CN109252835B - 射流恒流堵塞器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田采油技术领域中的射流恒流堵塞器，包括壳体和设置在壳体上的流量调节组件，壳体上设有进液口和出液口，流量调节组件包括阀座、阀芯和设置在阀座与阀芯之间的流量控制口，所述进液口位于阀芯的远离出液口的一侧，阀芯的远离出液口一端的端面是与出液口沿壳体轴向相向设置的封闭端面，壳体上于进液口处设有用于形成朝向所述封闭端面的冲击水流的冲击水嘴，壳体与阀芯之间设有用于连通所述流量控制口与所述进液口的通流间隔。相比于现有技术，阀芯同时受到流体静压力和流体冲击力的作用，阀芯受到的作用力更大，堵塞器的流量调节更加灵敏。
Description
技术领域
本发明涉及油田采油领域中用在偏心配水器上的堵塞器，尤其是射流恒流堵塞器。
背景技术
油井进入后期开采中需要进行注水作业，为了提高采收率，采用注水井分层注水提高油层压力。注水井普遍采用偏心配水器，注水量是通过偏心配水器中的堵塞器来控制；常用的堵塞器有三种，分别是常规堵塞器、恒流堵塞器和可调堵塞器。常规堵塞器是通过堵塞器内的水嘴来控制的，由投捞器将座设在配水器的偏孔内的堵塞器捞出，更换合适的水嘴后，重新投入配水器的偏孔内，达到分层注水的目的。由于地层的各层段之间存在非均质性，要达到各层段均匀配注的目的必须频繁调试水嘴的嘴径，导致测试和投捞工作量极大。可调堵塞器的注水量可以调节，但是注水量容易受到注入压力波动和地层压力波动的影响，注水量较不稳定。
公开号为CN1648407A、公开日为2005.08.03的中国发明专利申请公开了一种分层注水恒流堵塞器，包括由支撑座形成的堵塞器壳体，堵塞器壳体中设有流量调节组件，流量调节组件包括固定设置在堵塞器壳体上的阀座和导向装配在阀座中的阀芯，阀芯上设有轴肩，阀座上设有用与阀芯上的轴肩配合以形成流量控制口的内台阶，阀芯的上端连接有恒力弹簧，阀座侧壁上于流量控制口的下侧设有进液口，流量控制口的靠近进液口的一侧与进液口连通。当进、出液口之间的压差增大时，阀芯在流体静压力的作用下，克服恒力弹簧的阻力上移，减小流量控制口的通流面积；当进、出液口之间的压差减小时，阀芯受到的流体静压力减小，阀芯在恒力弹簧的作用下下移，增大流量控制口的通流面积，实现配水器对地层各层段的恒流注水。
但是，现有流量控制组件中的阀芯的动作仅依靠阀座中的流体的静压力的变化来调节，阀芯受到的作用力较小，导致堵塞器的流量调节不够灵敏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种射流恒流堵塞器，用以解决现有的恒流堵塞器存在的阀芯受到的作用力较小，堵塞器流量调节不够灵敏的问题。
为实现上述目的，本发明的射流恒流堵塞器的技术方案是：射流恒流堵塞器包括壳体和设置在壳体上的流量调节组件，壳体上设有进液口和出液口，流量调节组件包括阀座、阀芯和设置在阀座与阀芯之间的流量控制口，所述进液口位于阀芯的远离出液口的一侧，阀芯的远离出液口一端的端面是与出液口沿壳体轴向相向设置的封闭端面，壳体上于进液口处设有用于形成朝向所述封闭端面的冲击水流的冲击水嘴，壳体与阀芯之间设有用于连通所述流量控制口与所述进液口的通流间隔。
所述封闭端面上设有供冲击水流冲击的凹槽。
所述凹槽为内凹的弧面形凹槽。
所述冲击水嘴具有供流体通过的水嘴中心孔，水嘴中心孔的靠近所述封闭端面的孔壁上设有直径与封闭端面上的凹槽相对应的扩口槽，扩口槽的深度小于水嘴中心孔总长的三分之一。
所述扩口槽的深度为水嘴中心孔总长的五分之一至四分之一。
所述流量调节组件包括在壳体上与出液口相对设置的阀套，阀套具有阀套中心孔，阀套中心孔的孔壁上设有与壳体上的出液口相向设置的阀套侧孔，阀芯的上端插入阀套并用于在阀芯移动过程中对阀套侧孔进行遮挡，阀套侧孔形成所述的流量控制口。
