CN112240185B - 注入调节总成、配注器、注聚合物动态调配装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种注入调节总成、配注器、注聚合物动态调配装置及工艺。本发明提供了包括堵塞器喷嘴阀的压差喷射式注入调节总成、以及包括该压差喷射式注入调节总成的分子质量调节式配注器。本发明还提供了一种包括降压槽阀芯的压力调节式注入调节总成、以及包括该压力调节式注入调节总成的压力调节式配注器。本发明还提供了注聚合物动态调配装置，其包括上述分子质量调节式配注器和/或压力调节式配注器。本发明还提供了一种在上述动态调配装置中进行的注聚合物动态调配工艺。上述注聚合物动态调配装置及工艺能够根据各层段不同渗透率，实时监测和调整聚合物溶液的输出状态，无需反复投捞测试仪器。

Description

注入调节总成、配注器、注聚合物动态调配装置及工艺

技术领域

本发明涉及注聚合物动态调配技术领域，具体涉及一种注入调节总成、配注器、注聚合物动态调配装置及工艺。

背景技术

油田开发过程中，聚合物驱是高含水后期保持油田可持续发展的重要措施，初始阶段采用笼统注入方式，工艺管柱简单。然而，我国油田油层非均质性强，油层若长期采用笼统注入方式，聚合物溶液主要进入高渗透层，中低渗透层波及程度低，驱油效果差，因此发展了分层注入方式。

与分层注水工艺不同，聚合物驱需考虑层段注入量及层系渗透率与聚合物分子相对质量相匹配两个核心的问题，即若按照非均质层系渗透率下限选择聚合物相对分子质量时，聚合物在高渗透层阻力系数小，大部分聚合物沿高渗透层推进，聚合物利用率低；若提高聚合物相对分子质量，可提高高渗透层段驱油效果，但将造成中低渗透层段的堵塞，也影响整体开发效果，因此发展了分质分压注聚合物工艺管柱及配套工具。同时，在施工过程中，单层段流量采用下井仪定周期测试，这种方式存在层段调节时需要作业队投捞更换压力调节器、分子量调节装置，现场工作量大，不能及时实现层段变化后对该层段配注的调整，同时无法实时监测注入时层段注入量和层段压力监测，缺乏层段调整的判断依据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供注入调节总成、配注器、注聚合物动态调配装置及工艺。该动态调配装置及工艺能够实现根据不同层段的渗透率的特点对每个层段注入的聚合物溶液的黏度和/或输出量进行动态调整，并实时调整、监测注入量、注入压力等参数，无需反复投捞测试仪器，提高开发效果。

为了达到上述目的，本发明提供了一种压差喷射式注入调节总成，该压差喷射式注入调节总成包括第一本体、第一驱动传动部、堵塞器喷嘴阀，所述第一驱动传动部和所述堵塞器喷嘴阀位于所述第一本体的内部；其中，所述堵塞器喷嘴阀包括相互配合的动阀芯和静阀芯，所述动阀芯与所述静阀芯能够相对旋转、二者之间设有第一液体通道；所述第一液体通道的开度由所述动阀芯与所述静阀芯的相对旋转程度控制，所述第一液体通道的出口与所述第一本体的外部连通；所述第一驱动传动部用于带动并控制所述动阀芯旋转；所述第一本体的底端设有溶液入口。

在上述压差喷射式注入调节总成中，位于动阀芯与静阀芯之间的第一液体通道的横截面积定义为聚合物溶液经过堵塞器喷嘴阀时的过流面积。过流面积的大小随动阀芯相对静阀芯的旋转程度改变。在聚合物溶液中，聚合物分子一般是柔性链结构，以枝状、网状结构分布在溶液中，当聚合物溶液的过流面积发生变化时，过流处产生的压差和剪切力使聚合物分子链发生分解、断裂等机械降解。通过改变所述动阀芯与所述静阀芯之间的径向配合角度(第一液体通道的开度)，能够改变聚合物溶液的过流面积，使聚合物分子在一定剪切力作用下产生特定程度的机械降解，实现对聚合物的相对分子量和聚合物溶液黏度的动态控制。在具体实施方案中，聚合物溶液的输出黏度以及聚合物的分子量一般与所述第一液体通道的开度成正比。

在上述压差喷射式注入调节总成中，所述动阀芯的侧面可以设有贯通至动阀芯底部的缺口，所述静阀芯的内部可以设有轴向通孔，所述动阀芯的缺口与所述静阀芯的轴向通孔连通时形成第一液体通道。则所述动阀芯缺口的底面与所述静阀芯轴向通孔的顶端开口之间的重叠面积即为所述过流面积。

根据本发明的具体实施方案，所述堵塞器喷嘴阀的外径一般与所述第一本体的内径相匹配、避免聚合物溶液绕过所述堵塞器喷嘴阀流入堵塞器喷嘴阀的上方空间。

根据本发明的具体实施方案，所述第一本体可以包括相互连接的第一调节总成壳体、第一阀体，所述第一驱动传动部可以设于所述第一调节总成壳体的内部，所述堵塞器喷嘴阀可以设于所述第一阀体的内部。在一些实施方案中，所述第一调节总成的内部与第一阀体的内部可以是连通的。

根据本发明的具体实施方案，所述第一本体还可以包括第一筛管，所述第一筛管的内部与所述第一阀体的内部连通。相应地，所述第一本体的溶液入口一般设于所述第一筛管的底端。聚合物溶液一般先经过第一筛管过滤杂质、再进入第一阀体中。所述第一筛管用于阻挡聚合物溶液中大尺寸的固体杂质、如石块等，其过滤处(例如滤网、滤板等)的尺寸远大于聚合物分子链、不会对聚合物分子产生剪切作用。

根据本发明的具体实施方案，所述第一本体的顶端还可以连接有上接头、以便与其他装置连接。具体地，所述上接头一般与所述第一调节总成壳体的顶端连接。

根据本发明的具体实施方案，所述第一驱动传动部一般包括第一电机和第一阀芯传动总成，所述第一电机、所述第一阀芯传动总成、所述动阀芯依次连接。所述第一电机用于驱动并控制所述阀芯传动总成的转动，以实现所述第一阀芯传动总成带动所述动阀芯旋转。

