CN110685652B - 一种同心恒流一体化配水器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同心恒流一体化配水器及其使用方法，包括上接头、上套筒、中间连接筒、下接头和恒流机构，上接头、上套筒、中间连接筒和下接头从上至下依次连接且内部形成中心通道，上接头内设有上接筒附件，所述上套筒内设有固定轴，中间连接筒内从上至下依次设有上压帽、中间接头、下压帽和下支撑体，上压帽、中间接头、下压帽和下支撑体上均设有过流孔形成过流通道，中间连接筒上设有注水口。本发明集成井下恒流配水机构，该机构具有自动水量调节功能，当地面注水压力发生变化时，井下恒流配水机构将自动调节水嘴开度，减弱因压力变化导致的分层流量变化量，从而延长分层注水合格率有效期，提升注水开发效果。

Description

一种同心恒流一体化配水器及其使用方法

技术领域

本发明属于油田精细注水技术领域，具体涉及一种同心恒流一体化配水器及其使用方法。

背景技术

针对长庆低渗透油田分层注水面临定向井、小水量的难题，长庆油田自主研发了一种桥式同心分层注水技术，实现了分注井同心对接，边测边调等功能，大幅提升了定向井测调成功率及测试精度。

随着油藏开发的不断推进，对分注工艺不断提出新要求，提升油田开发效果，其中最重要的就是保持分注合格率处于较高水平，常规桥式同心配水器采用的固定调节水嘴，在人工测调过程中调节好水嘴开度后，不具有自动调节功能，因此当地面注水压力发生波动时，水嘴开度不变的情况下，分层流量发生不同程度的变化，进而导致分层水量无法达到配注要求，分层注水合格率无法长期处于较高水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同心恒流一体化配水器，克服地面系统压力波动导致的分层流量变化，延长分注合格有效期。

本发明的另一个目的在于提供一种同心恒流一体化配水器的使用方法，减弱因压力变化导致的分层流量变化量。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种同心恒流一体化配水器，包括上接头、上套筒、中间连接筒、下接头和恒流机构，所述上接头、上套筒、中间连接筒和下接头从上至下依次连接且内部形成中心通道，所述上接头内设有上接筒附件，所述上套筒内设有固定轴，所述中间连接筒内从上至下依次设有上压帽、中间接头、下压帽和下支撑体，所述上压帽、中间接头、下压帽和下支撑体上均设有过流孔形成过流通道，所述中间连接筒上设有注水口；

所述恒流机构包括过流定压件和调节阀，所述过流定压件设于上压帽上部，所述过流定压件为过流腔体，所述过流定压件内侧设有与中心通道相通的过流口，所述中间接头的上部设有圆形通孔，所述圆形通孔内设有调节阀，所述过流定压件与调节阀相通，所述下支撑体内设有固定水嘴、活动水嘴和驱动轴，所述活动水嘴套设在固定水嘴外，两者同心面密封，所述活动水嘴下端连接驱动轴，所述固定水嘴轴向上设有开口，该开口与过流通道相通，所述调节阀的出水口与注水口相通。

所述调节阀包括阀筒一、阀杆、阀筒二、阀座一、阀筒三、阀座二、阀筒四和调压弹簧，所述阀筒一上端被上压帽压住，下端与阀筒二面对接，所述阀筒二下端连接阀座一、阀座一下端连接阀筒三，所述出水口设于阀筒三上，阀筒三下端连接阀座二，阀座二下端连接阀筒四，所述调压弹簧安装在阀筒四内部；

所述阀杆先后穿过阀筒一、阀筒二、阀座一、阀筒三、阀座二、阀筒四中，所述阀杆下端与调压弹簧连接。

所述接筒附件套装在上接头内部，下端支撑在上套筒的上断面处。

所述固定轴套装在上套筒内部，下端插入至上压帽中，并采用固定销钉固定。

所述固定水嘴采用陶瓷结构，所述活动水嘴粘接在驱动轴上，所述驱动轴通过丝扣连接在下支撑体内部。

所述驱动轴上设有调节槽，所述驱动轴下端套装有防护筒。

所述中间接头通过固定螺丝与中间连接筒固连。

一种同心恒流一体化配水器的使用方法，同心恒流一体化配水器与一体化测试调节仪器对接，通过一体化测试调节仪器带动同心恒流一体化配水器的驱动轴旋转，实现活动水嘴与固定水嘴之间的相对运动，调节开口大小，使分层流量达到配注要求；

