CN114482951A - 增压注水管柱 - Google Patents

Abstract

本发明为一种增压注水管柱，包括外筒、内筒和上接头，外筒的顶部与油管连接，外筒上设置有封隔器，外筒的内部设置有第一单向阀；内筒设置于外筒的内侧且位于第一单向阀的上方，内筒与外筒之间形成有输液通道，内筒上开设有与输液通道的顶部连通的第一输液孔，输液通道的底部与第一单向阀的顶部连通，内筒和外筒的对应位置上分别开设有相贯通的第一进液孔和第二进液孔，以形成进液通道，第一进液孔位于第一输液孔的下方；上接头能移动地设置于内筒内，上接头的顶部与抽油杆连接，上接头的底部且位于进液通道的上方设置有第二单向阀，上接头上开设有连通第二单向阀的顶部与第一输液孔的第二输液孔。本发明解决了向注水井内注水压力不足的技术问题。

Description

增压注水管柱

技术领域

本发明涉及采油工程技术领域，尤其涉及一种增压注水管柱。

背景技术

现阶段，对稀油油区的开发多采用注水开发方式，受成本限制，不可能给每一口注水井建立一套地面注水系统，因此目前多采用集中注水的方式同时为多口注水井进行注水，由于是集中注水，会出现注水压力不足的情况，因此需要根据实际情况提高注水压力，以达到顺利注水的目的。在长期高压注水过程中，地面的高压管线受注水压力的影响会出现剌漏的情况，不仅影响正常的注水工作，而且会给环境带来污染。另外，每个注水井所需要的注水压力是不同的，但是由于是集中注水，各注水井中的注水均来自同一主管线，对各注水井的注水压力相同，该种情况会导致压力较低的注水井内注水量大，压力较高的注水井内注水量小，因此也需要根据实际情况提高注水压力，保证向压力较高的注水井内注入足够的水量，该种方法不仅会对水资源造成浪费，而且不利于注水区域油田的顺利开发。

针对相关技术中向注水井内注水压力不足的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种增压注水管柱，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增压注水管柱，在不改变传统地面注水管线的前提下，利用抽油机即可带动注水井增注系统增加井内的注入压力，提高注水井的开采效果，由于井内注入压力的增加，可在一定范围内降低注水主管线的注水压力，进而减少注水管线发生剌漏的可能，延长注水管线的使用寿命。

本发明的目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种增压注水管柱，包括：

外筒，其顶部连接于油管的底部，所述外筒的下方设置有对所述外筒与所述注水井之间的环空进行座封的封隔器，所述外筒的内部设置有向下单向导通的第一单向阀；

内筒，其固定设置于所述外筒的内侧且位于所述第一单向阀的上方，所述内筒的外壁与所述外筒的内壁之间形成有输液通道，所述内筒上开设有第一输液孔，所述输液通道的顶部与所述第一输液孔连通，所述输液通道的底部与所述第一单向阀的顶部连通，所述内筒和所述外筒的对应位置上分别开设有相贯通的第一进液孔和第二进液孔，以在所述第一进液孔与所述第二进液孔之间形成密封贯穿所述输液通道且与所述内筒的内部相连通的进液通道，所述第一进液孔位于所述第一输液孔的下方；

上接头，其能上、下移动地设置于所述内筒的内侧，所述上接头的顶部连接于所述抽油杆的底部，所述上接头的底部设置有向上单向导通的第二单向阀，所述第二单向阀位于所述进液通道的上方，所述上接头上开设有连通所述第二单向阀顶部与所述第一输液孔的第二输液孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述内筒的上方且位于所述外筒的内侧设置有提升短节，所述提升短节固定于所述外筒的内壁上，所述提升短节的底部与所述内筒的顶部连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外筒的内壁上设置有第一定位凸台，所述提升短节的外壁上设置有第二定位凸台，且所述提升短节的外侧套设有卡簧，所述卡簧为由下至上直径逐渐增大的喇叭口状结构，所述卡簧的底部内壁与所述提升短节的外壁连接，所述第一定位凸台位于所述第二定位凸台与所述卡簧之间，且所述第一定位凸台的顶部和底部分别与所述第二定位凸台的底部和所述卡簧的顶部抵接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二定位凸台的底部外壁为由下至上直径逐渐增大的倒锥形结构。