根据本发明的具体实施方案，所述压差喷射式注入调节总成的工作过程包括：第一电机驱动第一阀芯传动总成转动、第一阀芯传动总成带动动阀芯相对静阀芯旋转，控制动阀芯与静阀芯的径向配合角度、使第一液体通道达到一定开度；聚合物溶液由第一筛管底端的溶液入口注入、经过第一筛管过滤杂质后进入第一阀体内，在经过动阀芯与静阀芯之间的第一液体通道时，如果动阀芯的缺口与静阀芯的通孔部分连通，则第一液体通道的过流面积小于静阀芯轴向通孔的横截面积，聚合物由静阀芯的轴向通孔流至第一液体通道时受到的剪切力增大，导致聚合物分子链分解、相对分子量减小、聚合物溶液的黏度降低，最终，相对分子量改变后的聚合物的溶液沿动阀芯的缺口流出；如果动阀芯的缺口与静阀芯的通孔完全连通，则第一液体通道的过流面积与静阀芯轴向通孔的横街面积相等。

本发明还提供了一种分子质量调节式配注器，该分子质量调节式配注器包括：第一机械本体以及位于第一机械本体内部的第一电气主控单元、上述压差喷射式注入调节总成、第一流量检测单元、第一压力检测单元；其中，所述第一机械本体的内腔形成第一主通道，所述第一机械本体的侧面设有第一注聚口，该第一注聚口与所述压差喷射式注入调节总成中动阀芯的缺口连通；所述第一压力检测单元用于监测所述第一主通道内的压力和油套环空的压力，所述第一流量检测单元用于监测所述第一主通道内的流量；所述压差喷射式注入调节总成、所述第一流量检测单元、所述第一压力检测单元分别与所述第一电气主控单元连接。

在本发明的具体实施方案中，通过压差喷射式注入调节总成对聚合物溶液的输出黏度的控制，上述分子质量调节式配注器能够应用于聚合物溶液的分质注入。

在本发明的具体实施方案中，在实际施工前，可以先绘制聚合物溶液的黏度图版，确定在不同流量和压力的条件下，聚合物溶液的黏损与压差喷射式注入调节总成中的第一液体通道的开度之间的关系。在实际施工中，根据上述黏度图版，确定所需聚合物溶液的输出黏损对应的第一液体通道的开度，再将相应数据写入分子质量调节式配注器中，设定动阀芯与静阀芯之间的旋转程度以达到设定的开度。在注入过程中，可以结合第一流量检测单元和第一压力检测单元对配注器内的流量和压力情况的检测，实时调整动阀芯与静阀芯之间的旋转程度，实现对聚合物溶液的黏损的修正与调整。

根据本发明的具体实施方案，所述第一电气主控单元可以向所述压差喷射式注入调节总成中的第一电机发送指令，从而控制所述压差喷射式注入调节总成中的第一阀芯传动总成和动阀芯的转动情况。

根据本发明的具体实施方案，当所述第一电气主控单元与外部控制装置连接时，所述第一电气主控单元还可以实现与外部控制装置之间的指令接收和数据回传。

根据本发明的具体实施方案，所述第一流量检测单元可以将监测到的第一主通道内的流量数据回传给所述第一电气主控单元。在一些具体实施方案中，可以将超声波流量检测单元作为第一流量检测单元。

根据本发明的具体实施方案，所述第一压力检测单元可以将监测到的第一主通道内的压力数据和油套环空的压力数据回传给所述第一电气主控单元。在一些实施方案中，可以将双通道压力检测单元作为第一压力检测单元。所述第一压力检测单元一般在所述第一机械本体的外部和内部分别设有压力传感器。位于第一机械本体外部的压力传感器用于监测油套环空的压力、位于第一机械本体内部的压力传感器用于监测所述第一主通道内的压力。

根据本发明的具体实施方案，所述第一机械本体可以包括第一上接头和第一下接头和第一外保护套，所述第一上接头和第一下接头通过第一外护套连接，所述第一上接头与第一下接头之间设有缺口，该缺口为所述第一机械本体的第一注聚口。所述第一上接头和第一下接头分别位于所述分子质量调节式配注器的顶端和底端，所述分子质量调节式配注器可以通过所述第一上接头和第一下接头与其他装置连接。所述第一上接头和所述第一下接头可以形成第一外刚体。

根据本发明的具体实施方案，在上述分子质量调节式配注器中，聚合物溶液的流向一般为：聚合物溶液由第一上接头注入第一主通道，当聚合物溶液的注入量达到一定程度时，一部分聚合物溶液进入压差喷射式注入调节总成、向对应层段输出；另一部分聚合物溶液经过第一主通道流出，一般是进入下一个相邻的配注器中。进入压差喷射式注入调节总成中的聚合物溶液先经过第一筛管过滤、然后进入第一阀体中、再通过第一液体通道的剪切作用使分子链分解、断裂，最终以设定的黏度和分子量依次经由液体出口、第一注聚口输出。

本发明提供了一种压力调节式注入调节总成，其包括第二本体、第二驱动传动部和降压槽阀芯，所述第二驱动传动部和降压槽阀芯位于第二本体的内部；其中，所述第二本体的底端设有溶液入口、所述第二本体的侧面设有溶液出口，所述溶液入口与所述溶液出口之间的通道为第二液体通道；所述第二驱动传动部用于控制所述降压槽阀芯沿第二本体轴向移动；所述降压槽阀芯的外侧设有连续凸起，通过降压槽阀芯与所述第二液体通道的配合长度控制所述压力调节式注入调节总成的开度。

在本发明的具体实施方案中，上述压力调节式注入调节总成能够在保证聚合物溶液通过的过流面积不变的情况下，降压槽阀芯的轴向移动会改变降压槽阀芯与第二液体通道之间的配合长度(以下简称“配合长度”)、改变聚合物溶液流经第二本体时受到的流动阻力，从而在聚合物溶液的黏度和相对分子量不变的情况下调节聚合物溶液的单位时间的输出量。在具体实施方案中，压力调节式注入调节总成的前后压差(又称：节流压差)与配合长度正比、聚合物溶液的输出量与配合长度成反比。

