CN110107266A - 一种双闭双开堵塞器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田分层注水工具领域一种双闭双开堵塞器，包括上丝壳内浮动密封设置的上嘴套，上嘴套上端设有限位台阶，上嘴套下端抵靠有复位弹簧，上嘴套内设有上嘴芯，上嘴芯与上嘴套的周向滑动间隙配合，上嘴芯周向设有径向出水口，上嘴套与上嘴芯配合的上侧周向配合设有密封锥面，上嘴芯上部连接有上丝轴，上丝轴轴向滑动插接于主驱轴外周，上丝轴外周与上丝壳螺纹传动连接；主驱轴部的下丝壳内固定设有下嘴套，下嘴套内周配合设有下嘴芯，下嘴芯周向设有径向出水口，下嘴芯上部跟转连接有下丝轴，下丝轴经下驱套与主驱轴跟转连接，下丝轴外周与下丝壳螺纹传动连接，下嘴套下部内周设有配合锥面，下嘴套下侧设有与配合锥面配合抵靠的锥阀组件。

Description

一种双闭双开堵塞器

技术领域

本发明涉及油田分层注水工具领域，特别涉及一种用于封隔配水器，并且可两层同步测调配水的双闭双开堵塞器。

背景技术

国内其他油田新开发的偏心集成封隔配水器，其堵塞器有两种方式：①集成堵塞 器，封隔器座封时先置两个死嘴，捞起后内置两个水嘴，水嘴的大小是固定的，调整时需从 井下捞出，再投入，工作量大；测试调配时采用存储式流量计，数据需到地面回放，根据测试 情况两层堵塞器需多次投、捞，随着分层级数的增加，延长了测调周期，增加了生产成本及 劳动强度。两个单层可调堵塞器，封隔器座封时先分别投入两个安置死嘴的普通堵塞器， 捞起后再投入两个单层可调堵塞器，若可调堵塞器有关闭功能，可减少一次投捞，降低生产 成本；测调仪分别对接单层可调堵塞器，进行测试调节，由于不在同一时间测调两层，降低 了测试精度和效率。

单层可调堵塞器，如专利号ZL201220148606专利说明书中，公开了一种高精电动可调水嘴，其目的是延长水嘴使用寿命，提高测试精度。有如专利号为2015200796938的专利说明书中，公开了一种智能可调防返吐死嘴堵塞器，利用阀芯与阀套的配合间隙控制流量，阀球与阀套结合实现关闭；两种可调水嘴仅从自身的使用性能方面进行改进，均未从整体工艺角度进行改进，提高性能，降低应用成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种双层配注的堵塞器，两层水嘴可同时关闭，同时开启，同时关闭时完成封隔器座封和管柱试压，减少投捞死嘴工作量，适应不同地层、不同配注量的需要并可提高了测试效率，降低嘴损，提高了注水效率。

本发明的目的是这样实现的，一种双闭双开堵塞器，包括打捞组件，所述打捞组件下部固定连接有主驱轴，所述主驱轴中部外周环空设有上丝壳，所述上丝壳下部依次连接有中外壳和下丝壳，所述下丝壳下端连接有下压帽，所述中外壳周向设有上进水口，上丝壳周向设有上出水口，所述下丝壳周向设有下出水口，所述下压帽周向设有下进水口，其特征在于，所述上出水口下侧的上丝壳内滑动密封设有上嘴套，所述上嘴套上端设有防碰垫，上嘴套下端抵靠有弹簧，所述上嘴套内设有上嘴芯，所述上嘴芯与上嘴套的周向滑动间隙配合，所述上嘴芯周向设有径向出水口，所述上嘴套与上嘴芯配合的上侧周向配合设有密封锥面，所述上嘴芯上部连接有上丝轴，所述上丝轴轴向滑动插接于主驱轴外周，上丝轴外周与上丝壳螺纹传动连接；所述下出水口下侧的下丝壳内固定设有下嘴套，所述下嘴套内周轴向配合设有下嘴芯，所述下嘴芯周向设有径向出水口，所述下嘴芯上部跟转连接有下丝轴，所述下丝轴经下驱套与主驱轴跟转连接，所述下丝轴外周与下丝壳螺纹传动连接，所述下嘴套下部内周设有开关下嘴芯下部通道的配合锥面，下嘴套下侧设有与配合锥面配合抵靠的阀组件。