在本发明的一较佳实施方式中，所述内筒的顶部固定套设于所述提升短节的底部外侧，所述提升短节的外壁上设置有第三定位凸台，所述卡簧的底部内壁上设置有第四定位凸台，所述第四定位凸台的内壁与所述提升短节的外壁相贴合，且所述第四定位凸台夹设于所述第三定位凸台的底部和所述内筒的顶部之间。

在本发明的一较佳实施方式中，所述提升短节的外侧套设有至少一个第一密封环，所述第一密封环压紧于所述提升短节的外壁与所述外筒的内壁之间。

在本发明的一较佳实施方式中，所述上接头包括接头主体和密封活塞，所述密封活塞的顶部与所述接头主体的底部连接，所述接头主体位于所述提升短节的内侧，所述接头主体的外壁与所述提升短节的内壁相贴合且能上、下移动地连接，所述密封活塞位于所述提升短节下方的所述内筒的内侧，所述密封活塞的下部外壁与所述内筒的内壁密封且能上、下移动地连接；

所述第二单向阀设置于所述密封活塞的底部，所述密封活塞的内部且位于所述第二单向阀的顶部与所述接头主体底部之间形成有输液腔，所述第二输液孔开设于所述密封活塞的上部且通过所述输液腔与所述第二单向阀的顶部相连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二单向阀包括开设于所述密封活塞底部的第二球腔和位于所述第二球腔内且能上、下移动的第二阀球，所述第二球腔的顶部和底部分别与所述输液腔和所述内筒的内部相连通，所述第二球腔的底部内壁上形成有由上至下直径逐渐缩小的第二阀座，所述第二阀球的底部外壁能与所述第二阀座的内壁抵接，以对所述第二球腔进行封堵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述密封活塞的下部外壁上沿所述密封活塞的周向设置有环形的密封凸台，所述密封凸台的外壁与所述内筒的内壁密封且能上、下移动地连接，所述密封凸台的顶部与所述提升短节的底部之间形成有与所述第一输液孔和所述第二输液孔相连通的第一输液间隙。

在本发明的一较佳实施方式中，所述内筒包括内筒主体和下返短节，所述内筒主体为竖向设置的两端开口的筒状结构，所述下返短节为竖向设置的顶端开口、底端封口的筒状结构，所述下返短节套设于所述内筒主体的下部，以对所述内筒主体的底端开口进行封堵；

所述输液通道包括位于所述内筒主体的外壁与所述外筒的内壁之间的第一输液通道和位于所述下返短节的外壁与所述外筒的内壁之间的第二输液通道，所述第一输液通道的顶部与所述第一输液孔连通，所述第一输液通道的底部与所述第二输液通道的顶部连通，所述第二输液通道的底部与所述第一单向阀的顶部连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述下返短节上开设有与所述第一进液孔和所述第二进液孔相贯通的第三进液孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述下返短节的内部设置有密封短节，所述密封短节的外壁与所述下返短节的内壁密封且能上、下移动地连接，以使所述密封短节能对所述第三进液孔进行封堵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述密封短节的外侧套设有至少一个第二密封环，所述第二密封环压紧于所述密封短节的外壁与所述下返短节的内壁之间。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一单向阀包括开设于所述外筒内的第一球腔和位于所述第一球腔内且能上、下移动的第一阀球，所述第一球腔的顶部和底部分别与所述第二输液通道的底部和位于所述第一单向阀下方的所述外筒的内部空间相连通，所述第一球腔的顶部内壁上形成有由上至下直径逐渐增大的第一阀座，所述第一阀球的顶部外壁能与所述第一阀座的内壁抵接，以对所述第一球腔进行封堵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述下返短节的底部与所述第一单向阀的顶部之间预留有连通所述第二输液通道的底部与所述第一球腔的第二输液间隙。

在本发明的一较佳实施方式中，所述内筒主体的外侧套设有至少一个第三密封环，所述第三密封环压紧于所述内筒主体的外壁与所述下返短节的内壁之间。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外筒的下方设置有提拉开关，所述提拉开关的顶部与所述外筒的底部连接，所述提拉开关与所述注水井的内壁之间设置有锚定器，所述锚定器连接于所述提拉开关的外壁上，且所述锚定器的外壁能与所述注水井的内壁卡接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述提拉开关的底部设置有爆破阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述封隔器位于所述提拉开关与所述注水井的内壁之间，所述封隔器连接于所述提拉开关的外壁上，且所述封隔器的外壁能与所述注水井的内壁密封连接。