根据本发明的具体实施方案，所述降压槽阀芯的凸起处的直径一般小于所述第二本体的内径，以使所述聚合物溶液能够通过所述降压槽阀芯的凸起处流向所述溶液出口。在一些实施方案中，所述第二驱动传动部一般与所述降压槽阀芯的顶端连接、用于控制所述降压槽阀芯的运动。

根据本发明的具体实施方案，所述第二本体一般包括相互连接的第二调节总成壳体、第二阀体，所述第二驱动传动部一般设于所述第二调节总成壳体内部，所述降压槽阀芯一般设于所述第二阀体的内部。所述第二本体的溶液出口一般设于所述第二阀体的侧面。所述第二调节总成壳体的内部与第二阀体的内部之间可以互相连通。在具体实施方案中，当所述压力调节式注入调节总成用于输出聚合物溶液时，所述第二阀体内的通道一般为偏孔通道。

根据本发明的具体实施方案，所述第二本体还可以包括第二筛管，所述第二筛管的内部与所述第二阀体的内部连通。相应地，所述第二本体的溶液入口设于所述第二筛管的底端。聚合物溶液一般先经过第二筛管过滤杂质、然后进入第二阀体中。所述第二筛管用于阻挡聚合物溶液中大尺寸的固体杂质、如石块等，其过滤处(例如过滤网、过滤板等)的尺寸远大于聚合物分子链、不会对聚合物分子产生剪切作用。

根据本发明的具体实施方案，所述第二本体的顶端一般还连接有上接头、以便与其他装置连接，例如，所述上接头可以与所述第二调节总成壳体的顶端连接。

在本发明的具体实施方案中，所述第二驱动传动部一般包括第二电机和第二阀芯传动总成，所述第二电机、第二阀芯传动总成和所述降压槽阀芯依次连接。所述第二电机用于控制所述阀芯传动总成的运动，以实现所述第二阀芯传动总成带动所述动阀芯轴向运动。在一些实施方案中，所述降压槽阀芯的上方设有凹槽，所述第二阀芯传动总成通过所述降压槽阀芯的上方凹槽与所述降压槽阀芯连接。

根据本发明的具体实施方案，所述压力调节式注入调节总成的工作过程包括：第二电机驱动第二阀芯传动总成移动、带动所述降压槽阀芯沿第二阀体的轴向移动，使所述降压槽阀芯与所述第二液体通道达到一定配合长度；聚合物溶液由第二筛管的溶液入口注入，经过第二筛管过滤杂质后进入第二阀体内，在经过第二液体通道时，聚合物溶液受到的流体阻力与上述配合长度成正比，调节所述配合长度能够控制聚合物溶液的输出量。

本发明提供了一种压力调节式配注器，其包括：第二机械本体以及位于第二机械本体内部的第二电气主控单元、上述压力调节式注入调节总成、第二流量检测单元；其中，所述第二机械本体的内腔形成第二主通道，所述第二机械本体的侧面设有第二注聚口，所述第二注聚口与所述压力调节式注入调节总成的液体出口连通；所述第二流量检测单元用于监测所述第二主通道内的流量；所述压力调节式注入调节总成、第二流量检测单元分别与所述第二电气主控单元连接。

在本发明的具体实施方案中，通过所述压力调节式注入调节总成对聚合物溶液的输出量的控制，上述压力调节式配注器能够实现对聚合物溶液的分压注入。

根据本发明的具体实施方案，所述第二电气主控单元可以向所述压力调节式注入调节总成中的第二电机发送指令，从而控制所述压力调节式注入调节总成中的第二阀芯传动总成和降压槽阀芯的移动情况。

根据本发明的具体实施方案，当所述第二电气主控单元与外部控制装置连接时，所述第二电气主控单元还可以实现与外部控制装置之间的指令接收和数据回传。

根据本发明的具体实施方案，所述第二流量检测单元可以将第二主通道内的流量检测数据回传给所述第二电气主控单元。当第二主通道内的流量超出误差范围，可以通过第二电气主动单元调整压力调节式注入总成中的降压槽阀芯的移动幅度，以实现瞬时流量的修正。在一些实施方案中，可以将超声波流量检测单元作为所述第二流量检测单元。

根据本发明的具体实施方案，所所述第二压力检测单元可以将压力监测数据回传给第二电气主控单元。在一些具体实施方案中，可以将双通道压力检测单元作为所述第二压力检测单元。

根据本发明的具体实施方案，所述第二压力检测单元可以在所述第二机械本体的外部和内部分别设有压力传感器。位于第二机械本体外部的压力传感器用于监测油套环空的压力、位于第二机械本体内部的压力传感器用于监测所述第二主通道内的压力。

根据本发明的具体实施方案，所述第二机械本体包括第二上接头、第二下接头和第二外保护套，所述第二上接头和第二下接头通过第二外护套连接，所述第二上接头与第二下接头之间设有缺口，该缺口即为所述第二机械本体的第二注聚口。所述第二上接头和第二下接头分别位于所述压力调节式配注器的顶端和底端，所述压力调节式配注器可以通过所述第二上接头和第二下接头与其他装置连接。第二上接头和第二下接头可以形成第二外刚体。

根据本发明的具体实施方案，在上述压力调节式配注器中，聚合物溶液的流向一般为：聚合物溶液由第二上接头注入第二主通道，当聚合物溶液的注入量达到一定程度后，一部分聚合物溶液进入压力调节式注入调节总成、向对应层段输出；另一部分聚合物溶液经过第二主通道流出，一般是进入下一个相邻的配注器中。进入压力调节式注入调节总成中的聚合物溶液先经过第二筛管过滤、然后进入第二阀体中、再通过第二液体通道在一定阻力下节流，最终以设定的输出量依次经由液体出口、第二注聚口输出。

本发明还提供了一种注聚合物动态调配装置，其包括位于地面的地面控制装置、以及位于地下的过电缆封隔器、上述分子质量调节式配注器和/或压力调节式配注器；所述地面控制装置用于向所述分子质量调节式配注器和/或压力调节式配注器的电气主控单元发送指令和接收数据；所述过电缆封隔器用于分隔不同渗透率的地层；所述分子质量调节式配注器和/或压力调节式配注器位于所述过电缆封隔器之间。