所述弹簧套装在阀芯上，阀座内壁和阀芯外壁上分别设有用于对弹簧的上、下端进行挡止的内、外挡止台，外挡止台上设有用于连通内、外挡止台之间的环形间隔与进液口的内流通结构。
所述外挡止台上设有两个以上环绕阀芯轴线设置的挡止台通孔，所述内流通结构由挡止台通孔形成。
所述阀芯的侧壁上于外挡止台的下侧设有径向通孔，阀芯的顶面上设有沿阀芯轴向向下延伸至与径向通孔连通的阀芯中心孔。
本发明的有益效果是：将射流恒流堵塞器安装到配水器中，从冲击水嘴流入的流体对阀芯进行冲击；当进、出液口的压差增大时，阀芯在流体静压力和流体冲击力的作用下上移，减小流量控制口的通流面积，减小配水器的注水量；当进、出液口的压差减小时，冲击水嘴的流量也减小，流体对阀芯的冲击力减小，阀芯在弹簧力的作用下下移，增大流量控制口的通流面积，实现恒量注水。相比于现有技术，阀芯同时受到流体静压力和流体冲击力的作用，阀芯受到的作用力更大，堵塞器的流量调节更加灵敏。
附图说明
图1为本发明的射流恒流堵塞器的具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的射流恒流堵塞器的具体实施例，如图1所示，包括壳体6和分别设置在壳体上、下端的上端盖2和流量调节组件，流量调节组件的下端设有下端盖7，下端盖7上设有进液口，流量调节组件与下端盖7之间设有用以形成朝向流量调节组件的冲击水流的冲击水嘴13。
下端盖7上设有用于对流体进行过滤的滤网；上端盖2上导向装配有打捞杆1，打捞杆1上套装有打捞杆弹簧3，打捞杆1的末端连接的凸轮5，凸轮5安装在凸轮轴4上。
流量控制组件包括阀座10、阀套8和导向穿装在阀座10中的阀芯11，壳体6的下端设有供流量调节组件安装的控制组件安装槽，阀套8嵌装在控制组件安装槽中，阀座10螺纹安装在控制组件安装槽的下槽口处，阀座10的上端面顶压在阀套8的底面上，阀套8的位置固定。
壳体6的侧壁上与阀套8相对应的位置上设有壳体流出口，阀套8具有阀套中心孔，阀套中心孔的孔壁上设有与壳体流出口相对应的阀套侧孔，阀芯11的上端插入阀套8并用于在阀芯11上下移动时对阀套侧孔进行遮挡。
阀芯11的下端面为与冲击水嘴13相向设置的封闭端面，封闭端面可被冲击水流冲击，阀芯11的下端面上设有内凹的弧形凹槽。下端盖7的顶面上设有供冲击水嘴13安装的水嘴安装槽，冲击水嘴13嵌装到水嘴安装槽中，冲击水嘴13顶压在阀座10的底面上，冲击水嘴13的位置固定。
冲击水嘴13具有供流体通过的水嘴中心孔，水嘴中心孔的靠近阀芯11的孔壁上设有直径与阀芯下端面上的弧形凹槽相对应的扩口槽，环形扩口槽的深度为水嘴中心孔总长的五分之一至四分之一。
阀芯11上套装有弹簧12，阀座10的内侧壁上和阀芯11的外壁上分别设有用于对弹簧12的上、下端进行挡止的内、外挡止台，外挡止台9上设有两个以上环绕阀芯轴线设置的挡止台通孔17，内、外挡止台之间的环形间隔通过挡止台通孔17与进液口流通。
阀芯11的侧壁上于外挡止台9的下方设有沿阀芯径向延伸的径向通孔，阀芯11的顶面上设有沿阀芯11轴向向下延伸至与所述径向通孔相贯通的阀芯中心孔；阀芯11的于外挡止台9下侧的下阀芯部分与阀座10内壁间隔，阀套8上的阀套侧孔通过阀芯中心孔、径向通孔、阀芯11与阀座10内壁之间的间隔而与进液口连通。
壳体6的外壁上于壳体流出口的上方设有上密封件15，阀座10上于壳体流出口的下方设有下密封圈16。
使用时，射流恒流堵塞器由投捞器主爪下方的压送头携带下入井下，并被投放到目的层的配水器的偏心孔中，以壳体6上的凸轮5进行定位；上密封圈15和下密封圈16将油管与地层之间的通道密封。
