CN115306360B - 一种测控一体化注水井偏心智能配水器 - Google Patents
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Abstract
一种测控一体化注水井偏心智能配水器，管体上端设置有上接头、下端设置有下接头，在上接头下端管体内安装有扶正垫，扶正垫上安装有主干流道管，主干流道管外管体内腔和下接头组成的腔体为配水腔，配水腔下端下接头侧壁上加工有出水口，主干流道管上加工有向下倾斜的斜入水口，主干流道管和配水腔通过斜入水口相连通，配水腔内通过扶正垫固定安装有配水芯子，配水芯子下端设置有碎屑阻阀，配水腔通过配水芯子和碎屑阻阀与出水口a相连通，防返吐碟簧塞安装在配水器的水嘴出口处。本发明能够实现防止管柱来水杂质进入水嘴，有效避免了来水杂质堵塞配水芯子、干扰水嘴产生压力波信号频率，从而确保无线通信不受干扰，具有测量精度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于油田注水技术领域，具体涉及到一种注水井配水器。
背景技术
随着各大油气田开发进入中后期，地层压力和能量逐渐减小。为了补充地层压力和能量，提高采收率，通常向地下储层注水，即二次采油(注水采油)阶段。目前分层注水方式逐渐普及，现有常用分层注水的配水器因地层水返吐的现象，导致配水器极易损坏，使用寿命较短。
申请号202121663346.1、名称《防返吐可测压配水器》中国专利公开油管注水时，依靠注水压力推动测压活塞下行至下中心管台肩处限位，此时进行正常注水；需要测压时停止注水，测压活塞在注水层压力的作用下上行，测压活塞上行同时挤压油管内液体，导致油管内液体压力升高进行测压，再次注水时测压活塞重复上述动作，完成注水、测压。同时通过测压活塞上行实现，防止地层液体返吐至油管内，实现防返吐。该专利公开的防返吐结构多适合用在单层注水且属于非智能化的配水器中，而且测压活塞运动时(即开启注水/停止注水时)才能实现测压，不能随时测压、测压精度低，并且该防返吐结构复杂，难以安装应用在目前广泛应用的用于多层注水的智能化配水器上。
申请号202122443956.7、名称为《一种防泥沙效果好的井下智能调控配水器》中公开防沙组件包括第一过滤网、第二过滤网、第三过滤网和支撑部件，第三过滤网位于弹簧的外侧，第三过滤网的外侧设有第二过滤网，第二过滤网的外侧设有第一过滤网，第一过滤网的孔径大于第二过滤网的孔径。该专利中的防沙组件在配水器主体进行注水的过程中对水中的泥沙进行过滤，从而防止水中的泥沙进入到配水器主体的内部，但是该防沙组件采用的仅是环绕内部的三层过滤网，仅在短期内能起到防沙作用，在长期高压水冲击下极易损坏、使用寿命很短。
针对上述现有技术的缺点，目前急需一种可适用于多层注水防返吐、防碎屑杂质的智能配水器。
发明内容
本发明所要解决的技术在于克服现有技术的缺点，提供一种设计合理、结构简单、实现防返吐、防碎屑杂质、使用寿命长、测试准确度高的测控一体化注水井偏心智能配水器。