在本发明的具体实施方案中，当上述注聚合物动态调配装置包括分子质量调节式配注器和压力调节式配注器，可同时实现分质和分压注聚合物，则上述注聚合物动态调配装置为分质分压注聚合物动态调配装置。

在本发明的具体实施方案中，所述分子质量调节式配注器能够控制聚合物溶液的输出黏度、一般用于向中低渗透层段注入聚合物溶液。

在本发明的具体实施方案中，所述压力调节式配注器能够控制聚合物溶液的输出量，一般用于向高渗透层段注入聚合物溶液。

在本发明的具体实施方案中，所述地面控制装置与所述分子质量调节式配注器、压力调节式配注器之间通过电缆等电路连接。

根据本发明的具体实施方案，所述分子质量调节式配注器和压力调节式配注器在上述动态调配装置中的数量和位置一般与所述动态调配装置的施工区域的地质情况有关。具体来说，所述分子质量调节式配注器的位置和数量一般对应于低渗透层段的位置和数量；所述压力调节式配注器的位置和数量一般对应于高渗透层段的位置和数量。

根据本发明的具体实施方案，所述动态调配装置一般还包括井口采油树和单向凡尔，所述井口采油树位于所述地面控制装置的上方，所述单向凡尔位于所述动态调配装置的底部。所述单向凡尔一般作为洗井时油管底部的反洗通道。

本发明进一步提供了一种注聚合物动态调配工艺，其是在上述注聚合物动态调配装置中进行的。

根据本发明的具体实施方案，当所述注聚合物动态调配装置包括上述分子质量调节式配注器时，所述动态调配工艺一般包括：由地面控制装置向分子质量调节式配注器的第一电气主控单元发送指令，第一电气主控单元接收指令后控制压差喷射式注入调节总成中的第一驱动传动部(一般是第一电机)，从而驱动并控制动阀芯旋转、调节所述第一液体通道的开度(改变聚合物溶液所受剪切力)，实现对聚合物溶液的输出黏度的控制。

根据本发明的具体实施方案，当所述注聚合物动态调配装置包括上述压力调节式配注器时，所述动态调配工艺一般包括：由地面控制装置向压力调节式配注器的第二电气主控单元发送指令，第二电气主控单元接收指令后控制压力调节式注入调节总成中的第二驱动传动部(一般是第二电机)，从而驱动并控制降压槽阀芯轴向移动、调节所述降压槽阀芯与所述第二液体通道的配合长度(改变聚合物溶液的流动阻力)，实现对聚合物溶液的单位时间的输出量的控制。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的分子质量调节式配注器能够控制聚合物溶液的输出黏度、输出与油层条件相匹配的聚合物溶液，并能实现对聚合物输出黏度的实时修正和调整。

2、本发明提供的压力调节式配注器能够控制其输出的聚合物溶液的体积，并能实时监测其内压力调节式注入调节总成的瞬时输出量，实现对聚合物溶液输出量的修正和精准调节。

3、本发明提供的注聚合物动态调配装置能够根据不同层段的渗透率特点进行分质和/或分压注聚合物动态调配，并可以通过地面控制设备与地下施工的配注器设备通信，实时监控和调整注聚合物的施工情况，无需反复投捞测试仪器、操作简单、测试效率高。

附图说明

图1为实施例1的压差喷射式注入调节总成的结构示意图。

图2为实施例1的堵塞器喷嘴阀的位置和结构示意图。

图3为实施例1中堵塞器喷嘴阀中第一液体通道不同开启状态的原理示意图。

图4为实施例2的分子质量调节式配注器的结构示意图。

图5为实施例3的压差调节式注入调节总成的结构示意图。

图6为实施例3的流线型降压槽阀芯的剖面结构示意图。

图7为实施例4的压力调节式配注器结构示意图。

图8为实施例5的分质分压注聚合物动态调配装置示意图。

符号说明

1-1上接头，1-2第一调节总成壳体，1-3第一电机，1-4第一阀芯传动总成，1-5堵塞器喷嘴阀，1-5-1动阀芯，1-5-2静阀芯，1-5-3缺口，1-5-4轴向通孔，1-5-5第一液体通道，1-6第一阀体，1-7第一筛管；

2-1第一上接头，2-2第一超声波流量检测单元，2-3第一电气主控单元，2-4压差喷射式注入调节总成，2-5第一下接头，2-6第一外护套，2-7第一双通道压力检测单元；

3-1上接头，3-2第二调节总成壳体，3-3第二电机，3-4第二阀芯传动总成，3-5流线型降压槽阀芯，3-6第二阀体，3-7第二筛管；

4-1第二上接头，4-2第二超声波流量检测单元，4-3第二电气主控单元，4-4压力调节式注入调节总成，4-5第二下接头，4-6第二外护套，4-7第二双通道压力检测单元；

5-1井口采油树，5-2地面控制装置，5-3-1一层过电缆封隔器，5-3-2二层过电缆封隔器，5-3-3三层过电缆封隔器，5-4压力调节式配注器，5-5第一分子质量调节式配注器，5-6第二分子质量调节式配注器，5-7单向凡尔，5-8油管，5-9电缆。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种压差喷射式注入调节总成，图1为该压差喷射式注入调节总成的结构示意图。如图1所示，压差喷射式注入调节总成包括第一本体、第一驱动传动部、堵塞器喷嘴阀1-5。

第一本体包括依次连接的第一调节总成壳体1-2、第一阀体1-6和第一筛管1-7，三者内部依次连通。

第一调节总成壳体1-2的顶端螺纹连接有上接头1-1、以便压差喷射式注入调节总成与其他装置连接；第一调节总成壳体1-2的底部设有定位槽、用于安装第一驱动传动部。

第一阀体1-6的侧面设有液体出口，第一筛管1-7的底端设有液体入口，第一筛管1-7在液体入口的上方设有用于过滤杂质的过滤板。

第一驱动传动部包括第一电机1-3和第一阀芯传动总成1-4。第一电机1-3固定于第一调节总成壳体1-2下方的定位槽、并与第一调节总成壳体1-2螺纹连接。第一电机1-3的底端通过花键与第一阀芯传动总成1-4的顶端连接。