本发明的双闭双开堵塞器中，上层的水嘴结构采用浮动式嘴套，利用弹簧和压差力将两锥面阀口紧密结合，消除了螺纹自锁时回退间隙，密封效果好，嘴芯与嘴套的配合部位采用间隙配合，并在配合部位的上侧设有相互配合密封锥面，实现上嘴芯与上嘴套的配合密封，以防止嘴芯与嘴套的配合部位漏失，当嘴芯上移，密封锥面打开时，通过嘴芯上移量控制配注量的大小，下层水嘴结构，采用固定的下嘴套，与嘴芯配合，通过主驱轴的转动，带动下嘴芯的轴向移动，当下嘴芯向下运动，顶开阀组件下移，打开锥面阀口的通道时，下层水嘴的出水通道打开，随着下移量增加，出水流量先小后大，再由大至小，直至嘴芯的径向出水口完合对应嘴套内壁被嘴套关闭。因此，本发明的双闭双开堵塞器，通过主驱轴的转动，可以同时控制上层水嘴和下层水嘴的同时关闭或开启，实现两层水嘴的双闭双开堵塞或注水功能，两层互不干涉，同时关闭时，完成封隔器座封和管柱试压，减少投捞死嘴工作量，上下两层水嘴采用相向运动同时调节，适应不同地层、不同配注量的需要，提高了测试效率，降低嘴损，提高了注水效率。

为便于上下层水嘴的不同配水要求，所述下丝壳内传动螺纹的旋向与上丝壳内传动螺纹的旋向相同或相反，所述上嘴芯和下嘴芯上的瓶形出水口的方向相同或相反。

为便于上丝轴的限位安装，所述上丝轴上部内周与主驱轴通过可轴向滑动的花键跟转连接，所述上丝轴下部内周与上嘴芯外周螺纹连接并通过径向销加固，所述上出水口上侧设有与上丝壳固定的上限位套，上限位套上侧设有限位弹簧，所述上丝轴外螺纹段的下侧设有与限位弹簧抵靠的台阶，所述上丝壳与上丝轴螺纹传动部位的上、下侧设有上内密封结构。

为便于下丝轴的限位安装，所述下驱套固定套接于主驱轴下部外周，下驱套的下部内周经轴向键导向连接下丝轴，所述下丝轴下部外周与下丝壳螺纹传动连接，所述下出水口上侧设有与下丝壳固定的下限位套，下限位套与下丝壳之间设有限位弹簧，所述下驱套与上进水口下侧的中外壳之间设有密封结构。

为便于上嘴芯上侧的密封连接，所述上内密封结构包括上丝壳与上隔套之间动密封配合结构，所述上隔套上部内侧与主驱轴动密封配合，上隔套下部与主驱轴之间设有环空，所述上丝轴上部配合伸入上隔套内，所述上隔套外侧与上丝壳和打捞组件的连接部位也设有密封部件。

为进一步适应不同地层、不同配注量的需要，降低嘴损，提高调节效率，所述上嘴芯和下嘴芯的径向出水口沿中心轴周向布置1～4个，所述径向出水口的形状为上小下大或上大下小的瓶形，所述下嘴芯的下端设有进液口。