流体从下端盖流入，滤网14对流体进行过滤，流体经喷水嘴13喷射在阀芯11的下端面上，阀芯11克服弹簧12向上移动，弹簧12被压缩，阀芯11对阀套8上的阀套侧孔进行遮挡，改变阀套侧孔的通流面积，阀套侧孔形成流量控制口，调节配水器的注水量。
当地层吸水能力好时，进、出液口之间的压差较大，冲击水嘴13的过流量大，施加在阀芯11上的射流力大，迫使阀芯11压缩弹簧12，阀芯11上移，阀套侧孔的通流面积减小，配水器的注水量减小。
当阀套侧孔的通流面积过小时，必然造成冲击水嘴13的过流量减小，阀芯11受到的射流力减小，阀芯11在弹簧12的弹性力的作用下下移，阀芯侧孔的通流面积又增大，使得冲击水嘴13的射流力与阀芯侧孔的通流面积达到平衡状态。
堵塞器的恒定水量由冲击水嘴13的孔径和弹簧12的弹力控制，即冲击水嘴13的孔径和弹簧12的弹力越大，堵塞器的恒定水量越大；冲击水嘴13的孔径和弹簧12的弹力越小，则堵塞器的恒定水量越小。
可有效的确保地层平稳注水，大幅度地减少堵塞器的投捞工作，提高测试工效，降低注水成本，结构简单，制造成本较低；阀芯11同时受流体静压力和流体冲击力的作用，阀芯11受到的作用力较大，堵塞器的流量调节更加灵敏。
在其他实施例中，也可以将现有堵塞器中的阀芯的下端面设置成完整的平面，将进液口设置在与阀芯的下端面相对的位置上，阀口的靠近进液口的一侧与进液口连通，进液口处设置冲击水嘴；使用时冲击水嘴对阀芯进行冲击，阀芯在流体静压力、流体冲击力和弹簧力的综合作用下移动，调节阀口的大小，实现对堵塞器流量的调节。
在其他实施例中，阀套也可以与壳体一体设置。
Claims (9)
1.射流恒流堵塞器，包括壳体和设置在壳体上的流量调节组件，壳体上设有进液口和出液口，流量调节组件包括阀座、阀芯和设置在阀座与阀芯之间的流量控制口，其特征在于：所述进液口位于阀芯的远离出液口的一侧，阀芯的远离出液口一端的端面是与出液口沿壳体轴向相向设置的封闭端面，壳体上于进液口处设有用于形成朝向所述封闭端面的冲击水流的冲击水嘴，壳体与阀芯之间设有用于连通所述流量控制口与所述进液口的通流间隔。
2.根据权利要求1所述的射流恒流堵塞器，其特征在于：所述封闭端面上设有供冲击水流冲击的凹槽。
3.根据权利要求2所述的射流恒流堵塞器，其特征在于：所述凹槽为内凹的弧面形凹槽。
4.根据权利要求2或3所述的射流恒流堵塞器，其特征在于：所述冲击水嘴具有供流体通过的水嘴中心孔，水嘴中心孔的靠近所述封闭端面的孔壁上设有直径与封闭端面上的凹槽相对应的扩口槽，扩口槽的深度小于水嘴中心孔总长的三分之一。
5.根据权利要求4所述的射流恒流堵塞器，其特征在于：所述扩口槽的深度为水嘴中心孔总长的五分之一至四分之一。
6.根据权利要求2或3所述的射流恒流堵塞器，其特征在于：所述流量调节组件包括在壳体上与出液口相对设置的阀套，阀套具有阀套中心孔，阀套中心孔的孔壁上设有与壳体上的出液口相向设置的阀套侧孔，阀芯的上端插入阀套并用于在阀芯移动过程中对阀套侧孔进行遮挡，阀套侧孔形成所述的流量控制口。
7.根据权利要求6所述的射流恒流堵塞器，其特征在于：所述阀芯上套装有弹簧，阀座内壁和阀芯外壁上分别设有用于对弹簧的上、下端进行挡止的内、外挡止台，外挡止台上设有用于连通内、外挡止台之间的环形间隔与进液口的内流通结构。
8.根据权利要求7所述的射流恒流堵塞器，其特征在于：所述外挡止台上设有两个以上环绕阀芯轴线设置的挡止台通孔，所述内流通结构由挡止台通孔形成。
9.根据权利要求7所述的射流恒流堵塞器，其特征在于：所述阀芯的侧壁上于外挡止台的下侧设有径向通孔，阀芯的顶面上设有沿阀芯轴向向下延伸至与径向通孔连通的阀芯中心孔。
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