堵塞器喷嘴阀1-5位于第一阀体1-6的内部，其外径与第一阀体1-6的内径相匹配。图2为堵塞器喷嘴阀1-5的位置和结构示意图。a图为堵塞器喷嘴阀1-5在第一阀体1-6内的位置示意图，b图为堵塞器喷嘴阀1-5的剖面结构图，c图为堵塞器喷嘴阀1-5的立体结构图。如图2所示，堵塞器喷嘴阀1-5包括动阀芯1-5-1和静阀芯1-5-2。动阀芯1-5-1的顶端与第一阀芯传动总成1-4的底端螺纹连接，动阀芯1-5-1与静阀芯1-5-2的之间可转动地接触。动阀芯1-5-1的侧面设有贯通动阀芯1-5-1底部的缺口1-5-3，静阀芯1-5-2的内部设有轴向通孔1-5-4。在动阀芯1-5-1相对静阀芯1-5-2转动过程中，动阀芯1-5-1与静阀芯1-5-2的径向配合角度变化，缺口1-5-3与轴向通孔1-5-4之间的连通程度也随之改变。当动阀芯1-5-1的缺口1-5-3与静阀芯1-5-2的轴向通孔1-5-4部分或全部连通时，动阀芯1-5-1与静阀芯1-5-2之间形成第一液体通道1-5-5。

压差喷射式注入调节总成可以通过以下方式对聚合物溶液的输出黏度进行控制：由第一电机1-3驱动第一阀芯传动总成1-4旋转、进而带动动阀芯1-5-1旋转，直至动阀芯1-5-1的缺口1-5-3与静阀芯1-5-2的轴向通孔1-5-4之间达到一定程度的连通、形成第一液体通道1-5-5。第一液体通道1-5-5的横截面积即为过流面积。通过控制过流面积，可以改变聚合物溶液经过第一液体通道1-5-5时受到的剪切力大小，进而控制溶液中聚合物分子量的分解、断裂程度，实现对聚合物溶液的黏度和其中聚合物的分子量的调节。缺口1-5-3与轴向通孔1-5-4之间的连通程度越小，第一液体通道1-5-5的连通处的过流面积越小、聚合物经过第一液体通道1-5-5时所受剪切力越大、聚合物降解和断裂程度越大，聚合物分子量越小、聚合物溶液黏度越小。

图3为堵塞器喷嘴阀1-5中第一液体通道1-5-5不同开启程度的原理示意图。a图为第一液体通道1-5-5部分开启状态下的轴向剖面图，用于示意第一液体通道1-5-5的位置。b图为堵塞器喷嘴阀1-5的第一液体通道1-5-5完全关闭的状态的截面图，c图为第一液体通道1-5-5部分开启的状态的截面图，d图为堵塞器喷嘴阀1-5的第一液体通道1-5-5完全开启的状态的截面图，由上可知，流经c图所示的第一液体通道1-5-5的聚合物溶液的黏度和聚合物分子量小于流经d图所示的第一液体通道1-5-5的聚合物溶液的黏度和聚合物分子量。

实施例2

本实施例提供了一种分子质量调节式配注器(又称：分子质量调节式井下一体化配注器)，图4为该分子质量调节式配注器的结构示意图。如图4所示，该分子质量调节式配注器包括：第一机械本体、第一电气主控单元2-3、第一超声波流量检测单元2-2、第一双通道压力检测单元2-7和实施例1提供的压差喷射式注入调节总成2-4。第一电气主控单元2-3、第一超声波流量检测单元2-2、第一双通道压力检测单元2-7和压力调节式注入调节总成2-4位于第一机械本体的内部。

第一机械本体包括第一外刚体和第一外护套2-6，第一外刚体包括第一上接头2-1、第一下接头2-5。第一上接头2-1和第一下接头2-5通过第一外护套2-6连接，第一上接头2-1的内腔、第一下接头2-5的内腔共同形成第一主通道。第一上接头2-1的底端与第一下接头2-5的顶端之间的缺口即为第一注聚口、第一注聚口与压差喷射式注入调节总成2-4的液体出口连通。第一上接头2-1与第一下接头2-5的两侧分别设有空心管，用于容纳电缆等缆线。

第一双通道压力检测单元2-7通过压差喷射式注入调节总成2-4的第一阀体上方预留孔(图中未示)与压差喷射式注入调节总成2-4螺纹连接。第一双通道压力检测单元2-7在第一外刚体的外部和内部分别设有压力传感器(图中未示)，用于测量油套环空之间的压力和第一主通道内的压力。

第一双通道压力检测单元2-7、压差喷射式注入调节总成2-4分别与第一上接头2-1机械连接，并且第一双通道压力检测单元2-7上方的上接头和压差喷射式注入调节总成2-4上方的上接头分别通过动力控制电缆与第一电气主控单元2-3相连、以实现信号传递。

第一超声波流量检测单元2-2通过第一电气主控单元2-3两侧的螺栓孔固定于第一主通道的内部，并且第一超声波流量检测单元2-2通过动力信号线与第一电气主控单元2-3连接、以实现数据传递。

当分子质量调节式配注器与其他控制系统相连时，第一电气主控单元2-3可以通过下层电缆与外部控制系统实现信号连接。具体来说，下层电缆可以通过锁紧螺母密封贯穿压差喷射式注入调节总成2-4、第一上接头2-1与第一下接头2-5两侧的空心管至第一电气主控单元2-3。

当上述分子质量调节式配注器处于使用状态时，可以通过第一电气主控单元2-3向压差喷射式注入调节总成2-4发送指令，控制压差喷射式注入调节总成2-4中第一电机的工作情况、从而控制动阀芯的转动状态，使聚合物分子产生不同程度的机械降解，实现对聚合物溶液的输出黏度的调节。第一超声波流量检测单元2-2监测第一主通道的流量情况；第一双通道压力检测单元2-7监测第一主通道内的压力(相当于配注器对应层段的油管压力)和油套环空压力。

实施例3

本实施例提供了一种压力调节式注入调节总成。图5为该压力调节式注入调节总成的结构示意图。如图5所示，压力调节式注入调节总成包括第二本体、第二驱动传动部和降压槽阀芯。

