堵塞器主体，8-动密封，9-主弹簧，10-第一外密封圈，11-阀芯，12-锥体，13-第一外密封圈，14-下盖密封圈，15-锥阀座，16-下盖，17-滤网。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
一种可调节式恒流注水堵塞器，包括打捞杆 1、上盖 2、上盖密封圈 3、弹簧 4、锥阀阀杆 5、凸轮 6、堵塞器主体 7、动密封 8、主弹簧 9、外密封圈10，13、阀芯 11、锥体 12、下盖密封圈 14、锥阀座 15、下盖 16、滤网17，其特征在于：
打捞杆1由圆柱面 101、圆台 102、圆台底面103以及下部开的内六角型空孔104组成。
上盖2由上圆柱面 201、圆槽 202、下圆柱面204和内台阶面203组成。
锥阀阀杆5的上段是正六棱柱杆501，与内六角空孔104配合，并使杆能在空孔内上下滑动而周向固定即不能旋转；锥阀阀杆5中段为圆柱形杆502且开有一小段外螺纹，下部为圆柱形直杆，下段有一小段小圆柱形杆503并开设有外螺纹。
凸轮6为中空结构即凸轮的中部是空心结构，由上平面601、中心孔602和外平面603组成，可以使锥阀阀杆5能穿过凸轮而不影响凸轮本身在注水器投劳卡定时产生的旋转，即凸轮与阀杆各自的转动互不影响。
注水堵塞器主体7依次有上腔面 701、凸轮槽面 702、销孔 703、内螺纹704、中间槽 705、下部动密封 706、过渡圆弧 707、出水口708和下连接709结构，内螺纹704与锥阀阀杆5中段的外螺纹配合能旋转，中间槽705位于螺纹与动密封之间，主要作用则是在阀杆转动而向下位移时使螺纹不至于到达动密封处而破坏密封；下连接709外表面有外螺纹。
阀芯11为有通孔112、上部凸台111、下部槽面113结构，中部有出水孔114的圆筒，阀芯11与注水堵塞器主体7间隙配合，中心通孔112与锥阀阀杆的圆柱形杆502间隙配合，使阀芯能上下移动且注入水能通过间隙流入注水器主体与阀芯形成的上腔。
锥体12为中心开有圆柱形螺纹槽122的圆锥体、锥面121，螺纹槽122与锥阀阀杆上的小圆柱形杆503螺纹连接并能使锥体随阀杆上下移动。
锥阀座15由上平面152、斜面151、上台阶153、下台阶155和底面154结构组成，其状为外部带有2层台阶的圆筒，下部为封闭状其中心开有圆孔，上部全通其内边缘具有一定斜度，斜面151可与锥体121相配合控制进水量，下台阶155在装配时被阀芯主体下端压住，起固定锥阀座作用。
下盖16由台阶162、内腔面161和台阶面163组成。
打捞杆1与上盖2间隙配合，上盖2和下盖16均与堵塞器主体7螺纹连接，凸轮6通过销钉固定在堵塞器主体7上起卡定作用，锥阀阀杆5从中心穿过凸轮6上与打捞杆1连接，下与锥体12螺纹连接，阀芯11安装在堵塞器主体7下腔内并与其间隙配合，阀芯11下端置于锥阀座15上，锥阀座15由堵塞器主体7固定在下盖16内，同时滤网17安装在下盖16进水口处。
在打捞杆1的下部开有内六角型空孔104并与正六棱柱杆501相配合，打捞杆上的圆柱面101与上盖的圆柱面201间隙配合，圆台102与内台阶面203之间安置弹簧4，圆台底面103与上平面601相接触；上盖202处安置上盖密封圈3，下圆柱面204与堵塞器主体的上腔面701螺纹连接；堵塞器主体的凸轮槽面702与凸轮的外平面603平行安装且有间隙，使凸轮能转动，销孔703、中心孔602为销钉孔，用销钉将凸轮固定在堵塞器主体上，在两侧采用2颗销钉安装，销钉不穿过凸轮中心，内螺纹704处设有螺纹与锥阀阀杆中段的圆柱形杆502螺纹连接，在螺纹连接的下方，中间槽705处为光滑圆槽段，起过度作用，防止螺纹段下旋时破坏密封，下部动密封706处为动密封，在过渡圆弧707与阀芯的上部凸台111间安装主弹簧，下连接709与下盖的内腔面161螺纹连接；阀芯上的通孔112与锥阀阀杆间隙配合，使阀芯能以杆为轴上下滑动，同时注入水可通过间隙流入主弹簧腔内，下部槽面113与锥阀座上的上台阶153间隙配合，锥阀座上的上平面152表面与下部槽面113处台阶能限制阀芯的向下位移；下盖上的台阶162与锥阀座上的底面154接触，下台阶155被堵塞器主体的下端部压住使其固定在下盖内，锥阀座上的斜面151与锥体上的锥面121之间形成可调过流开口，锥体上的圆柱形螺纹槽122与小圆柱形杆503螺纹连接，使锥体能与阀杆一起旋转与上下移动；滤网17安置于下盖16的切口处。