当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化时，通过恒流机构调节，实现分层流量恒定。

一种同心恒流一体化配水器的使用方法，具体步骤如下：

步骤1）采用地面控制器通过电缆连接一体化测试调节仪器下入注水井，一体化测试调节仪器的定位爪与同心恒流一体化配水器的固定轴定位对接，调节爪与驱动轴对接；

步骤2）采用地面控制器控制一体化测试调节仪器旋转，带动驱动轴旋转，进而实现活动水嘴与固定水嘴之间的相对运动，调节开度；

步骤3)通过地面控制器观测分层流量变化，并通过不断调节开度，使分层流量达到配注要求；

步骤4）起出一体化测试调节仪器，恢复正常注水过程；

步骤5）当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化时，通过恒流机构调压实现恒流。

当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化，分为两种情况：

当压力升高时，流速增大，过流定位件内部压力随之升高，推动阀杆向下运动压缩弹簧至重新恢复平衡，从而使阀杆与阀座二之间的过流面积减小，实现恒流；

当压力下降时，流速减小，过流定位件内部压力随之降低，弹簧推动阀杆16向上运动至重新恢复平衡，从而使阀杆与阀座二之间的过流面积增大，实现恒流。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种同心恒流一体化配水器，集成井下恒流配水机构，该机构具有自动水量调节功能，当地面注水压力发生变化时，井下恒流配水机构将自动调节水嘴开度，减弱因压力变化导致的分层流量变化量，从而延长分层注水合格率有效期，提升注水开发效果。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式结构示意图。

附图标记说明：

1、上接头；2、上接筒附件；3、上套筒；4、固定轴；5、上压帽；6、中间接头；7、下压帽；8、固定水嘴；9、中间连接筒；10、活动水嘴；11、驱动轴；12、防护筒；13、下接头；14、过流定位件；15、阀筒一；16、阀杆；17、阀筒二；18、阀座一；19、阀筒三；20、阀座二；21、阀筒四；22、调压弹簧；23、下支撑体；24、注水口；25、过流口；26、调节槽。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上；下；左；右即视为本说明书中所述的同心恒流一体化配水器的上；下；左；右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施提供了一种同心恒流一体化配水器，包括上接头1、上套筒3、中间连接筒9、下接头13和恒流机构，所述上接头1、上套筒3、中间连接筒9和下接头13从上至下依次连接且内部形成中心通道，所述上接头1内设有上接筒附件2，所述上套筒3内设有固定轴4，所述中间连接筒9内从上至下依次设有上压帽5、中间接头6、下压帽7和下支撑体23，所述上压帽5、中间接头6、下压帽7和下支撑体23上均设有过流孔形成过流通道，所述中间连接筒9上设有注水口24；

所述恒流机构包括过流定压件和调节阀，所述过流定压件设于上压帽5上部，所述过流定压件为过流腔体，所述过流定压件内侧设有与中心通道相通的过流口25，所述中间接头6的上部设有圆形通孔，所述圆形通孔内设有调节阀，所述过流定压件与调节阀相通，所述下支撑体23内设有固定水嘴8、活动水嘴10和驱动轴11，所述活动水嘴10套设在固定水嘴8外，两者同心面密封，所述活动水嘴10下端连接驱动轴11，所述固定水嘴8轴向上设有开口，该开口与过流通道相通，所述调节阀的出水口与注水口24相通。

具体地说，本实施例提供的这种同心恒流一体化配水器工作过程或应用过程如下：

采用地面控制器通过电缆连接一体化测试调节仪器下入注水井，一体化测试调节仪器的定位爪与同心恒流一体化配水器的固定轴4定位对接，调节爪与驱动轴11对接；采用地面控制器控制一体化测试调节仪器旋转，带动驱动轴11旋转，进而实现活动水嘴10与固定水嘴8之间的相对运动，调节开度；通过地面控制器观测分层流量变化，并通过不断调节开度，使分层流量达到配注要求。之后，起出一体化测试调节仪器，恢复正常注水过程。调节及注水过程中，水由中心通道依次流入固定水嘴8、过流通道、调节阀，最后经注水口24注入油层。