由上所述，本发明的增压注水管柱的特点及优点是：在使用过程中通过地面相注水井内进行注水，注入水通过进液通道进入到第二单向阀下方的内筒中，当抽油杆带动上接头上移时，位于第二单向阀下方的内筒的内部空间不断增大且压强不断减小，在压差的作用下注入水不断进入到内筒的内部，当抽油杆带动上接头下移时，位于第二单向阀下方的内筒的内部空间不断减小，其内部压强不断增加，达到第二单向阀的开启压力时，注入水顶开第二单向阀进入至第二单向阀上方的空间中，并依次通过第二输液孔、第一输液孔和输液通道进入至位于第一单向阀上方的外筒的内部空间中，当压力达到第一单向阀的开启压力时，注入水推动第一单向阀打开，增压后的注入水注入至待注水油层中，达到对进入注水井内的注入水先增压再注入到油层中的目的，从而增加了井内的注入压力，提高注水井的开采效果。另外，由于本发明的增压注水管柱在注入井的内部对注入水进行增压，无需对地面管线设备进行调整，也无需增加地面上注水管线的注水压力，因此，可在一定范围内降低注水管线所承受的注水压力，减少注水管线发生剌漏的情况，不仅能够避免对周围环境造成污染，而且延长了注水管线的使用寿命，保证采油工作的正常进行。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明增压注水管柱的结构示意图。

图2：为图1中A位置的局部放大图。

图3：为图1中B位置的局部放大图。

图4：为本发明增压注水管柱中卡簧的截面示意图。

图5：为图1中C位置的局部放大图。

图6：为图1中D位置的局部放大图。

本发明中的附图表号为：

1、外筒； 101、第二进液孔；

102、第一定位凸台； 2、下返短节；

3、输液通道； 301、第一输液通道；

302、第二输液通道； 4、第二单向阀；

401、第二球腔； 402、第二阀球；

5、第一单向阀； 501、第一球腔；

502、第一阀球； 6、密封短节；

601、第二密封环； 7、内筒主体；

701、第一进液孔； 702、第三密封环；

703、第一输液孔； 8、提升短节；

801、第二定位凸台； 802、第三定位凸台；

9、接头主体； 10、卡簧；

1001、第四定位凸台； 11、密封活塞；

1101、输液腔； 1102、密封凸台；

1103、第二输液孔； 12、第一输液间隙；

13、第一密封环； 14、第二输液间隙；

15、提拉开关； 16、封隔器；

17、爆破阀； 18、锚定器；

19、上接头； 20、内筒。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图6所示，本发明提供了一种增压注水管柱，其设置于油管的底部，并随油管下入至注水井内位于待注水油层上方且靠近待注水油层的位置。该增压注水管柱包括外筒1、内筒20和上接头19，外筒1为竖向设置的两端开口的圆筒状结构，内筒20为竖向设置的顶端开口、底端封口的圆筒状结构，外筒1的顶部与油管的底部通过螺纹连接，外筒1的下方设置有对外筒1的外壁与注水井的内壁之间的环空进行座封的封隔器16，外筒1的内部设置有由上至下单向导通的第一单向阀5；内筒20固定设置于外筒1的内侧且位于第一单向阀5的上方，内筒20的外壁与外筒1的内壁之间形成有输液通道3，内筒20上开设有第一输液孔703，输液通道3的顶部与第一输液孔703连通，输液通道3的底部与第一单向阀5的顶部连通，内筒20和外筒1的对应位置上分别开设有相贯通的第一进液孔701和第二进液孔101，以在第一进液孔701与第二进液孔101之间形成密封贯穿输液通道3且与内筒20的内部相连通的进液通道，第一进液孔701位于第一输液孔703的下方；上接头19能上、下移动地设置于内筒20的内侧，上接头19的顶部与抽油杆的底部通过螺纹连接，上接头19的底部设置有由下至上单向导通的第二单向阀4，第二单向阀4位于进液通道的上方，上接头19上开设有连通第二单向阀4顶部与第一输液孔703的第二输液孔1103。