为便于下嘴芯与下嘴套的配合开启，本发明阀组件的一种优选方式为：所述阀组件包括下压帽内设置的锥阀，所述锥阀的上端外周设有与下嘴套下端的配合锥面密封配合的抵靠锥面，所述锥阀下部外周抵靠套设有锥套，所述锥套下端与下压帽之间设有轴向压紧的弹簧，所述锥阀与锥套周向设有与下压帽下部的进水通道连通的通道。本结构中，锥阀与嘴套底部的锥面阀口密封配合，并通过锥套下侧弹簧的抵靠，以关闭下部进水与下嘴芯内的通道；当下嘴套向下移动，并顶推锥阀轴向下移时，锥面阀口的通道打开，下层进水从下嘴芯下部的缺口进入下嘴芯内，并通过径向出水口注入地层，下嘴芯位移量的大小，可以控制下嘴芯的径出水口打开的大小，以控制注入流量。

本发明的阀组件的一种优选方式为：所述阀组件包括与下嘴套下端的配合锥面抵靠的球阀，所述球阀下部设有抵靠有球托，所述球托与下压帽之间设有轴向压紧的弹簧，所述球阀及球托与下压帽配合的周向设有与下部的进水通道连通的通道。本结构中，通过球阀与锥面阀口的密封配合，以关闭下层水嘴，当下嘴芯轴向下移顶开球阀时，下嘴芯的进水通道打开。

为便于打捞头与打捞组件工作时的可靠连接，所述打捞组件包括打捞头，所述打捞头外周套设的连接套，所述打捞头与连接套配合套接的周向设有环槽，所述连接套径向设有伸入环槽的防脱销，所述连接套下部连接有外连套，所述外连套与下丝壳螺纹密封连接。在连接套与打捞头间设置的防脱销，水嘴调配时，打捞头旋转运动不限制，只增加了轴向移动的拉力，一是避免凸轮在释放状态下入井，二是避免测调仪上提时将堵塞器带出形成的仪器卡事故。

附图说明

图1为本发明的双闭双开堵塞器一种实施例的结构示意图。

图2为上嘴芯的结构示意图。

图3为实施例1和实施例2中下嘴芯的结构示意图。

图4为实施例2中的双闭双开堵塞器的阀组件结构示意图

图5实施例3中下嘴芯的结构示意图

1 打捞头；2防脱销；3连接套；4弹簧；5内限位套；6外连套；7主驱轴；8凸轮；9转销；10上隔套；11弹簧；12上丝轴；13上丝壳；13-1限位台阶；14限位弹簧；15径向销；16上嘴芯；16-1径向出水口；16-2密封抵靠锥面；16-3径向出水口；17上嘴套；18复位弹簧；19密封圈；20中外壳；20-1上进水口；21下驱套；22弹簧；23下丝轴；24下丝壳；25弹簧；26下嘴芯；26-1径向出水口；26-2缺口；27下嘴套；28下压帽；28-1下进水口；29弹簧；30锥套；31锥阀；32下出水口；33下进水口；34复位弹簧；35上出水口；36、37、38密封圈；39阀托；40阀球。