第二本体包括依次连接的第二调节总成壳体3-2、第二阀体3-6和第二筛管3-7，三者内部依次连通。

第二调节总成壳体3-2的顶端螺纹连接有上接头3-1，以便压力调节式注入调节总成与其他装置连接；第二调节总成壳体3-2的底部设有定位槽、用于安装第二驱动传动部。

第二阀体3-6的侧面设有液体出口，第二筛管3-7的底端设有液体入口，液体入口与液体出口之间的通道为第二液体通道。第二筛管3-7在液体入口的上方设有用于过滤杂质的过滤板。

第二驱动传动部包括第二电机3-3和第二阀芯传动总成3-4。第二电机3-3固定于第二调节总成壳体3-2内部的定位槽、并与第二调节总成壳体3-2螺纹连接。第二电机3-3的底端通过花键与第二阀芯传动总成3-4的顶端连接。

降压槽阀芯为流线型降压槽阀芯3-5，其结构如图6所示。从图6可以看出，流线型降压槽阀芯3-5为剖面是圆形的长条状回旋体，其表面具有连续的凸起，且凸起处的直径与第二阀体3-6的内径匹配。流线型降压槽阀芯3-5的顶端设有螺纹凹槽，用于与第二阀芯传动总成3-4连接。

压力调节式注入调节总成可以通过以下方式对聚合物溶液的输出量进行控制：由第二电机3-3控制第二阀芯传动总成3-4移动，使第二阀芯传动总成3-4带动流线型降压槽阀芯3-5沿第二阀体3-6的轴向移动，通过控制流线型降压槽阀芯3-5与第二液体通道的配合长度改变聚合物溶液所受的流动阻力，从而调节聚合物溶液的输出量。聚合物溶液的输出量与流线型降压槽阀芯3-5和第二液体通道之间的配合长度成反比。

由于流线型降压槽阀芯3-5的轴向移动不影响聚合物溶液在第二阀体3-6内的过流面积，因此，在改变聚合物溶液输出量的过程中，聚合物溶液的黏度和其中聚合物的相对分子量没有变化。

实施例4

本实施例提供了一种压力调节式配注器(又称：压力调节式井下一体化配注器)，本实施例提供的压力调节式配注器与实施例2提供的分子质量调节式配注器的组成相似，区别在于以压力调节式注入调节总成替代压差喷射式注入调节总成。

图7为本实施例的压力调节式配注器的结构示意图。如图7所示，压力调节式配注器包括：第二机械本体、第二电气主控单元4-3、第二超声波流量检测单元4-2、第二双通道压力检测单元4-7和实施例3提供的压力调节式注入调节总成4-4。第二电气主控单元4-3、第二超声波流量检测单元4-2、第二双通道检测单元4-7和压力调节式注入调节总成4-4位于第二机械本体的内部。

第二机械本体包括第二外刚体和第二外护套4-6，第二外刚体包括第二上接头4-1和第二下接头4-5。第二上接头4-1和第二下接头4-5通过第二外护套4-6连接，第二上接头4-1的内腔、第二下接头4-5的内腔共同形成第二主通道。第二上接头4-1的底端与第二下接头4-5的顶端之间的缺口即为第二注聚口、第二注聚口与压力调节式注入调节总成4-4的液体出口连通。第二上接头4-1与第二下接头4-5的两侧分别设有空心管，用于容纳电缆等缆线。

第二双通道压力检测单元4-7通过压力调节式注入调节总成4-4的第二阀体上方预留孔(图中未示)与压力调节式注入调节总成4-4螺纹连接，第二双通道压力检测单元4-7在外刚体的外部和内部分别设有压力传感器(图中未示)，分别用于测量油套环空之间的压力和第二主通道内的压力。

第二双通道压力检测单元4-7、压力调节式注入调节总成4-4分别与第二上接头4-1机械连接，并且第二双通道压力检测单元4-7的上接头、压力调节式注入调节总成4-4上方的上接头分别通过动力控制电缆与第二电气主控单元4-3相连、以实现信号传递。

第二超声波流量检测单元4-2通过第二电气主控单元4-3两侧的螺栓孔固定于第二主通道的内部，并且第二超声波流量检测单元4-2通过动力信号线与第二电气主控单元4-3连接、以实现数据传递。

当压力调节式配注器与其他控制系统相连时，第二电气主控单元4-3可以通过下层电缆与外部控制系统实现信号连接。具体来说，下层电缆可以通过锁紧螺母密封贯穿压力调节式注入调节总成4-4、第二上接头4-1与第二下接头4-5两侧的空心管至第二电气主控单元4-3。

当上述压力调节式配注器处于使用状态时，可以通过第二电气主控单元4-3向压力调节式注入调节总成4-4发送指令，控制压力调节式注入调节总成4-4中第二电机的工作情况、从而控制流线型降压槽阀芯的轴向移动幅度，调节聚合物溶液所受的流动阻力，实现对聚合物溶液的输出量的调节。第二超声波流量检测单元4-2监测第二主通道的流量情况；第二双通道压力检测单元4-7监测第二主通道内的压力(相当于配注器对应层段的油管压力)和油套环空压力。

实施例5

本实施例提供了一种分质分压注聚合物动态调配装置，其包括：井口采油树、地面控制装置、过电缆封隔器、实施例2提供的分子质量调节式配注器和实施例4提供的压力调节式配注器、单向凡尔。

井口采油树与地面控制装置位于地层上方，过电缆封隔器、单向凡尔、压力调节式配注器和/或分子质量调节式配注器与油管串联、位于地层下方的套管中。过电缆封隔器分隔渗透率不同的地层，压力调节式配注器和分子质量调节式配注器位于相邻的过电缆封隔器之间。由地面控制装置引出的电缆依次与过电缆封隔器、配注器(压力调节式配注器和/或分子质量调节式配注器)连接。

在本发明的具体实施方案中，在布设动态调配装置的位于地下岩层的结构时，一般是根据注入层段的井深完成过电缆封隔器、压力调节式配注器和分子质量调节式配注器的配制，然后施工下井，电缆在油套环空空间，固定在油管外侧，全部管柱下井后进行探深、坐封和试注，直至井口压力恢复，开始生产。

在实际应用中，过电缆封隔器一般为多个，以分别分隔不同渗透率的层段。配注器的种类、数量和位置与施工区域的各层段的渗透率、数量、位置有关。压力调节式配注器一般用于向高渗透层注入聚合物溶液，分子质量调节式配注器一般用于向中渗透层段和低渗透层段。本实施例是以地下岩层分布了一段高渗透层段和两段低渗透层段的施工区域为例。

