CN111101912B - 一种适用于结垢井的分体式同心配水器及分注工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于结垢井的分体式同心配水器及分注工艺，包括工作筒、芯子本体和调节机构；所述调节机构包括电机、圆周方向开有四个过水孔的电机座、空心轴、丝杆、传动块、调节筒、调节臂和推力块，所述电机安装在电机座上，所述电机座安装在芯子本体内腔上部；所述空心轴两端分别与电机的输出轴、丝杆连接，所述传动块螺纹连接在丝杆上，所述推力块侧面紧贴在调节筒的内壁上。本发明克服了一体式注水配水器需要起出油管、更换工作筒、工作效率低的缺点；该配水器可以一次投放芯子和调节筒，然后通过钢丝悬吊调节机构完成调节筒的转动，从而实现水嘴的开度调节，下放一次即可完成两层注水作业，可以极大地提高作业效率，降低注水成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田用注水工具及工艺，具体是一种适用于结垢井的分体式同心配水器及分注工艺。
背景技术
随着油田开采进入高含水期，注水井逐渐增多，调配测试工作量也逐渐增加。目前集成同心配水器在国内油田已经有广泛的应用，该配水器结合井下测调仪可以实现精细化注水，可以满足分层要求以及注水要求。然而，要实现边测边调智能分注，集成同心配水器则需要起出油管，将井下和油管相连的工作筒拆掉并更换为配水器，然后再下入油管，作业比较繁琐，成本也比较高；另一方面，集成同心配水器的调节爪需要在调节筒上开槽，但井下水垢极容易堵死调节爪孔，导致水嘴开度无法调节，因此迫切需要一种分体式配水器，可以在不更换现有工作筒基础上，一趟下井作业即可完成两个油层的水嘴开度调节，这样就不需要起出油管，从而降低了作业成本。
发明内容
针对上述问题，本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种降低注水作业成本，在不更换现有工作筒的前提上，一趟下井作业即可完成两层流量测试及水嘴开度调节的适用于结垢井的分体式同心配水器及分注工艺。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种适用于结垢井的分体式同心配水器，包括工作筒、安装在所述工作筒内的芯子本体、和安装在所述芯子本体内的调节机构，所述工作筒、芯子本体上分别径向设有一级注水孔和二级注水孔、一级芯子水嘴和二级芯子水嘴，所述芯子本体上设有紧贴工作筒的橡胶密封；
所述调节机构包括电机、圆周方向开有四个过水孔的电机座、空心轴、丝杆、传动块、一级调节筒、二级调节筒、调节臂和推力块，所述电机安装在电机座上，所述电机座在井下测调仪作用下会卡在芯子本体内腔的上部，所述一级调节筒、二级调节筒通过外圆周面上的一级调节筒螺纹和二级调节筒螺纹分别连接在芯子本体的腔体内部；
所述空心轴的上端和电机座固定在一起，电机通过空心轴内部的丝杆将动力传递到传动块上，所述传动块通过螺纹连接在丝杆上，所述空心轴的下方通过调节臂与推力块铰接，所述传动块也通过调节臂与推力块铰接，所述调节臂与空心轴、推力块和传动块均为铰接，所述推力块侧面紧贴在一级调节筒的内壁上；
所述一级调节筒上设有平衡环和径向设置的平衡孔；所述芯子本体上设有油腔通道，油腔通道和一级调节筒螺纹和二级调节筒螺纹连通。
进一步的技术方案是，所述橡胶密封内设有凹槽钢片。
进一步的技术方案是，所述油腔通道的顶部设有螺塞。
进一步的技术方案是，所述推力块与一级调节筒紧贴的侧面上设有条状凹槽结构。
进一步的技术方案是，所述一级调节筒螺纹为自锁螺纹，可以保证一级调节筒调整到某一位置后不再移动。
本发明一种适用于结垢井的分体式同心配水器分注工艺，包括以下步骤：
1)首先在地面将一级调节筒、二级调节筒分别通过一级调节筒螺纹和二级调节筒螺纹安装在芯子的内部，并向油腔通道内部注入高压润滑油，拧紧螺塞；