本发明在使用过程中从地面向注水井内进行注水，达到一定注水量(即：注入水的注水量在注水井内达到进液通道的位置)后，注入水通过进液通道进入到第二单向阀4下方的内筒20中，当抽油杆带动上接头19上移时，位于第二单向阀4下方的内筒20的内部空间不断增大且压强不断减小，在压差的作用下注入水不断进入到内筒20的内部，当抽油杆带动上接头19下移时，位于第二单向阀4下方的内筒20的内部空间不断减小，其内部压强不断增加，达到第二单向阀4的开启压力时，注入水顶开第二单向阀4进入至第二单向阀4上方的空间中，并依次通过第二输液孔1103、第一输液孔703和输液通道3进入至位于第一单向阀5上方的外筒1的内部空间中，当压力达到第一单向阀5的开启压力时，注入水推动第一单向阀5打开，增压后的注入水从第一单向阀5喷出并注入至待注水油层中，达到对进入注水井内的注入水先增压再注入到油层中的目的，从而增加了井内的注入压力，提高注水井的开采效果。另外，由于本发明的增压注水管柱在注入井的内部对注入水进行增压，无需对地面管线设备进行调整，也无需增加地面上注水管线的注水压力，因此，可在一定范围内降低注水管线所承受的注水压力，减少注水管线发生剌漏的情况，不仅能够避免对周围环境造成污染，而且延长了注水管线的使用寿命，保证采油工作的正常进行。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，内筒20的上方且位于外筒1的内侧设置有提升短节8，提升短节8为竖向设置的两端开口的圆筒状结构，提升短节8固定于外筒1的内壁上，提升短节8的底部与内筒20的顶部通过螺纹连接。在工作状态下，通过提升短节8将内筒20固定于外筒1的内部，在上接头19移动时，保证内筒20与外筒1均处于静止不动状态。

进一步的，如图1、图2所示，提升短节8的外侧固定套设有至少一个第一密封环13，第一密封环13压紧于提升短节8的外壁与外筒1的内壁之间。通过第一密封环13保证提升短节8的外壁与外筒1的内壁之间良好的密封性，避免注入水进入至外筒1上方的油管内。

进一步的，如图1、图3、图4所示，外筒1的内壁上沿外筒1的周向设置有圆环状的第一定位凸台102，提升短节8的外壁上沿提升短节8的周向设置有圆环状的第二定位凸台801，且提升短节8的外侧固定套设有卡簧10，卡簧10为由下至上直径逐渐增大的喇叭口状结构，卡簧10的底部内壁与提升短节8的外壁连接，第一定位凸台102位于第二定位凸台801与卡簧10之间，且第一定位凸台102的顶部与第二定位凸台801的底部抵接，第一定位凸台102的底部与卡簧10的顶部抵接。通过卡簧10和第二定位凸台801相配合对第一定位凸台102进行定位，从而使得提升短节8能够固定于外筒1的内壁上。

进一步的，卡簧10可采用但不限于弹簧钢制成。

进一步的，如图1、图3所示，第二定位凸台801的底部外壁为由下至上直径逐渐增大的倒锥形结构。在向外筒1内下入提升短节8的过程中，增加第二定位凸台801的底部与第一定位凸台102的顶部的接触面积，从而起到一定的缓冲作用，防止由于冲击力过大损坏第一定位凸台102和第二定位凸台801。

具体的，如图1、图3所示，内筒20的顶部固定套设于提升短节8的底部外侧，提升短节8的外壁上沿提升短节8的周向设置有圆环状的第三定位凸台802，卡簧10的底部内壁上沿卡簧10的周向设置有圆环状的第四定位凸台1001，第四定位凸台1001的内壁与提升短节8的外壁相贴合，且第四定位凸台1001夹设于第三定位凸台802的底部和内筒20的顶部之间。通过第三定位凸台802与内筒20相配合对第四定位凸台1001进行定位，从而将卡簧10固定于提升短节8的外壁上。

在本发明的一个可选实施例中，如图1、图5所示，上接头19包括接头主体9和密封活塞11，接头主体9为竖向设置的圆柱状结构，密封活塞11为竖向设置的顶端开口、底端开口的圆筒状结构，密封活塞11的顶部与接头主体9的底部通过螺纹连接，接头主体9位于提升短节8的内侧，接头主体9的外壁与提升短节8的内壁相贴合且能上、下移动地连接，密封活塞11位于提升短节8下方的内筒20的内侧，密封活塞11的下部外壁与内筒20的内壁密封且能上、下移动地连接；第二单向阀4设置于密封活塞11的底部，密封活塞11的内部且位于第二单向阀4的顶部与接头主体9底部之间形成有输液腔1101，第二输液孔1103开设于密封活塞11的上部且通过输液腔1101与第二单向阀4的顶部相连接。