图8为本实施例分质分压注聚合物动态调配装置示意图。如图8所示，地下岩层由上至下分别为高渗透层段、低渗透层和低渗透层，相应地，本实施例采用的分质分压注聚合物动态调配装置包括位于地层上方的井口采油树5-1和地面控制装置5-2、以及与油管5-8串联、位于地层下方套管中且由上至下依次排布的一层过电缆封隔器5-3-1、压力调节式配注器5-4、二层过电缆封隔器5-3-2、第一分子质量调节式配注器5-5、三层过电缆封隔器5-3-3、第二分子质量调节式配注器5-6、单向凡尔5-7。

上述动态调配装置还包括电缆5-9，其用于将压力调节式配注器5-4中的第二电气主控单元、第一分子质量调节式配注器5-5的第一电气主控单元、第二分子质量调节式配注器5-6的第一电气主控单元与地面控制装置5-2连接，实现各配注器的供电以及各配注器中电气主控单元与地面控制装置5-2之间的双向通讯。

各配注器主通道的瞬时流量可以通过递减法确定：将相邻的两个配注器的流量检测单元在同一时间检测到的瞬时流量做差，即为位于上方的配注器的瞬时流量。例如，在上述装置中，压力调节式配注器5-4中的超声波流量单元检测到的瞬时流量与同一时间第一分子质量调节式配注器5-5中的超声波流量单元检测到的瞬时流量的差值，即为压力调节式配注器5-4在该时间的瞬时流量。

实施例6

本实施例提供了一种分质分压注聚合物动态调配工艺，其是在实施例5的分质分压注聚合物动态调配装置中进行的，具体包括以下步骤：

1、通过地面控制装置5-2向压力调节式配注器5-4的第二电气主控单元、第一分子质量调节式配注器5-5的第一电气主控单元、以及第二分子质量调节式配注器5-6的第一电气主控单元发送指令，限定压力调节式配注器5-4的输出量、以及第一分子质量调节式配注器5-5和第二分子质量调节式配注器5-6的聚合物溶液的输出黏度。

2、第一分子质量调节式配注器5-5的第一电气主控单元和第二分子质量调节式配注器5-6的第一电气主控单元接收地面控制系统的指令后，第一电气主控单元控制压差喷射式注入调节总成中的第一电机、再由第一电机控制第一阀芯传动总成和动阀芯旋转，调节第一液体通道的开度，控制聚合物溶液的过流面积，实现对聚合物溶液的输出黏度的控制。

同时，第一超声波流量检测单元实时监测压差喷射式注入调节总成内第一主通道的瞬时流量，并将检测信号传递回第一电气主控单元；第一双通道压力检测单元实时监测压差喷射式注入调节内部与油套环空之间的压差，并将检测信号传递回第一电气主控单元。

当需要改变聚合物溶液的输出黏度时，地面控制系统将重新向第一分子质量调节式配注器5-5的第一电气主控单元和第二分子质量调节式配注器5-6的第一电气主控单元发送指令，并将由该指令设定的聚合物溶液黏度值作为该层段后续调节的给定值进行存储，进而改变压差喷射式注入调节总成中动阀芯相对于静阀芯的旋转程度。

3、压力调节式配注器5-4的第二电气主控单元结构地面控制系统的指令后，电气主控单元控制第二电机、再由第二电机控制第二阀芯传动总成和流线型降压槽阀芯轴向移动，调整流线型降压槽阀芯与第二液体通道的配合长度，从而控制聚合物溶液流动时所受阻力，实现对聚合物溶液输出量的控制。

在压力调节式配注器5-4的工作状态下，第二超声波流量检测单元实时监测压力调节式注入调节总成中第二主通道的流量情况，并将检测信号传递回第二电气主控单元；第二双通道压力检测单元实时监测压力调节式注入调节总成与油套环空之间的压力差，并将检测信号传递回第二电气主控单元。当电气主控单元判定流量超出正常设定范围时，则会向压力调节式注入调节总成发送信号，调整流线型降压槽阀芯与第二液体通道的配合长度，以实时修正聚合物溶液的输出量。

当需要修改聚合物溶液的输出量时，地面控制系统将重新向电气主控单元发送指令，并将由该指令设定的聚合物溶液的输出量作为该层段后续调节的给定值进行存储，进而改变压力调节式注入调节总成中流线型降压槽阀芯与第二液体通道的配合长度。

虽然术语“第一”、“第二”等可在本文用来描述各种零件、构件、部件、组件、层和/或部分，但是这些零件、构件、部件、组件、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可仅用于区分一个零件、构件、部件、组件、层和/或部分。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语在本文中使用时并不暗示次序或顺序。

Claims (22)

1.一种压差喷射式注入调节总成，其包括第一本体以及位于第一本体内部的第一驱动传动部、堵塞器喷嘴阀；

其中，所述堵塞器喷嘴阀包括相配合的动阀芯和静阀芯，所述动阀芯与所述静阀芯能够相对旋转、二者之间设有第一液体通道；所述第一液体通道的开度由所述动阀芯与所述静阀芯的相对旋转程度控制，所述第一液体通道的出口与所述第一本体的外部连通；

所述第一驱动传动部用于驱动并控制所述动阀芯旋转；

所述第一本体的底端设有溶液入口；

所述动阀芯的侧面设有贯通至动阀芯底部的缺口，所述静阀芯内部设有轴向通孔，所述动阀芯的缺口与所述静阀芯的轴向通孔连通时形成第一液体通道。

2.根据权利要求1所述的压差喷射式注入调节总成，其中，所述堵塞器喷嘴阀的外径与所述第一本体的内径相匹配。

3.根据权利要求1所述的压差喷射式注入调节总成，其中，所述第一驱动传动部包括第一电机和第一阀芯传动总成，所述第一电机、所述第一阀芯传动总成、所述动阀芯依次连接。

4.根据权利要求1或3所述的压差喷射式注入调节总成，其中，所述第一本体包括相互连接的第一调节总成壳体、第一阀体；所述第一驱动传动部设于所述第一调节总成壳体的内部，所述堵塞器喷嘴阀设于所述第一阀体的内部。