2)工作筒不需要起出，常置井下，通过钢丝绳将芯子和一级调节筒、二级调节筒整体从井口投放，并卡入工作筒内部，保证一级注水孔和一级芯子水嘴连通，二级注水孔和二级芯子水嘴连通；
3)通过电缆将测调仪和调节机构从井口投放，电机座在测调仪的作用下会卡在芯子的上方台阶处，随后电机驱动空心轴内部的丝杆转动，从而带动传动块在丝杆上向上移动，传动块和空心轴之间的距离变短，调节臂会将推力块挤压在一级调节筒内壁的一级调节筒水垢上，当挤压力达到一定程度时，推力块和一级调节筒水垢之间的摩擦扭矩可以带动一级调节筒上下运动，从而实现一级芯子水嘴的打开和关闭；一级调节筒上的一级调节筒螺纹为自锁螺纹，可以保证一级调节筒调整到某一位置后不再移动；
4)当第一级注水层施工满足要求后，电机反向转动，从而带动传动块在丝杆上向下移动，传动块和空心轴之间的距离变长，推力块将会向内收缩，不再挤压一级调节筒水垢；
5)通过测调仪实现电机座向内收缩，当电机座收缩到可以自由通过一级调节筒的内部时，电机座不再收缩，此时继续下放电缆，当电机座到达二级卡槽时，测调仪会自动推开电机座，将电机座卡在二级卡槽上，此时调节机构会进入到二级调节筒的内部，再次重复步骤中电机驱动传动块向上移动的操作，即可实现二级芯子水嘴的打开和关闭。
本发明具有以下有益效果：本发明克服了一体式注水配水器需要起出油管、更换工作筒、工作效率低的缺点；对于目前油田反复投捞更换水嘴的注水井而言，该配水器可以一次投放芯子和调节筒，然后通过钢丝悬吊调节机构完成调节筒的转动，最终实现水嘴的开度调节，可以极大低调高作业效率，降低注水成本；更重要的是，该技术方案没有在调节筒上开槽，而是通过推力块和调节筒上水垢之间的摩擦扭矩带动调节筒转动的，可以避免传动方案中水垢堵死调节爪孔，从而无法实现水嘴开度调节的问题；此外，本方案是通过凹槽钢片保证橡胶密封紧紧地贴在工作筒和芯子本体上，从而保证工作筒和芯子本体之间不发生转动，避免了传统方案中在工作筒和芯子之间装多组密封的问题。
附图说明
图1为本发明整体示意图；
图2为芯子和电机座的局部放大图；
图3为调节筒和调节机构的局部放大图；
图4为四个推力块的立体图。
图中所述：1-工作筒，2-凹槽钢片，3-橡胶密封，4-油腔通道，5-芯子本体，61-一级调节筒螺纹，62-二级调节筒螺纹，7-平衡环，8-平衡孔，91-一级芯子水嘴，92-一级芯子水嘴，101-一级注水孔，102-二级注水孔，11-丝杆，12-推力块，131-一级调节筒水垢，132-二级调节筒水垢，14-调节臂，15-铰接，16-电机座，17-空心轴，18-电机，19-过水孔，20-螺塞，21-传动块，221-一级调节筒，222-二级调节筒，23-二级卡槽。
具体实施方式
下面结合实施和附图对本发明做更进一步的说明。
如图1-4所示，本发明一种适用于结垢井的分体式同心配水器，包括工作筒1、安装在所述工作筒1内的芯子本体5、和安装在所述芯子本体5内的调节机构，所述工作筒1、芯子本体5上分别径向设有一级注水孔101和二级注水孔102、一级芯子水嘴91和二级芯子水嘴92，所述芯子本体5上设有紧贴工作筒1的橡胶密封3，所述橡胶密封3内设有凹槽钢片2，当注水作业时，高压水和凹槽钢片2可以保证橡胶密封3紧紧地贴在工作筒1和芯子本体5上，从而保证工作筒1和芯子本体5之间不发生转动；
所述工作筒1连接于井下的油管上，当油田需要将传统反复投捞更换水嘴的配水方案更换为一趟下井作业即可完成水嘴开度调节方案时，不需要起出工作筒1；
所述调节机构包括电机18、圆周方向开有四个过水孔19的电机座16、空心轴17、丝杆11、传动块21、一级调节筒221、二级调节筒222、调节臂14和推力块12，所述电机18安装在电机座16上，所述电机座16在井下测调仪作用下会卡在芯子本体5内腔的上部，所述一级调节筒221、二级调节筒222通过外圆周面上的一级调节筒螺纹61和二级调节筒螺纹62分别连接在芯子本体5的腔体内部；