具体实施方式

实施例1

如图1—图3所示为本实施例的一种双闭双开堵塞器，包括打捞组件，打捞组件下部滑动连接有主驱轴7，主驱轴7中部外周环空设有上丝壳13，上丝壳13下部依次连接有中外壳20和下丝壳24，下丝壳24下端连接有下压帽28，中外壳20周向设有上进水口20-1，上丝壳13周向设有上出水口35，下丝壳24周向设有下出水口32，下压帽28周向设有下进水口28-1，上出水口35下侧的上丝壳13内滑动密封设有上嘴套17，上嘴套17上端设有限位台阶13-1用于限位上嘴套17的移动位置，上嘴套17下端抵靠有复位弹簧34，上嘴套17内设有上嘴芯16，上嘴芯16与上嘴套17的周向间隙配合，上嘴芯16周向设有径向出水口16-1，上嘴套17与上嘴芯16配合的上侧周向配合设有密封锥面16-2，通过该密封锥面的配合抵靠，关闭上层水嘴的出水通道，上嘴芯16上部连接有上丝轴12，上丝轴12轴向滑动插接于主驱轴7外周，上丝轴12外周与上丝壳13螺纹传动连接；下出水口32下侧的下丝壳24内固定设有下嘴套27，下嘴套27内周轴向配合设有下嘴芯27，下嘴芯27周向设有径向出水口26-1，下嘴芯26上部固定连接有下丝轴23，下丝轴23经下驱套21与主驱轴7跟转连接，下丝轴23外周与下丝壳24螺纹传动连接，下丝壳24内传动螺纹的旋向与上丝壳13内传动螺纹的旋向相反，下嘴套27下部内周设有锥面阀口，锥面阀口下侧配合设有锥阀组件，锥阀组件通过下嘴芯顶推开启，下嘴芯下端周向设有便于水流进入下嘴芯内的缺口26-2。适应不同地层、不同配注量的需要，本发明中的上嘴芯16和下嘴芯26的径向出水口沿中心轴周向布置1～4个，径向出水口的形状为上小下大的瓶形。

本发明的打捞组件包括打捞头1，打捞头1外周套设的连接套3，打捞头1与连接套3配合套接的周向设有环槽，连接套3径向设有伸入环槽的防脱销2，连接套3下部与打捞头1之间设有环空，打捞头1与连接套3之间的环空内设有弹簧4，连接套3下部内周螺纹连接有外连套6，外连套6下部外周与上丝壳13螺纹密封连接；连接套3与外连套6连接处的内周设有内限位套5，打捞头1下侧的主驱轴7上通过转销9连接有凸轮8。本发明中，在连接套3与打捞头1间设置的防脱销2，水嘴调配时，打捞头1旋转运动不限制，只增加了轴向移动的拉力，一是避免凸轮8在释放状态下入井，二是避免测调仪上提时将堵塞器带出形成的仪器卡事故。

为便于上丝轴12的限位安装，上丝轴12上部内周与主驱轴7通过可轴向滑动的键跟转连接，上丝轴12下部内周与上嘴芯16外周螺纹连接并通过径向销15加固，上出水口35上侧设有与上丝壳13固定的上限位套，上限位套上侧设有用于限位弹簧14，上丝轴12外螺纹段的下侧设有与限位弹簧14抵靠的台阶，上丝壳13与上丝轴12螺纹传动部位的上侧设有上密封结构。该上密封结构包括上丝壳13与主驱轴7上侧的环空内设置上隔套10，上隔套10上部内侧与主驱轴7动配合并设有密封圈38实现滑动密封，上隔套10下部与主驱轴7之间设有环空，上丝轴12上部配合伸入上隔套10内，上隔套10外侧与上丝壳13之间还设有密封圈36和密封圈37，实现上丝轴内外侧的密封连接。

为便于下丝轴的限位安装，下驱套21固定套接于主驱轴7下部外周，下驱套21的下部内周经轴向键导向连接下丝轴23，下丝轴23下部外周与下丝壳24螺纹传动连接，下出水口32上侧设有与下丝壳24固定的下限位套，下限位套与下丝壳24之间设有限位弹簧25，下驱套21与上进水口33下侧的中外壳之间设有下密封结构。

本实施例的阀组件包括下压帽28内设置的锥阀31，锥阀31的上端外周设有与下嘴套27下端的配合锥面密封配合的抵靠锥面，锥阀31下部外周抵靠套设有锥套30，锥套30下端与下压帽28之间设有轴向压紧的弹簧29，锥阀31与锥套30周向设有与下压帽28内的下部的进水通道连通的通道。