具体的，如图1、图5所示，第二单向阀4包括开设于密封活塞11底部的第二球腔401和位于第二球腔401内且能上、下移动的第二阀球402，第二球腔401的顶部与输液腔1101相连通，第二球腔401的底部与内筒20的内部相连通，第二球腔401的直径大于第二阀球402的直径，第二球腔401的底部内壁上形成有由上至下直径逐渐缩小的第二阀座，第二阀球402的底部外壁能与第二阀座的内壁抵接，以对第二球腔401进行封堵。第二单向阀4开启后，注入水通过第二单向阀4进入到输液腔1101内。

进一步的，如图1、图5所示，密封活塞11的下部外壁上沿密封活塞11的周向设置有圆环形的密封凸台1102，密封凸台1102的外壁与内筒20的内壁密封且能上、下移动地连接，密封凸台1102的顶部与提升短节8的底部之间形成有与第一输液孔703和第二输液孔1103相连通的第一输液间隙12。在保证密封活塞11的外壁与内筒20的内壁密封连接的前提下，通过第一输液间隙12将输液腔1101与输液通道3进行连通，从而使输液腔1101内的注入水能够依次通过第二输液孔1103、第一输液间隙12和第一输液孔703顺利进入至输液通道3内。

在本发明的一个可选实施例中，如图1、图6所示，内筒20包括内筒主体7和下返短节2，内筒主体7为竖向设置的两端开口的圆筒状结构，下返短节2为竖向设置的顶端开口、底端封口的圆筒状结构，下返短节2套设于内筒主体7的下部外侧，内筒主体7的外壁与下返短节2的内壁密封且能上、下移动地连接，从而通过下返短节2对内筒主体7的底端开口进行封堵；输液通道包括第一输液通道301和第二输液通道302，第一输液通道301位于内筒主体7的外壁与外筒1的内壁之间，第二输液通道302位于下返短节2的外壁与外筒1的内壁之间，第一输液通道301的顶部与第一输液孔703连通，第一输液通道301的底部与第二输液通道302的顶部连通，第二输液通道302的底部与第一单向阀5的顶部连通。

进一步的，下返短节2上开设有与第一进液孔701和第二进液孔101相贯通的第三进液孔(未示出)，通过第三进液孔的设置，保证第一进液孔701能够穿过下返短节2并与第二进液孔101相贯通，进而保证注入水能够顺利进入到内筒20内。

进一步的，如图1、图6所示，下返短节2的内部设置有密封短节6，密封短节6为竖向设置的两端开口的圆筒状结构，密封短节6的外壁与下返短节2的内壁密封且能上、下移动地连接。在下入内筒20的过程中，密封短节6位于与第三进液孔相对的位置上，从而通过密封短节6能对第三进液孔进行封堵，在下入到预设位置后，通过抽油杆和内筒主体7的重力挤压密封短节6向下移动至下返短节2的底部，以使密封短节6的位置与第三进液孔的位置相错开，进液通道导通。

进一步的，如图1、图6所示，密封短节6的外侧套设有至少一个第二密封环601，第二密封环601压紧于密封短节6的外壁与下返短节2的内壁之间。通过第二密封环601保证密封短节6的外壁与下返短节2的内壁之间良好的密封性，避免注入水渗漏至密封短节6与下返短节2之间。

具体的，如图1所示，第一单向阀5包括开设于外筒1内的第一球腔501和位于第一球腔501内且能上、下移动的第一阀球502，第一球腔501的顶部与第二输液通道302的底部相连通，第一球腔501的底部与位于第一单向阀5下方的外筒1的内部空间相连通，第一球腔501的直径大于所述第一阀球502的直径，第一球腔501的顶部内壁上形成有由上至下直径逐渐增大的第一阀座，第一阀球502的顶部外壁能与第一阀座的内壁抵接，以对第一球腔501进行封堵。第一单向阀5开启后，注入水流入至位于第一单向阀5下方的外筒1的内部空间中，进而喷射至待注水油层中，对待注水油层进行注水作业。

进一步的，如图1、图6所示，下返短节2的底部与第一单向阀5的顶部之间预留有连通第二输液通道302的底部与第一球腔501的第二输液间隙14。输液通道3内的注入水可通过第二输液间隙14进入到第一球腔501上方的空间内。