当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化时，通过恒流机构调节，实现分层流量恒定。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种同心恒流一体化配水器，所述调节阀包括阀筒一15、阀杆16、阀筒二17、阀座一18、阀筒三19、阀座二20、阀筒四21和调压弹簧22，所述阀筒一15上端被上压帽5压住，下端与阀筒二17面对接，所述阀筒二17下端连接阀座一18、阀座一18下端连接阀筒三19，所述出水口设于阀筒三19上，阀筒三19下端连接阀座二20，阀座二20下端连接阀筒四21，所述调压弹簧22安装在阀筒四21内部；

所述阀杆16先后穿过阀筒一15、阀筒二17、阀座一18、阀筒三19、阀座二20、阀筒四21中，所述阀杆16下端与调压弹簧22连接。

恒流机构可以使流量恒定的原理：

当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化，分为两种情况：

一种当压力升高时，流速变大，过流定位件14内部压力随之升高，会推动阀杆16向下运动，通过弹簧弹力与过流定位件14内部压力综合作用，重新恢复平衡，减小阀杆16与阀座二20之间的过流面积，缓解了由于压力变化带来的分层流量变化，实现流量恒定。

另一种当压力下降时，流速变小，过流定位件14内部压力随之降低，会推动阀杆16向上运动，通过弹簧弹力与过流定位件14内部压力综合作用，重新恢复平衡，增大阀杆16与阀座二20之间的过流面积，缓解了由于压力变化带来的分层流量变化。

调节及注水过程中，水由中心通道依次流入固定水嘴8、过流通道、调节阀的出水口，最后经注水口24注入油层。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种同心恒流一体化配水器，所述接筒附件套装在上接头1内部，下端支撑在上套筒3的上断面处。

实现测调过程中，一体化测试调节仪器的导向和扶正作用。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种同心恒流一体化配水器，所述固定轴4套装在上套筒3内部，下端插入至上压帽5中，并采用固定销钉固定。

固定轴4为一体化测试调节仪器定位对接机构，实现测调、验封过程中的对接与防旋转作用。

实施例5：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种同心恒流一体化配水器，所述固定水嘴8采用陶瓷结构，所述活动水嘴10粘接在驱动轴11上，所述驱动轴11通过丝扣连接在下支撑体23内部。

通过驱动轴11带动活动水嘴10上下运动，从而对固定水嘴8的开度进行调节。

所述驱动轴11上设有调节槽26，所述驱动轴11下端套装有防护筒12。调节槽26用于实现与一体化测试调节仪器对接后同心调节。防护筒12起到扶正及保护作用

所述中间接头6通过固定螺丝与中间连接筒9固连。防止相互间转动。

实施例6：

本实施例提供了一种同心恒流一体化配水器，如图1所示，包括上接头1、上接筒附件2、上套筒3、固定轴4、上压帽5、中间接头6、下压帽7、固定水嘴8、中间连接筒9、活动水嘴10、驱动轴11、防护筒12、下接头13、过流定位件14、阀筒一15、阀杆16、阀筒二17、阀座一18、阀筒三19、阀座二20、阀筒四21、调压弹簧22、下支撑体23结构组成，其中，过流定位件14、阀筒一15、阀杆16、阀筒二17、阀座一18、阀筒三19、阀座二20、阀筒四21、调压弹簧22、下支撑体23构成了井下恒流机构，自动调节分层水量。