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种测控一体化注水井偏心智能配水器，管体上端设置有上接头、下端设置有下接头，管体上端连接有上接头、下端连接有下接头，位于上接头下端管体内安装有扶正垫，扶正垫上安装有主干流道管，主干流道管外管体内腔和下接头组成的腔体为配水腔，配水腔下端下接头侧壁上加工有出水口a，主干流道管上加工有向下倾斜的斜入水口b，主干流道管和配水腔通过斜入水口b相连通，配水腔内通过扶正垫固定安装有配水芯子，配水芯子下端设置有碎屑阻阀，配水腔通过配水芯子和碎屑阻阀与出水口a相连通；所述配水芯子为芯子主壳体内设置有通过导线相连的电池、控制器组件电路板、电机，主壳体的下端设置有水嘴，电机的动力端通过传动机构与水嘴相连，水嘴的出口处设置有传感器组件及防返吐碟簧塞，所述传感器组件与控制器组件电路板相连，用于测量水流的压力、流量、温度。
作为一种优选的技术方案，所述水嘴为：水嘴套筒内从上到下依次设置有圆柱转动体、固定套管、防返吐碟簧塞，所述圆柱转动体的上端通过传动机构与电机的动力端相连，所述圆柱转动体中部径向设置有进水孔与水嘴套筒径向进水孔对应且孔径相同，圆柱转动体的下端轴向对称设置有两个与进水孔相连通的出水孔，水嘴套筒径向进水孔位于入水口处。
作为一种优选的技术方案，所述传动机构由联轴器、传动杆、工字固定环、轴承总成连接构成，传动杆一端通过联轴器与电机动力端相连，另一端安装在水嘴上，传动杆与芯子主壳体之间安装工字固定环、轴承总成，所述传动杆为T形杆。
作为一种优选的技术方案，所述入水口为向下倾斜的斜入水口b。
作为一种优选的技术方案，所述碎屑阻阀为阀体进水端中部设置有第一轴向通孔h、阀体中部设置有活动腔k、出水端端面上设置有均匀分布的至少2个第二轴向孔j，阀体的活动腔k内设置有防阻球，防阻球的直径大于第一轴向通孔h的孔径。
作为一种优选的技术方案，防返吐碟簧架内设置有隔板，将防返吐碟簧架内腔分割成进水腔和出水腔，防返吐碟簧架外侧壁中部沿圆周方向加工有径向凹槽g，进水腔内轴向从内向外依次设置有弹簧和单向活塞，与弹簧相对的另一端进水腔内壁上设置有活塞卡台，进水腔侧壁上活塞所在区域周向加工有均匀分布的矩形的第一水流通孔e，无外力作用时单向活塞在弹簧的弹力下抵靠在活塞卡台上将第一水流通孔e堵塞住，出水腔壁上沿圆周方向设置有第二水流通孔f，第一水流通孔e和第二水流通孔f均位于径向凹槽g内，所述防返吐碟簧架安装在配水器的水嘴出口处。
本发明的有益效果如下：
本发明的配水器能够实现防止管柱来水杂质进入水嘴，有效避免了来水杂质堵塞配水芯子、干扰水嘴产生压力波信号频率，从而确保无线通信不受干扰，具有测量精度高的优点。本发明的碎屑阻阀具有防止地层岩石碎屑沿出水口进入配水芯子内，避免堵塞配水芯子通道及影响传感器测量数据的准确性。本发明的防返吐碟簧塞能够防止因地层压力过大，地层液体沿配水芯子倒流井筒中，达到了保持地层压力的效果，而且避免了因液体倒流，影响其它注水层位的流量、压力等数据测量；本发明的防返吐碟簧塞具有结构简单且使用寿命长、耐用的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明传动机构7和水嘴8连接关系示意图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是本发明防返吐碟簧塞8-3的结构示意图。
图5是图4的B-B剖视图。
图6是本发明碎屑阻阀10的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于下述的实施方式。
在图1中，本实施例的一种测控一体化注水井偏心智能配水器由管体2、上接头1、下接头11、主干流道管12、配水芯子、碎屑阻阀10连接构成。