进一步的，如图1、图6所示，内筒主体7的外侧套设有至少一个第三密封环702，第三密封环702压紧于内筒主体7的外壁与下返短节2的内壁之间。通过第三密封环702保证内筒主体7的外壁与下返短节2的内壁之间良好的密封性，避免注入水渗漏至内筒主体7与下返短节2之间。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，外筒1的下方设置有提拉开关15，提拉开关15的顶部与外筒1的底部通过螺纹连接，提拉开关15与注水井的内壁之间设置有锚定器18，锚定器18连接于提拉开关15的外壁上，且锚定器18的外壁能与注水井的内壁卡接，通过锚定器18能够将管柱稳定的固定于注水井内的预设位置上，防止管柱蠕动造成封隔器解封。在注水作业结束后，上提外筒1，外筒1对提拉开关15进行上提，以使提拉开关15打开，提拉开关15的顶部和底部相连通，使得封隔器16上方和下方的环空内的压力得到平衡，锚定器18失去锚定作用，上提外筒1即可完成封隔器16的解封。

进一步的，提拉开关15的底部设置有爆破阀17，提拉开关15的底部与爆破阀17的顶部通过螺纹连接。在向注水井内下入管柱的过程中，可通过爆破阀17对管柱的底部进行封堵，在达到预设位置后，通过打压即可控制爆破阀17打开。

进一步的，如图1所示，封隔器16位于提拉开关15与注水井的内壁之间，封隔器16连接于提拉开关15的外壁上，且封隔器16的外壁能与注水井的内壁密封连接。

进一步的，外筒1的底部与提拉开关15的顶部之间以及提拉开关15的底部与爆破阀17的顶部之间还可顺序连接多根抽油杆。

本发明的增压注水管柱的下入过程为：首先，将外筒1、提拉开关15、锚定器18、封隔器16和爆破阀17连接后随油管下入到注水井内的预设位置，并向注水井内注入压力液体，使封隔器16在环空内形成座封，当压力达到爆破阀17的爆破压力时，爆破阀17打开。然后将内筒20与上接头19进行组装，并通过吊卡吊起提升短节8，将内筒20和上接头19一同下入至注水井内，由于密封凸台1102的直径大于提升短节8的内径，因此在下放过程中密封凸台1102的顶部与提升短节8的底部抵接，此时，接头主体9的顶部露出在提升短节8的上方，且此时密封短节6位于与第三进液孔相对的位置，以对进液通道进行封堵。在将内筒20和上接头19一同下入至注水井内后，将抽油杆的底部与接头主体9的顶部连接，并将吊卡转换至抽油杆上并将抽油杆吊起，以降低作业机的高度，操控作业机对内筒20和上接头19进行下放，在下放过程中，当提升短节8上的卡簧10下移到第一定位凸台102的位置时，卡簧10的上部外壁在受到第一定位凸台102的压力作用下向靠近提升短节8方向收缩，当卡簧10下移至第一定位凸台102的下方后，在自身弹力的作用下卡簧10的上部向远离提升短节8方向张开(即：卡簧10的上部恢复原位)，此时恰好第一定位凸台102的底部与卡簧10的顶部抵接，且第一定位凸台102的顶部与第二定位凸台801的底部抵接，从而将内筒20(即：下返短节2和内筒主体7)固定于外筒1的内部；另外，在下放内筒20的过程中，内筒主体7的底部会下移至与密封短节6的顶部相抵接的位置，在抽油杆和内筒主体7的重力作用下挤压密封短节6向下移动至下返短节2的底部，以使密封短节6的位置与第三进液孔的位置相错开，进液通道导通，完成对增压注水管柱的下放作业。

本发明的增压注水管柱的注水过程为：在将增压注水管柱下入至预设位置后，从地面向环空内注水，注入水的注水量在注水井内达到进液通道的位置后，此时起动抽油机，抽油杆带动接头主体9和密封活塞11向上移动(第二单向阀4随密封活塞11同步上移)，位于第二单向阀4下方的内筒20的内部空间不断增大且压强不断减小，在压差的作用下注入水通过进液通道进入到内筒主体7的内部；当抽油杆带动上接头19下移时，位于第二单向阀4下方的内筒20的内部空间的压强不断增加，达到第二单向阀4的开启压力时，注入水顶开第二单向阀4并进入至第二单向阀4上方的输液腔1101中，并依次通过第二输液孔1103、第一输液间隙12、第一输液孔703、输液通道3和第二输液间隙14进入至位于第一单向阀5上方的外筒1的内部空间中，当压力达到第一单向阀5的开启压力时，注入水推动第一单向阀5打开，增压后的注入水从第一单向阀5喷出并注入至待注水油层中。在抽油杆带动接头主体9和密封活塞11向下移动时，位于密封活塞11上方的外筒1内的压强逐渐减小，并小于地层内的压强，则第一单向阀5受地层内压力的作用关闭，避免地层内的注入水出现反流的情况。