上接头1上端丝扣连接油管，下端连接上套筒3，上套筒3下端通过中间连接筒9与下接头13丝扣连接，形成了同心恒流一体化配水器的外部结构，起到保护和支撑作用。

上接筒附件2套装在上接头1内部，下端支撑在上套筒3的上断面处，实现测调过程中，一体化仪器的导向和扶正作用。

固定轴4套装在上套筒3内部，下端插入至上压帽5中，并采用固定销钉固定，固定轴4为一体化仪器定位对接机构，实现测调、验封过程中的对接与防旋转作用。

上压帽5下面与中间接头6面对接，中间接头6下端通过下压帽7与下支撑体23连接，同时上压帽5、中间接头6、下压帽7及下支撑体23设有过流孔，实现桥式通道过流作用。

上压帽5上部设计了过流定压件，过流定压件为一个过流腔体，连通配水器的中心通道及阀筒一15中心过流孔，将压力传递给阀杆16。

中间接头6上部设计了圆形通孔，圆形通孔内套装了阀筒一15、阀杆1616、阀筒二17、阀座一18、阀筒三19、阀座二20、阀筒四21、调压弹簧22，各部件与孔面采用胶圈密封。阀筒一15上端被上压帽5压住，下端与阀筒二17面对接，阀筒二17下端连接阀座一18、阀座一18下端连接阀筒三19，阀筒三19上设计有出水口（在本实施例中为圆形出水口），阀筒三19下端连接阀座二20，阀座二20下端连接阀筒四21，所述阀筒四21内部装有调压弹簧22。

阀杆16采用多级梯形结构设计，先后穿过阀筒一15、阀筒二17、阀座一18、阀筒三19、阀座二20、阀筒四21，下端与调压弹簧22连接，通过弹簧弹力与过流定位件14内部压力综合作用，实现阀杆16的伸缩控制，进而改变阀杆16与阀座二20中孔的间隙来控制分层流量变化。

下支撑体23与调压弹簧22下部连接，起到调压弹簧22支撑作用。

固定水嘴8采用陶瓷结构，安装在下支撑体23内部，设有内部出水通道（开口）。

活动水嘴10粘接在驱动轴11上，并与固定水嘴8同心面密封，驱动轴11通过丝扣连接在下支撑体23内部，同时设计调节槽26，实现与一体化仪器对接后同心调节。

中间接头6通过固定螺丝与中间连接筒9固定，防止相互间转动。

驱动轴11下端套装有防护筒12，起到扶正及保护作用。

实施例7：

本实施例提供了一种同心恒流一体化配水器的使用方法，同心恒流一体化配水器与一体化测试调节仪器对接，通过一体化测试调节仪器带动同心恒流一体化配水器的驱动轴11旋转，实现活动水嘴10与固定水嘴8之间的相对运动，调节开口大小，使分层流量达到配注要求；

当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化时，通过恒流机构调节，实现分层流量恒定。

实施例8：

本实施例提供了一种同心恒流一体化配水器的使用方法，具体步骤如下：

步骤1）采用地面控制器通过电缆连接一体化测试调节仪器下入注水井，一体化测试调节仪器的定位爪与同心恒流一体化配水器的固定轴4定位对接，调节爪与驱动轴11对接；

步骤2）采用地面控制器控制一体化测试调节仪器旋转，带动驱动轴11旋转，进而实现活动水嘴10与固定水嘴8之间的相对运动，调节开度；

步骤3)通过地面控制器观测分层流量变化，并通过不断调节开度，使分层流量达到配注要求；

步骤4）起出一体化测试调节仪器，恢复正常注水过程；

步骤5）当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化时，通过恒流机构调压实现恒流。

当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化，分为两种情况：

当压力升高时，流速增大，过流定位件14内部压力随之升高，推动阀杆16向下运动压缩弹簧至重新恢复平衡，从而使阀杆16与阀座二20之间的过流面积减小，实现恒流；

当压力下降时，流速减小，过流定位件14内部压力随之降低，弹簧推动阀杆16向上运动至重新恢复平衡，从而使阀杆16与阀座二20之间的过流面积增大，实现恒流。

综上所述，本发明提供的这种同心恒流一体化配水器，集成井下恒流配水机构，该机构具有自动水量调节功能，当地面注水压力发生变化时，井下恒流配水机构将自动调节水嘴开度，减弱因压力变化导致的分层流量变化量，从而延长分层注水合格率有效期，提升注水开发效果。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种同心恒流一体化配水器，其特征在于：包括上接头（1）、上套筒（3）、中间连接筒（9）、下接头（13）和恒流机构，所述上接头（1）、上套筒（3）、中间连接筒（9）和下接头（13）从上至下依次连接且内部形成中心通道，所述上接头（1）内设有上接筒附件（2），所述上套筒（3）内设有固定轴（4），所述中间连接筒（9）内从上至下依次设有上压帽（5）、中间接头（6）、下压帽（7）和下支撑体（23），所述上压帽（5）、中间接头（6）、下压帽（7）和下支撑体（23）上均设有过流孔形成过流通道，所述中间连接筒（9）上设有注水口（24）；