所述空心轴17的上端和电机座16固定在一起，电机18通过空心轴17内部的丝杆11将动力传递到传动块21上，所述传动块21通过螺纹连接在丝杆11上，所述空心轴17的下方通过调节臂14与推力块12铰接，所述传动块21也通过调节臂14与推力块12铰接，所述调节臂14与空心轴17、推力块12和传动块21均为铰接，所述推力块12侧面紧贴在一级调节筒221的内壁上；
所述一级调节筒221上设有平衡环7和径向设置的平衡孔8；所述芯子本体5上设有油腔通道4，油腔通道4和一级调节筒螺纹61和二级调节筒螺纹62连通，油腔通道4中注入高压润滑油后，可以为一级调节筒螺纹61和二级调节筒螺纹62提供润滑；当油井注入水通过平衡孔8进入平衡环7下方时，此时注水压力大于润滑油压力，一级调节筒221中的平衡环7会自动向上移动，实现注水压力和润滑油压力的平衡。
其中所述油腔通道4的顶部设有螺塞20，可以防止高压润滑油流出。
如图3和4所示，所述推力块12与一级调节筒221紧贴的侧面上设有条状凹槽结构。
本发明一种适用于结垢井的分体式同心配水器分注工艺，包括以下步骤：
1、首先在地面将一级调节筒221、二级调节筒222分别通过一级调节筒螺纹61和二级调节筒螺纹62安装在芯子5的内部，并向油腔通道4内部注入高压润滑油，拧紧螺塞20；
2、工作筒不需要起出，常置井下，通过钢丝绳将芯子5和一级调节筒221、二级调节筒222整体从井口投放，并卡入工作筒内部，保证一级注水孔101和一级芯子水嘴91连通，二级注水孔102和二级芯子水嘴92连通；
3、通过电缆将测调仪和调节机构从井口投放，电机座16在测调仪的作用下会卡在芯子5的上方台阶处，随后电机18驱动空心轴17内部的丝杆11转动，从而带动传动块21在丝杆11上向上移动，传动块21和空心轴17之间的距离变短，调节臂14会将推力块12挤压在一级调节筒221内壁的一级调节筒水垢131上，当挤压力达到一定程度时，推力块12和一级调节筒水垢131之间的摩擦扭矩可以带动一级调节筒221上下运动，从而实现一级芯子水嘴91的打开和关闭；一级调节筒221上的一级调节筒螺纹61为自锁螺纹，可以保证一级调节筒221调整到某一位置后不再移动；
4、当第一级注水层施工满足要求后，电机反向转动，从而带动传动块21在丝杆11上向下移动，传动块21和空心轴17之间的距离变长，推力块12将会向内收缩，不再挤压一级调节筒水垢131；
5、通过测调仪实现电机座16向内收缩，当电机座16收缩到可以自由通过一级调节筒221的内部时，电机座16不再收缩，此时继续下放电缆，当电机座16到达二级卡槽23时，测调仪会自动推开电机座16，将电机座16卡在二级卡槽23上，此时调节机构会进入到二级调节筒222的内部，再次重复步骤3中电机驱动传动块21向上移动的操作，即可实现二级芯子水嘴92的打开和关闭。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种适用于结垢井的分体式同心配水器，其特征在于，包括工作筒(1)、安装在所述工作筒(1)内的芯子本体(5)和安装在所述芯子本体(5)内的调节机构，所述工作筒(1)上径向设有一级注水孔(101)、二级注水孔(102)，所述芯子本体(5)上径向设有一级芯子水嘴(91)、二级芯子水嘴(92)，所述芯子本体(5)上设有紧贴工作筒(1)的橡胶密封(3)；
所述调节机构包括电机(18)、圆周方向开有四个过水孔(19)的电机座(16)、空心轴(17)、丝杆(11)、传动块(21)、一级调节筒(221)、二级调节筒(222)、调节臂(14)和推力块(12)，所述电机(18)安装在电机座(16)上，所述一级调节筒(221)通过外圆周面上的一级调节筒螺纹(61)连接在芯子本体(5)的腔体内部；所述二级调节筒(222)通过外圆周面上的二级调节筒螺纹(62)连接在芯子本体(5)的腔体内部；
