CN111058807A - 用于海上油田的井下电控配水工具 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田注水工具领域，尤其涉及一种用于海上油田的井下电控配水工具，包括配水器本体，配水器本体包括上接头、阀体、外筒和中心管，上接头和阀体分别通过螺纹连接在外筒的上下两端，阀体内安装有阀杆，阀杆的上端位于外筒和中心管之间的环形空间内，连接在阀杆上端的驱动机构启动后使阀杆旋转，还包括电控开关器，所述阀杆的上端固定安装有从动齿轮，所述中心管的外侧加工有与所述从动齿轮啮合的外齿，中心管的内侧加工有内齿。本发明虽然采用电作为配水器开关动作的动力，但将电气部分全部设置在电控开关器内，长期安装于井下的配水器主体内并不通电，因此可彻底解决现有电动配水器可靠性差的问题。

Description

用于海上油田的井下电控配水工具

技术领域

本发明属于油田注水工具领域，尤其涉及一种用于海上油田的井下电控配水工具。

背景技术

在油田开发的中后期，需要通过注水井向底层内注水，以提高原油采收率。注水时，需要在井下设置配水器，配水器是一种起阀门作用的装置，在地面通过一定手段打开或关闭配水器，以实现对各地层的注水量和注水时机的控制。现有技术中，大多数配水器为纯机械结构，开关时需要通过井下作业的手段进行，施工成本高，施工效率低。随着技术的发展，也有一些采用电动控制的配水器，这类配水器内置电机，电机通过连通至地面的电缆供电，地面通电后，通过电机驱动配水器内的阀杆旋转，便可实现配水器的开关。这种电控配水器开关时无须作业，因此，施工成本很低，但由于内置大量电气元件，且海上油田井下的高温高压的有水环境，电路的密封可靠性很难保证。因此，有必要设计一种兼具施工成本低和可靠性高两种优点的电控配水器。

发明内容

本发明提供一种用于海上油田的井下电控配水工具，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明包括配水器本体，配水器本体包括上接头、阀体、外筒和中心管，上接头和阀体分别通过螺纹连接在外筒的上下两端，阀体内安装有阀杆，阀杆的上端位于外筒和中心管之间的环形空间内，连接在阀杆上端的驱动机构启动后使阀杆旋转，从而实现配水器的开关，还包括电控开关器，所述阀杆的上端固定安装有从动齿轮，所述中心管的外侧加工有与所述从动齿轮啮合的外齿，中心管的内侧加工有内齿；

所述电控开关器通过电缆与地面的电源连接以实现供电，电控开关器的结构包括上壳体和下壳体，上壳体上端的内侧安装有电机A，上壳体的外侧套有橡胶套，橡胶套的下侧设置有压板，压板的中央通过螺纹与所述电机A的输出轴连接，所述上壳体的下端设置有至少三条轴向切口，轴向切口将上壳体的下端分隔成至少三个独立的弧形板，所述的压板上加工有供所述弧形板穿过的弧形孔；所述下壳体的上端通过销钉连接在上壳体的下端，下壳体内设置有电机B，电机B的输出轴上安装有转子，转子的外侧设置有与所述内齿啮合的外齿；

所述内齿凸出于中心管的内表面，所述外齿凸出于电控开关器的外表面。

所述外筒和中心管之间的环形空间内填充有硅脂。

本发明的有益效果为：本发明虽然采用电作为配水器开关动作的动力，但将电气部分全部设置在电控开关器内，即使出现电路故障也很容易取出维修，而长期安装于井下的配水器主体内并不通电，因此可彻底解决现有电动配水器可靠性差的问题。

附图说明

图1是配水器本体的结构示意图；

图2是电控开关器的结构示意图；

图3是图2中A处的截面图；

图4是导向滑道的平面展开图；

图5是导向销第一阶段滑动路径示意图；

图6是导向销第二阶段滑动路径示意图；

图7是导向销第三阶段滑动路径示意图。

图中：1-上接头，2-外筒，3-从动齿轮，4-阀杆，5-阀座，6-中心管，7-硅脂，8-内齿，9-电机A，10-橡胶套，11-压板，12-电机A的输出轴，13-电机B，14-转子，15-外齿，16-上壳体，17-下壳体，18-销钉，19-弧形板，20-外齿，21-电缆，22-轴向切口，23-导向滑道，24-导向销。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例一：

本发明包括配水器本体，配水器本体包括上接头1、阀体5、外筒2和中心管6，上接头1和阀体5分别通过螺纹连接在外筒2的上下两端，阀体5内安装有阀杆4，阀杆4的上端位于外筒2和中心管6之间的环形空间内，连接在阀杆4上端的驱动机构启动后使阀杆4旋转，从而实现配水器的开关。以上结构是现有技术中已经存在的结构，在此不再赘述。