另外，在注水作业完成后，通过油管上提外筒1和提拉开关15，提拉开关15打开，使得封隔器16上方和下方的环空内的压力得到平衡，锚定器18失去锚定作用，继续上提外筒1使封隔器16解封，即可更换其它作业管柱进行作业。

本发明的增压注水管柱的特点及优点是：

一、该增压注水管柱在注水井内对注入水先增压再注入到待注水油层中，从而增加了井内的注入压力，能够有效提高注水井的开采效果。

二、该增压注水管柱在注水井的内部对注入水进行增压，无需对地面管线设备进行调整，也无需增加地面上注水管线的注水压力，可在一定范围内降低注水管线所承受的注水压力，减少注水管线发生剌漏的情况，不仅能够避免对周围环境造成污染，而且延长了注水管线的使用寿命，保证采油工作的正常进行。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (19)

1.一种增压注水管柱，其特征在于，包括：

外筒，其顶部连接于油管的底部，所述外筒的下方设置有对所述外筒与所述注水井之间的环空进行座封的封隔器，所述外筒的内部设置有向下单向导通的第一单向阀；

内筒，其固定设置于所述外筒的内侧且位于所述第一单向阀的上方，所述内筒的外壁与所述外筒的内壁之间形成有输液通道，所述内筒上开设有第一输液孔，所述输液通道的顶部与所述第一输液孔连通，所述输液通道的底部与所述第一单向阀的顶部连通，所述内筒和所述外筒的对应位置上分别开设有相贯通的第一进液孔和第二进液孔，以在所述第一进液孔与所述第二进液孔之间形成密封贯穿所述输液通道且与所述内筒的内部相连通的进液通道，所述第一进液孔位于所述第一输液孔的下方；

上接头，其能上、下移动地设置于所述内筒的内侧，所述上接头的顶部连接于抽油杆的底部，所述上接头的底部设置有向上单向导通的第二单向阀，所述第二单向阀位于所述进液通道的上方，所述上接头上开设有连通所述第二单向阀顶部与所述第一输液孔的第二输液孔。

2.如权利要求1所述的增压注水管柱，其特征在于，所述内筒的上方且位于所述外筒的内侧设置有提升短节，所述提升短节固定于所述外筒的内壁上，所述提升短节的底部与所述内筒的顶部连接。

3.如权利要求2所述的增压注水管柱，其特征在于，所述外筒的内壁上设置有第一定位凸台，所述提升短节的外壁上设置有第二定位凸台，且所述提升短节的外侧套设有卡簧，所述卡簧为由下至上直径逐渐增大的喇叭口状结构，所述卡簧的底部内壁与所述提升短节的外壁连接，所述第一定位凸台位于所述第二定位凸台与所述卡簧之间，且所述第一定位凸台的顶部和底部分别与所述第二定位凸台的底部和所述卡簧的顶部抵接。

4.如权利要求3所述的增压注水管柱，其特征在于，所述第二定位凸台的底部外壁为由下至上直径逐渐增大的倒锥形结构。

5.如权利要求3所述的增压注水管柱，其特征在于，所述内筒的顶部固定套设于所述提升短节的底部外侧，所述提升短节的外壁上设置有第三定位凸台，所述卡簧的底部内壁上设置有第四定位凸台，所述第四定位凸台的内壁与所述提升短节的外壁相贴合，且所述第四定位凸台夹设于所述第三定位凸台的底部和所述内筒的顶部之间。

6.如权利要求2所述的增压注水管柱，其特征在于，所述提升短节的外侧套设有至少一个第一密封环，所述第一密封环压紧于所述提升短节的外壁与所述外筒的内壁之间。

7.如权利要求2所述的增压注水管柱，其特征在于，所述上接头包括接头主体和密封活塞，所述密封活塞的顶部与所述接头主体的底部连接，所述接头主体位于所述提升短节的内侧，所述接头主体的外壁与所述提升短节的内壁相贴合且能上、下移动地连接，所述密封活塞位于所述提升短节下方的所述内筒的内侧，所述密封活塞的下部外壁与所述内筒的内壁密封且能上、下移动地连接；