本发明的双闭双开堵塞器的工作原理为：上嘴芯16全旋入上嘴套17、下嘴芯26全旋出下嘴套27时即为两层水嘴同时密封关闭状态；开启及水量调节：旋转打捞头1给主驱轴7旋转力，带动上丝轴12转动，通过下驱套21带动下丝轴23转动；当主驱轴7逆(或顺)时转动时：上嘴芯16向上移动旋出嘴套17，上嘴芯的密封抵靠锥面16-2与上嘴套17的配合部位脱开，嘴套17在弹簧推动下复位抵靠在上丝壳13的限位台阶处13-1，上嘴芯16的径向出水口16-1被逐渐开大，注入量增大；下嘴芯26向下移动旋入下嘴套27内，顶开锥阀31，径向出水口26-1被逐渐关小，注入量减小。②当主驱轴6顺（或逆）时转动时：上嘴芯16的径向出水口16-1由大、变小、密封关闭，下嘴芯26径向出水口26-1由小、变大、密封关闭。因此，上述结构中，上层水嘴设计了开大、关小和关闭的功能，；下层水嘴设计了开大、关小和关闭的功能，并可以实现同开同关功能，两层配水或堵塞互不影响，两层可调水嘴同时关闭，一趟工序即完成封隔器座封和管柱试压，减少投捞死嘴工作量；上、下嘴芯采用两种不同的驱动结构，解决了主驱轴串动与密封问题，保证了单轴驱动的可靠性，降低了加工难度。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于下嘴套27下部的阀组件结构不同，如图4所示，其阀组件包括与下嘴套27下端的配合锥面抵靠的球阀40，球阀40下部设有抵靠有球托39，球托39与下压帽28之间设有轴向压紧的弹簧29，球阀40及球托39与下压帽28配合的周向设有与下部的进水通道连通的通道。本结构中，通过球阀40与下嘴套27锥面阀口的密封配合，以关闭下层水嘴，当下嘴芯轴向下移顶开球阀时，下嘴芯的进水通道打开。

实施例3

如图1、图5所示为本实施例的一种双闭双开堵塞器，去除弹簧29、锥套30、锥阀31部件；下嘴套采用上嘴套相同的结构；上嘴芯16和下嘴芯26同时设置为全开状态，并且上嘴芯的瓶形出水口方向为瓶口向上，下嘴芯的瓶形出水口方向为瓶口向下，下丝壳24内传动螺纹的旋向与上丝壳13内传动螺纹的旋向相同；主驱轴7旋转时驱动上嘴芯16和下嘴芯26同时向下运行，由于出水口16-3与26-1方向相反，出水口16-3缓慢关小，出水口26-1快速关小，实现了两层水量同步控制，完全旋合时两层同时关闭。

上丝壳13、下丝壳24传动螺纹的旋向与不同出水口方向的上嘴芯16、下嘴芯26可以有多种组合，不限于上述各实施例的组合方案。

采用本发明的上述双闭双开堵塞器进行施工时，将双闭双开堵塞器投入偏心细分封隔配水器体内，随管柱下入井中，从井口加压即完成封隔器座封及管柱试压；测调仪从井口下入与双闭双开堵塞器的打捞头1对接后，给测调仪指令解除双闭状态即开始分层注水；上传的流量数据为上、下层的实际注入量，若与地质设计配注量不符，调节两层注入量直到合格为止。

Claims (9)