管体2上端连接有上接头1、下端连接有下接头11，位于上接头1下端管体2内安装有扶正垫，扶正垫上安装有主干流道管12，主干流道管12外管体2内腔和下接头11组成的腔体为配水腔，配水腔下端下接头11侧壁上加工有出水口a，主干流道管12上加工有向下倾斜的斜入水口b，主干流道管12和配水腔通过斜入水口b相连通，斜入水口b用于防止主干流道管12内的杂质进入配水腔，配水腔内通过扶正垫固定安装有配水芯子，配水芯子下端安装有碎屑阻阀10，配水腔通过配水芯子和碎屑阻阀10与出水口a相连通，碎屑阻阀10用于阻止内地层内的岩石碎屑随地层内的水倒流进入配水芯子，防止配水芯子堵塞，进一步被损坏。注入的水从上接头1进入管体2的主干流道管12，一部分水流顺着主干流道管12继续向前流动，另一部分水流通过斜入水口b进入配水腔，然后进入配水芯子，由配水芯子流出，进入碎屑阻阀10，最后通过出水口a流向地层。
本实施例的配水芯子由芯子主壳体5、电池3、控制器组件电路板4、电机6、传动机构7、水嘴8、传感器组件9连接构成。芯子主壳体5内安装有通过导线相连的电池3、控制器组件电路板4、电机6，主壳体的下端连接有水嘴8，电机6的动力端通过传动机构7与水嘴8相连，传动机构7由联轴器7-1、传动杆7-4、工字固定环7-3、轴承总成7-2连接构成，传动杆7-4一端通过联轴器7-1与电机6动力端相连，另一端安装在水嘴8上，传动杆7-4与芯子主壳体5之间安装工字固定环7-3、轴承总成7-2，传动杆7-4为T形杆，电机6通过传动机构7控制水嘴8开度，从而使流经水嘴的水产生压力波信号，水嘴8的出口处安装有传感器组件9，传感器组件9与控制器组件电路板4相连，用于检测水流的压力波信号、流量、温度，传感器组件9将检测到的压力、流量、温度信号转化成电信号输入端控制器组件电路板4，控制器组件电路板4通过无线传输模块将信号进一步发送到上位机，同时控制器组件电路板4根据上位机的指令控制电机6动作以及动作的频率。
在图2、3中，本实施例的水嘴8由水嘴套筒8-4、圆柱转动体8-1、固定套管8-2、防返吐碟簧塞8-3连接构成。水嘴套筒8-4内从上到下依次安装有圆柱转动体8-1、固定套管8-2、防返吐碟簧塞8-3，圆柱转动体8-1的上端与传动杆7-4固定相连，圆柱转动体8-1中部径向加工有进水孔c与水嘴套筒8-4径向进水孔d对应且孔径相同，圆柱转动体8-1的下端轴向对称加工有两个与进水孔相连通的出水孔，水嘴套筒8-4径向进水孔d位于斜入水口b处，电机6通过传动杆7-4带动圆柱转动体8-1转动，从而调节圆柱转动体8-1的进水孔c与水嘴套筒8-4径向进水孔d的相对位置，从而调节圆柱转动体8-1的进水孔c的开度，当圆柱转动体8-1的进水孔c的中心线与水嘴套筒8-4径向进水孔d的中心线重合时，圆柱转动体8-1的进水孔c的开度最大，当圆柱转动体8-1的进水孔c的中心线与水嘴套筒8-4径向进水孔d的中心线垂直时，圆柱转动体8-1的进水孔c被封堵，防返吐碟簧塞8-3用于防止注入地层内的水倒流入水嘴8。配水腔内的水流通过水嘴套筒8-4径向进水孔d进入，进一步通过圆柱转动体8-1的进水孔c进入圆柱转动体8-1内，依次流过固定套管8-2、防返吐碟簧塞8-3。