所述空心轴(17)的上端和电机座(16)固定在一起，电机(18)通过空心轴(17)内部的丝杆(11)将动力传递到传动块(21)上，所述传动块(21)通过螺纹连接在丝杆(11)上，所述空心轴(17)的下方通过调节臂(14)与推力块(12)铰接，所述传动块(21)也通过调节臂(14)与推力块(12)铰接，所述调节臂(14)与空心轴(17)、推力块(12)和传动块(21)均为铰接，所述推力块(12)侧面紧贴在一级调节筒(221)的内壁上；
所述一级调节筒(221)上设有平衡环(7)和径向设置的平衡孔(8)；所述芯子本体(5)上设有油腔通道(4)，油腔通道(4)和一级调节筒螺纹(61)、二级调节筒螺纹(62)连通。
2.根据权利要求1所述的一种适用于结垢井的分体式同心配水器，其特征在于，所述橡胶密封(3)内设有凹槽钢片(2)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于结垢井的分体式同心配水器，其特征在于，所述油腔通道(4)的顶部设有螺塞(20)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于结垢井的分体式同心配水器，其特征在于，所述推力块(12)与一级调节筒(221)紧贴的侧面上设有条状凹槽结构。
5.根据权利要求1所述的一种适用于结垢井的分体式同心配水器，其特征在于，所述一级调节筒螺纹(61)为自锁螺纹，可以保证一级调节筒(221)调整到某一位置后不再移动。
6.一种适用于结垢井的分体式同心配水器的分注工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)首先在地面将一级调节筒(221)、二级调节筒(222)分别通过一级调节筒螺纹(61)和二级调节筒螺纹(62)安装在芯子本体(5)的内部，并向油腔通道(4)内部注入高压润滑油，拧紧螺塞(20)；
2)工作筒不需要起出，常置井下，通过钢丝绳将芯子本体(5)和一级调节筒(221)、二级调节筒(222)整体从井口投放，并卡入工作筒内部，保证一级注水孔(101)和一级芯子水嘴(91)连通，二级注水孔(102)和二级芯子水嘴(92)连通；
3)通过电缆将测调仪和调节机构从井口投放，电机座(16)在测调仪的作用下会卡在芯子本体(5)的上方台阶处，随后电机(18)驱动空心轴(17)内部的丝杆(11)转动，从而带动传动块(21)在丝杆(11)上向上移动，传动块(21)和空心轴(17)之间的距离变短，调节臂(14)会将推力块(12)挤压在一级调节筒(221)内壁的一级调节筒水垢(131)上，当挤压力达到一定程度时，推力块(12)和一级调节筒水垢(131)之间的摩擦扭矩可以带动一级调节筒(221)上下运动，从而实现一级芯子水嘴(91)的打开和关闭；一级调节筒(221)上的一级调节筒螺纹(61)为自锁螺纹，可以保证一级调节筒(221)调整到某一位置后不再移动；
4)当第一级注水层施工满足要求后，电机反向转动，从而带动传动块(21)在丝杆(11)上向下移动，传动块(21)和空心轴(17)之间的距离变长，推力块(12)将会向内收缩，不再挤压一级调节筒水垢(131)；
5)通过测调仪实现电机座(16)向内收缩，当电机座(16)收缩到可以自由通过一级调节筒(221)的内部时，电机座(16)不再收缩，此时继续下放电缆，当电机座(16)到达二级卡槽(23)时，测调仪会自动推开电机座(16)，将电机座(16)卡在二级卡槽(23)上，此时调节机构会进入到二级调节筒(222)的内部，再次重复步骤(3)中电机驱动传动块(21)向上移动的操作，即可实现二级芯子水嘴(92)的打开和关闭。
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