5.根据权利要求4所述的压差喷射式注入调节总成，其中，所述第一本体还包括第一筛管，所述第一筛管的内部与所述第一阀体的内部连通。

6.一种分子质量调节式配注器，其包括：第一机械本体以及位于第一机械本体内部的第一电气主控单元、权利要求1-5任一项所述的压差喷射式注入调节总成、第一流量检测单元、第一压力检测单元；

其中，所述第一机械本体的内腔为第一主通道，所述第一机械本体的侧面设有第一注聚口，该第一注聚口与所述压差喷射式注入调节总成中动阀芯的缺口连通；

所述第一压力检测单元用于监测所述第一主通道内的压力和油套环空的压力，所述第一流量检测单元用于监测所述第一主通道内的流量；

所述压差喷射式注入调节总成、所述第一流量单元和第一压力检测单元分别与所述第一电气主控单元连接。

7.根据权利要求6所述的分子质量调节式配注器，其中，第一压力检测单元在所述第一机械本体的外部和内部分别设有压力传感器。

8.根据权利要求6所述的分子质量调节式配注器，其中，所述第一机械体包括第一上接头、第一下接头和第一外护套，所述第一上接头和第一下接头通过第一外护套连接，所述第一上接头与第一下接头之间设有缺口，该缺口即为所述第一机械本体的第一注聚口。

9.一种注聚合物动态调配装置，其包括位于地面的地面控制装置、以及位于地下的过电缆封隔器、压力调节式配注器和权利要求6-8任一项所述的分子质量调节式配注器的组合或者权利要求6-8任一项所述的分子质量调节式配注器；

所述过电缆封隔器用于分隔不同渗透率的地层；

所述分子质量调节式配注器和/或所述压力调节式配注器位于所述过电缆封隔器之间；

所述地面控制装置用于向所述分子质量调节式配注器和/或压力调节式配注器的电气主控单元发送指令和接收数据；

所述压力调节式配注器包括第二机械本体以及位于第二机械本体内部的第二电气主控单元、压力调节式注入调节总成、第二流量检测单元；

其中，所述第二机械本体的内腔为第二主通道，所述第二机械本体的侧面设有第二注聚口，所述第二注聚口与所述压力调节式注入调节总成的液体出口连通；

所述第二流量检测单元用于监测所述第二主通道内的流量；

所述压力调节式注入调节总成、第二流量检测单元分别与所述第二电气主控单元连接；

所述压力调节式注入调节总成包括第二本体以及位于第二本体内部的第二驱动传动部和降压槽阀芯；

其中，所述第二本体的底端设有溶液入口、所述第二本体的侧面设有溶液出口，所述溶液入口与所述溶液出口之间的通道为第二液体通道；

所述第二驱动传动部用于驱动并控制所述降压槽阀芯沿第二本体轴向移动；

所述降压槽阀芯的外侧设有连续凸起，通过降压槽阀芯与所述第二液体通道的配合长度控制所述压力调节式注入调节总成的开度。

10.根据权利要求9所述的动态调配装置，所述压力调节式注入调节总成中，所述降压槽阀芯的凸起处的直径小于所述第二本体的内径。

11.根据权利要求9所述的动态调配装置，所述压力调节式注入调节总成中，所述第二驱动传动部包括第二电机和第二阀芯传动总成，所述第二电机、所述第二阀芯传动总成、所述降压槽阀芯依次连接。

12.根据权利要求9或11所述的动态调配装置，所述压力调节式注入调节总成中，所述第二本体包括相互连接的第二调节总成壳体、第二阀体；所述第二驱动传动部设于所述第二调节总成壳体内部，所述降压槽阀芯设于所述第二阀体的内部。

13.根据权利要求12所述的动态调配装置，所述压力调节式注入调节总成中，所述第二本体还包括第二筛管，所述第二筛管的内部与所述第二阀体的内部连通。

14.根据权利要求9所述的动态调配装置，其中，所述压力调节式配注器还包括用于监测所述主通道内的压力和油套环空的压力的第二压力检测单元，所述第二压力检测单元与所述第二电气主控单元连接。

15.根据权利要求14所述的动态调配装置，所述第二压力检测单元在所述第二机械本体的外部和内部分别设有压力传感器。

16.根据权利要求15所述的动态调配装置，所述压力调节式配注器中，所述第二机械本体包括第二上接头、第二下接头和第二外护套，所述第二上接头和第二下接头通过第二外护套连接，所述第二上接头与第二下接头之间设有缺口，该缺口即为所述第二机械本体的第二注聚口。

17.根据权利要求9所述的动态调配装置，其中，所述分子质量调节式配注器用于向中低渗透层段注入聚合物溶液。

18.根据权利要求9所述的动态调配装置，其中，所述压力调节式配注器用于向高渗透层段注入聚合物溶液。

19.根据权利要求9所述的动态调配装置，其中，所述动态调配装置还包括井口采油树和单向凡尔，所述井口采油树位于所述地面控制装置的上方，所述单向凡尔位于所述动态调配装置的底部。

20.一种注聚合物动态调配工艺，其是在权利要求9-19任一项所述的注聚合物动态调配装置中进行的。

21.根据权利要求20所述的注聚合物动态调配工艺，其中，当所述注聚合物动态调配装置包括权利要求6-8任一项所述的分子质量调节式配注器时，所述动态调配工艺包括：

由地面控制装置向分子质量调节式配注器的第一电气主控单元发送指令，第一电气主控单元接收指令后控制压差喷射式注入调节总成中的第一驱动传动部，从而驱动并控制动阀芯旋转、调节所述第一液体通道的开度，实现对聚合物溶液的输出黏度的控制。

22.根据权利要求20或21所述的注聚合物动态调配工艺，其中，当所述注聚合物动态调配装置包括压力调节式配注器时，所述动态调配工艺包括：

由地面控制装置向压力调节式配注器的第二电气主控单元发送指令，第二电气主控单元接收指令后控制压力调节式注入调节总成中的第二驱动传动部，从而驱动并控制降压槽阀芯轴向移动、调节所述降压槽阀芯与所述第二液体通道的配合长度，实现对聚合物溶液单位时间的输出量的控制。

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