1.一种双闭双开堵塞器，包括打捞组件，所述打捞组件下部固定连接有主驱轴，所述主驱轴中部外周环空设有上丝壳，所述上丝壳下部依次连接有中外壳和下丝壳，所述下丝壳下端连接有下压帽，所述中外壳周向设有上进水口，上丝壳周向设有上出水口，所述下丝壳周向设有下出水口，所述下压帽周向设有下进水口，其特征在于，所述上出水口下侧的上丝壳内滑动密封设有上嘴套，所述上嘴套上端设有防碰垫，上嘴套下端抵靠有弹簧，所述上嘴套内设有上嘴芯，所述上嘴芯与上嘴套的周向滑动间隙配合，所述上嘴芯周向设有径向出水口，所述上嘴套与上嘴芯配合的上侧周向配合设有密封锥面，所述上嘴芯上部连接有上丝轴，所述上丝轴轴向滑动插接于主驱轴外周，上丝轴外周与上丝壳螺纹传动连接；所述下出水口下侧的下丝壳内固定设有下嘴套，所述下嘴套内周轴向配合设有下嘴芯，所述下嘴芯周向设有径向出水口，所述下嘴芯上部跟转连接有下丝轴，所述下丝轴经下驱套与主驱轴跟转连接，所述下丝轴外周与下丝壳螺纹传动连接，所述下嘴套下部内周设有开关下嘴芯下部通道的配合锥面，下嘴套下侧设有与配合锥面配合抵靠的阀组件。

2.根据权利要求1所述的双闭双开堵塞器，其特征在于，所述下丝壳内传动螺纹的旋向与上丝壳内传动螺纹的旋向相同或相反，所述上嘴芯和下嘴芯上的径向出水口为瓶形出水口，并且上嘴芯和下嘴芯的瓶形出水口的设置方向相同或相反。

3.根据权利要求1所述的双闭双开堵塞器，其特征在于，所述上丝轴上部内周与主驱轴通过可轴向滑动的花键跟转连接，所述上丝轴下部内周与上嘴芯外周螺纹连接并通过径向销加固，所述上出水口上侧设有与上丝壳固定的上限位套，上限位套上侧设有限位弹簧，所述上丝轴外螺纹段的下侧设有与限位弹簧抵靠的台阶，所述上丝壳与上丝轴螺纹传动部位的上、下侧设有上内密封结构。

4.根据权利要求1所述的双闭双开堵塞器，其特征在于，所述下驱套固定套接于主驱轴下部外周，下驱套的下部内周经轴向键导向连接下丝轴，所述下丝轴下部外周与下丝壳螺纹传动连接，所述下出水口上侧设有与下丝壳固定的下限位套，下限位套与下丝壳之间设有限位弹簧，所述下驱套与上进水口下侧的中外壳之间设有密封结构。

5.根据权利要求3所述的双闭双开堵塞器，其特征在于，所述上内密封结构包括上丝壳与上隔套之间动密封配合结构，所述上隔套上部内侧与主驱轴动密封配合，上隔套下部与主驱轴之间设有环空，所述上丝轴上部配合伸入上隔套内，所述上隔套外侧与上丝壳和打捞组件的连接部位也设有密封部件。

6.根据权利要求1所述的双闭双开堵塞器，其特征在于，所述上嘴芯和下嘴芯的径向出水口沿中心轴周向布置1～4个，所述径向出水口的形状为上小下大或上大下小的瓶形，所述下嘴芯的下端设有进液口。

7.根据权利要求1所述的双闭双开堵塞器，其特征在于，所述阀组件包括下压帽内设置的锥阀，所述锥阀的上端外周设有与下嘴套下端的配合锥面密封配合的抵靠锥面，所述锥阀下部外周抵靠套设有锥套，所述锥套下端与下压帽之间设有轴向压紧的弹簧，所述锥阀与锥套周向设有与下压帽内的下部的进水通道连通的通道。

8.根据权利要求1所述的双闭双开堵塞器，其特征在于，所述阀组件包括与下嘴套下端的配合锥面抵靠的球阀，所述球阀下部设有抵靠有球托，所述球托与下压帽之间设有轴向压紧的弹簧，所述球阀及球托与下压帽配合的周向设有与下部的进水通道连通的通道。

9.根据权利要求1所述的双闭双开堵塞器，其特征在于，所述打捞组件包括打捞头，所述打捞头外周套设的连接套，所述打捞头与连接套配合套接的周向设有环槽，所述连接套径向设有伸入环槽的防脱销，所述连接套下部连接有外连套，所述外连套与下丝壳螺纹密封连接。