所述恒流机构包括过流定位件（14）和调节阀，所述过流定位件（14）设于上压帽（5）上部，所述过流定位件（14）为过流腔体，所述过流定位件（14）内侧设有与中心通道相通的过流口（25），所述中间接头（6）的上部设有圆形通孔，所述圆形通孔内设有调节阀，所述过流定位件（14）与调节阀相通，所述下支撑体（23）内设有固定水嘴（8）、活动水嘴（10）和驱动轴（11），所述活动水嘴（10）套设在固定水嘴（8）外，两者同心面密封，所述活动水嘴（10）下端连接驱动轴（11），所述固定水嘴（8）轴向上设有开口，该开口与过流通道相通，所述调节阀的出水口与注水口（24）相通；

所述调节阀包括阀筒一（15）、阀杆（16）、阀筒二（17）、阀座一（18）、阀筒三（19）、阀座二（20）、阀筒四（21）和调压弹簧（22），所述阀筒一（15）上端被上压帽（5）压住，下端与阀筒二（17）面对接，所述阀筒二（17）下端连接阀座一（18）、阀座一（18）下端连接阀筒三（19），所述出水口设于阀筒三（19）上，阀筒三（19）下端连接阀座二（20），阀座二（20）下端连接阀筒四（21），所述调压弹簧（22）安装在阀筒四（21）内部；

所述阀杆（16）先后穿过阀筒一（15）、阀筒二（17）、阀座一（18）、阀筒三（19）、阀座二（20）、阀筒四（21）中，所述阀杆（16）下端与调压弹簧（22）连接；

所述固定轴（4）套装在上套筒（3）内部，下端插入至上压帽（5）中，并采用固定销钉固定。

2.根据权利要求1所述的一种同心恒流一体化配水器，其特征在于：所述上接筒附件（2）套装在上接头（1）内部，下端支撑在上套筒（3）的上断面处。

3.根据权利要求1所述的一种同心恒流一体化配水器，其特征在于：所述固定水嘴（8）采用陶瓷结构，所述活动水嘴（10）粘接在驱动轴（11）上，所述驱动轴（11）通过丝扣连接在下支撑体（23）内部。

4.根据权利要求1所述的一种同心恒流一体化配水器，其特征在于：所述驱动轴（11）上设有调节槽（26），所述驱动轴（11）下端套装有防护筒（12）。

5.根据权利要求1所述的一种同心恒流一体化配水器，其特征在于：所述中间接头（6）通过固定螺丝与中间连接筒（9）固连。

6.根据权利要求1所述的一种同心恒流一体化配水器的使用方法，其特征在于：同心恒流一体化配水器与一体化测试调节仪器对接，通过一体化测试调节仪器带动同心恒流一体化配水器的驱动轴（11）旋转，实现活动水嘴（10）与固定水嘴（8）之间的相对运动，调节开口大小，使分层流量达到配注要求；

当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化时，通过恒流机构调节，实现分层流量恒定。

7.根据权利要求6所述的一种同心恒流一体化配水器的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1）采用地面控制器通过电缆连接一体化测试调节仪器下入注水井，一体化测试调节仪器的定位爪与同心恒流一体化配水器的固定轴（4）定位对接，调节爪与驱动轴（11）对接；

步骤2）采用地面控制器控制一体化测试调节仪器旋转，带动驱动轴（11）旋转，进而实现活动水嘴（10）与固定水嘴（8）之间的相对运动，调节开度；

步骤3)通过地面控制器观测分层流量变化，并通过不断调节开度，使分层流量达到配注要求；

步骤4）起出一体化测试调节仪器，恢复正常注水过程；

步骤5）当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化时，通过恒流机构调压实现恒流。

8.根据权利要求6所述的一种同心恒流一体化配水器的使用方法，其特征在于：当地面注水系统压力波动，井下分层流量发生变化，分为两种情况：

当压力升高时，流速增大，过流定位件（14）内部压力随之升高，推动阀杆（16）向下运动压缩弹簧至重新恢复平衡，从而使阀杆（16）与阀座二（20）之间的过流面积减小，实现恒流；

当压力下降时，流速减小，过流定位件（14）内部压力随之降低，弹簧推动阀杆（16）向上运动至重新恢复平衡，从而使阀杆（16）与阀座二（20）之间的过流面积增大，实现恒流。