所述第二单向阀设置于所述密封活塞的底部，所述密封活塞的内部且位于所述第二单向阀的顶部与所述接头主体底部之间形成有输液腔，所述第二输液孔开设于所述密封活塞的上部且通过所述输液腔与所述第二单向阀的顶部相连接。

8.如权利要求7所述的增压注水管柱，其特征在于，所述第二单向阀包括开设于所述密封活塞底部的第二球腔和位于所述第二球腔内且能上、下移动的第二阀球，所述第二球腔的顶部和底部分别与所述输液腔和所述内筒的内部相连通，所述第二球腔的底部内壁上形成有由上至下直径逐渐缩小的第二阀座，所述第二阀球的底部外壁能与所述第二阀座的内壁抵接，以对所述第二球腔进行封堵。

9.如权利要求7所述的增压注水管柱，其特征在于，所述密封活塞的下部外壁上沿所述密封活塞的周向设置有环形的密封凸台，所述密封凸台的外壁与所述内筒的内壁密封且能上、下移动地连接，所述密封凸台的顶部与所述提升短节的底部之间形成有与所述第一输液孔和所述第二输液孔相连通的第一输液间隙。

10.如权利要求1所述的增压注水管柱，其特征在于，所述内筒包括内筒主体和下返短节，所述内筒主体为竖向设置的两端开口的筒状结构，所述下返短节为竖向设置的顶端开口、底端封口的筒状结构，所述下返短节套设于所述内筒主体的下部，以对所述内筒主体的底端开口进行封堵；

所述输液通道包括位于所述内筒主体的外壁与所述外筒的内壁之间的第一输液通道和位于所述下返短节的外壁与所述外筒的内壁之间的第二输液通道，所述第一输液通道的顶部与所述第一输液孔连通，所述第一输液通道的底部与所述第二输液通道的顶部连通，所述第二输液通道的底部与所述第一单向阀的顶部连通。

11.如权利要求10所述的增压注水管柱，其特征在于，所述下返短节上开设有与所述第一进液孔和所述第二进液孔相贯通的第三进液孔。

12.如权利要求11所述的增压注水管柱，其特征在于，所述下返短节的内部设置有密封短节，所述密封短节的外壁与所述下返短节的内壁密封且能上、下移动地连接，以使所述密封短节能对所述第三进液孔进行封堵。

13.如权利要求12所述的增压注水管柱，其特征在于，所述密封短节的外侧套设有至少一个第二密封环，所述第二密封环压紧于所述密封短节的外壁与所述下返短节的内壁之间。

14.如权利要求10所述的增压注水管柱，其特征在于，所述第一单向阀包括开设于所述外筒内的第一球腔和位于所述第一球腔内且能上、下移动的第一阀球，所述第一球腔的顶部和底部分别与所述第二输液通道的底部和位于所述第一单向阀下方的所述外筒的内部空间相连通，所述第一球腔的顶部内壁上形成有由上至下直径逐渐增大的第一阀座，所述第一阀球的顶部外壁能与所述第一阀座的内壁抵接，以对所述第一球腔进行封堵。

15.如权利要求14所述的增压注水管柱，其特征在于，所述下返短节的底部与所述第一单向阀的顶部之间预留有连通所述第二输液通道的底部与所述第一球腔的第二输液间隙。

16.如权利要求10所述的增压注水管柱，其特征在于，所述内筒主体的外侧套设有至少一个第三密封环，所述第三密封环压紧于所述内筒主体的外壁与所述下返短节的内壁之间。

17.如权利要求1所述的增压注水管柱，其特征在于，所述外筒的下方设置有提拉开关，所述提拉开关的顶部与所述外筒的底部连接，所述提拉开关与所述注水井的内壁之间设置有锚定器，所述锚定器连接于所述提拉开关的外壁上，且所述锚定器的外壁能与所述注水井的内壁卡接。

18.如权利要求17所述的增压注水管柱，其特征在于，所述提拉开关的底部设置有爆破阀。

19.如权利要求17所述的增压注水管柱，其特征在于，所述封隔器位于所述提拉开关与所述注水井的内壁之间，所述封隔器连接于所述提拉开关的外壁上，且所述封隔器的外壁能与所述注水井的内壁密封连接。

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