注入水经下盖流过滤网由锥阀座的底孔进入注水器，再通过锥阀、阀芯、出水口注入地层。注入水流过锥阀座底孔与锥阀结构时由于存在二级节流，可以更有效的实现注入流量的恒定以及有效缓解堵塞器堵塞、冲蚀严重等问题；阀芯可在堵塞器主体内因注入压力、地层压力和弹簧弹力的共同作用下往复运动最终可达到平衡，可实现恒流注水，若注水流量突然改变或是地层压力发生变化时便会使注入水的流量不在恒定，此时可通过在井下旋转打捞杆从而带动锥阀阀杆运动调节锥阀的开度控制进入堵塞器的流量，再次使堵塞器的阀芯达到平衡，使注水流量稳定，实现可调恒流注水。
Claims (1)
1.一种可调节式恒流注水堵塞器，包括打捞杆(1)、上盖(2)、上盖密封圈(3)、弹簧(4)、锥阀阀杆(5)、凸轮(6)、堵塞器主体(7)、动密封(8)、主弹簧(9)、第一外密封圈(10)、第二外密封圈(13)、阀芯(11)、锥体(12)、下盖密封圈(14)、锥阀座(15)、下盖(16)以及滤网(17)，其特征在于：
打捞杆(1)具有圆柱面(101)、圆台(102)、圆台底面(103)以及开在杆体下部的内六角型空孔(104)；
上盖(2)具有上圆柱面(201)、圆槽(202)、下圆柱面(204)和内台阶面(203)；圆槽(202)处安置上盖密封圈(3)，
锥阀阀杆(5)的上段是正六棱柱杆(501)，与内六角空孔(104)配合，正六棱柱杆(501)能在内六角空孔(104)内上下滑动而周向固定即不能旋转；锥阀阀杆(5)中段为圆柱形杆(502)且开有一小段外螺纹，锥阀阀杆(5)下部为圆柱形直杆，下段有一小段小圆柱形杆(503)并开设有外螺纹；圆台(102)与内台阶面(203)之间安置弹簧(4)；
凸轮(6)为中空结构，即凸轮的中部是空心结构，由上平面(601)、中心孔(602)和外平面(603)组成，可以使锥阀阀杆(5)能穿过凸轮而不影响凸轮本身在注水器投劳卡定时产生的旋转，即使凸轮与阀杆各自的转动互不影响；圆台底面(103)与上平面(601)相接触；
注水堵塞器主体(7)具有上腔面(701)、凸轮槽面(702)、销孔(703)、内螺纹(704)、中间槽(705)、下部动密封(706)、过渡圆弧(707)、出水口(708)和下连接(709)结构，内螺纹(704)与锥阀阀杆(5)中段的外螺纹配合能旋转，中间槽(705)位于螺纹与动密封之间，为光滑圆槽段，起过渡作用，用于使所述锥阀阀杆转动而向下位移时使螺纹不至于到达动密封处而破坏密封；下连接(709)外表面有外螺纹，与下盖(16)螺纹连接；
下圆柱面(204)与上腔面(701)螺纹连接；凸轮槽面(702)与外平面(603)平行安装且有间隙，使凸轮能转动；
销孔(703)和中心孔(602)为销钉孔，用销钉将凸轮固定在堵塞器主体上，在两侧采用2颗销钉安装，销钉不穿过凸轮中心；
阀芯(11)为具有通孔(112)、上部凸台(111)和下部槽面(113)以及中部的出水孔(114)的圆筒，阀芯(11)与注水堵塞器主体(7)间隙配合，通孔(112)与锥阀阀杆(5)间隙配合，使阀芯能上下移动且注入水能通过间隙流入注水器主体与阀芯形成的上腔；过渡圆弧(707)与上部凸台(111)间安装主弹簧，通孔(112)与锥阀阀杆间隙配合，使阀芯能以锥阀阀杆为轴上下滑动，同时注入水可通过间隙流入主弹簧腔内；锥体(12)为中心开有圆柱形的螺纹孔(122)的圆锥体具有锥面(121)，螺纹孔(122)与锥阀阀杆下段(503)螺纹连接并能使锥体随阀杆上下移动；
锥阀座(15)具有上平面(152)、斜面(151)、上台阶(153)、下台阶(155)和底面(154)，其形状为外部带有2层台阶的圆筒，下部封闭状，其中心开有圆孔，上部全通其内边缘具有斜度，斜面(151)可与锥面(121)相配合控制进水量，下台阶(155)在装配时被阀芯主体下端压住，用于固定所述锥阀座；下部槽面(113)与上台阶(153)间隙配合，上平面(152)表面与下部槽面(113)处台阶能限制阀芯的向下位移；
下盖(16)具有台阶(162)、内腔面(161)和台阶面(163)，内腔面(161)上开有内螺纹；下连接(709)与内腔面(161)螺纹连接；台阶(162)与底面(154)接触，下台阶(155)被堵塞器主体的下端部压住使其固定在下盖内，斜面(151)与锥面(121)之间形成可调过流开口；
打捞杆(1)与上盖(2)间隙配合，上盖(2)和下盖(16)均与堵塞器主体(7)螺纹连接，凸轮(6)通过销钉固定在堵塞器主体(7)上起卡定作用，锥阀阀杆(5)从中心穿过凸轮(6)，锥阀阀杆(5)的上部与打捞杆(1)连接，锥阀阀杆(5)的下部与锥体(12)螺纹连接，阀芯(11)安装在堵塞器主体(7)下腔内并与其间隙配合，阀芯(11)下端置于锥阀座(15)上，锥阀座(15)由堵塞器主体(7)固定在下盖(16)内，同时滤网(17)安装在下盖(16)进水口处。
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