本发明的重要创新点在于：还包括电控开关器，电控开关器通过电缆与地面的电源连接以实现供电。

设置电控开关器的好处如下：

1、将电气部分全部设置在电控开关器内，即使出现电路故障也很容易取出维修，而长期安装于井下的配水器主体内并不通电，因此可彻底解决现有电动配水器可靠性差的问题。

2、电控开关器是一个可与配水器本体分离的独立辅助工具，因此，一套电控开关器可与多个配水器本体匹配使用，无形中降低了作业成本。

所述阀杆4的上端固定安装有从动齿轮3，所述中心管6的外侧加工有与所述从动齿轮3啮合的外齿20，中心管6的内侧加工有内齿8；

电控开关器的结构包括上壳体16和下壳体17，上壳体16上端的内侧安装有电机A9，上壳体16的外侧套有橡胶套10，橡胶套10的下侧设置有压板11，压板11的中央通过螺纹与所述电机A的输出轴12连接，所述上壳体16的下端设置有至少三条轴向切口22，轴向切口22将上壳体16的下端分隔成至少三个独立的弧形板19，所述的压板11上加工有供所述弧形板19穿过的弧形孔；所述下壳体17的上端通过销钉18连接在上壳体16的下端，下壳体17内设置有电机B13，电机B13的输出轴上安装有转子14，转子14的外侧设置有与所述内齿8啮合的外齿15；

所述内齿8凸出于中心管6的内表面，所述外齿15凸出于电控开关器的外表面。

本发明的工作原理如下：

开关配水器时，将电控开关器下入井下后，电控开关器上的外齿15与中心管6内侧的内齿8啮合，同时，橡胶套10到达上接头1的内侧，此时，先启动电机A9，压板11在电机A9的驱动下压缩橡胶套10使其直径增大，最终紧紧贴附在上接头1的内侧，然后启动电机B13，转子14在电机B13的驱动下旋转并通过内齿8和外齿15的啮合驱动中心管6旋转，中心管6再驱动从动齿轮3旋转，最终实现阀杆4的转动。

所述外筒2和中心管6之间的环形空间内填充有硅脂7，硅脂7可有效增加所及各处的密封效果，同时起到润滑作用。

实施例二：

本实施例是一种替换方案，该技术方案与实施例一的区别在于电控开关器外部的结构和中心管6内侧的结构。通过改变电控开关器与中心管6之间的传动方式，使电控开关器可以越过上层配水工具，到达下一层配水工具，从而实现对各层位的所有配水工具的逐一控制。

具体而言，本实施例用导向销24代替实施例一中的内齿8，用导向滑道23代替所述的外齿15，通过导向销24在导向滑道23内的滑动，代替了内齿8和外齿15的啮合。一方面，通过如图所示的滑道设计，可使导向滑道23顺利地抓住导向销24，从而将转子14的旋转运动转换为中心管6的旋转运动；另一方面，如图所示的导向滑道24可使电控开关器在下行时越过导向销24(如图5所示)，并在再次上行时将导向销24抓住(如图6所示)，从而有选择地控制某一层位的配水工具动作，实现分层配水，调节完成后，再次下放再上提电控开关器，导向销24便沿图7中虚线所示的路径运动，从而使电控开关器与配水器本体脱离并从井下取出。

Claims (2)

1.一种用于海上油田的井下电控配水工具，包括配水器本体，配水器本体包括上接头(1)、阀体(5)、外筒(2)和中心管(6)，上接头(1)和阀体(5)分别通过螺纹连接在外筒(2)的上下两端，阀体(5)内安装有阀杆(4)，阀杆(4)的上端位于外筒(2)和中心管(6)之间的环形空间内，连接在阀杆(4)上端的驱动机构启动后使阀杆(4)旋转，从而实现配水器的开关，其特征在于：还包括电控开关器，所述阀杆(4)的上端固定安装有从动齿轮(3)，所述中心管(6)的外侧加工有与所述从动齿轮(3)啮合的外齿(20)，中心管(6)的内侧加工有内齿(8)；

所述电控开关器通过电缆与地面的电源连接以实现供电，电控开关器的结构包括上壳体(16)和下壳体(17)，上壳体(16)上端的内侧安装有电机A(9)，上壳体(16)的外侧套有橡胶套(10)，橡胶套(10)的下侧设置有压板(11)，压板(11)的中央通过螺纹与所述电机A的输出轴(12)连接，所述上壳体(16)的下端设置有至少三条轴向切口(22)，轴向切口(22)将上壳体(16)的下端分隔成至少三个独立的弧形板(19)，所述的压板(11)上加工有供所述弧形板(19)穿过的弧形孔；所述下壳体(17)的上端通过销钉(18)连接在上壳体(16)的下端，下壳体(17)内设置有电机B(13)，电机B(13)的输出轴上安装有转子(14)，转子(14)的外侧设置有与所述内齿(8)啮合的外齿(15)；

所述内齿(8)凸出于中心管(6)的内表面，所述外齿(15)凸出于电控开关器的外表面。

2.根据权利要求1所述的一种用于海上油田的井下电控配水工具，其特征在于：所述外筒(2)和中心管(6)之间的环形空间内填充有硅脂(7)。

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