在图4、5中，本实施例的防返吐碟簧塞8-3由防返吐碟簧架8-3-1、隔板8-3-4、弹簧8-3-3、单向活塞8-3-2连接构成。防返吐碟簧架8-3-1内加工有隔板8-3-4将防返吐碟簧架8-3-1内腔分割成进水腔和出水腔，防返吐碟簧架8-3-1外侧壁中部沿圆周方向加工有径向凹槽g，当安装在水嘴套筒8-4内时，径向凹槽g与水嘴套筒8-4形成过水腔体，进水腔内轴向从内向外依次安装有弹簧8-3-3和单向活塞8-3-2，与弹簧8-3-3相对的另一端进水腔内壁上加工有活塞卡台8-3-5，进水腔侧壁上活塞所在区域周向加工有均匀分布的矩形的第一水流通孔e，无外力作用时单向活塞8-3-2在弹簧8-3-3的弹力下抵靠在活塞卡台8-3-5上将第一水流通孔e堵塞住，出水腔壁上沿圆周方向加工有第二水流通孔f，第一水流通孔e和第二水流通孔f均位于径向凹槽g内，从水嘴8的固定套管8-2流出的水进入进水腔，在水压作用下，单向活塞8-3-2压缩弹簧8-3-3打开第一水流通孔e，水流通过第一水流通孔e进入过水腔体，然后通过第二水流通孔f进入出水腔，通过出水腔流出到碎屑阻阀10。
在图6中，本实施例的碎屑阻阀10由阀体10-1、防阻球10-2连接构成，阀体10-1进水端中部加工有第一轴向通孔h、阀体10-1内中部加工有活动腔k、出水端端面上加工有均匀分布的4个第二轴向孔j，第一轴向通孔h与活动腔k之间加工有防阻球座，阀体10-1的活动腔k内安装有防阻球10-2，防阻球10-2的直径大于第一轴向通孔h的孔径，从返吐碟簧塞流出的水流从进水端进入活动腔k，然后通过第二轴向孔j流出，最后通过出水口a流向地层，当测控一体化注水井偏心智能配水器停止工作时，地层压力大于注水管柱内部的压力，内地层内的岩石碎屑会随地层内的水倒流，水流会驱动防阻球10-2上移，使防阻球10-2紧密贴合防阻球座上将第一轴向通孔h堵塞，阻止碎屑进入配水芯子，避免了配水芯子堵塞。
Claims (5)
1.一种测控一体化注水井偏心智能配水器，管体（2）上端设置有上接头（1）、下端设置有下接头（11），其特征在于：管体（2）上端连接有上接头（1）、下端连接有下接头（11），位于上接头（1）下端管体（2）内安装有扶正垫，扶正垫上安装有主干流道管（12），主干流道管（12）外管体（2）内腔和下接头（11）组成的腔体为配水腔，配水腔下端下接头（11）侧壁上加工有出水口a，主干流道管（12）上加工有向下倾斜的斜入水口b，主干流道管（12）和配水腔通过斜入水口b相连通，配水腔内通过扶正垫固定安装有配水芯子，配水芯子下端设置有碎屑阻阀（10），配水腔通过配水芯子和碎屑阻阀（10）与出水口a相连通；所述配水芯子为芯子主壳体（5）内设置有通过导线相连的电池（3）、控制器组件电路板（4）、电机（6），主壳体的下端设置有水嘴（8），电机（6）的动力端通过传动机构（7）与水嘴（8）相连，水嘴（8）的出口处设置有传感器组件（9）及防返吐碟簧塞（8-3），所述传感器组件（9）与控制器组件电路板（4）相连，用于测量水流的压力、流量、温度；所述防返吐碟簧塞（8-3）为防返吐碟簧架（8-3-1）内设置有隔板（8-3-4），将防返吐碟簧架（8-3-1）内腔分割成进水腔和出水腔，防返吐碟簧架（8-3-1）外侧壁中部沿圆周方向加工有径向凹槽g，进水腔内轴向从内向外依次设置有弹簧（8-3-3）和单向活塞（8-3-2），与弹簧（8-3-3）相对的另一端进水腔内壁上设置有活塞卡台（8-3-5），进水腔侧壁上活塞所在区域周向加工有均匀分布的矩形的第一水流通孔e，无外力作用时单向活塞（8-3-2）在弹簧（8-3-3）的弹力下抵靠在活塞卡台（8-3-5）上将第一水流通孔e堵塞住，出水腔壁上沿圆周方向设置有第二水流通孔f，第一水流通孔e和第二水流通孔f均位于径向凹槽g内，所述防返吐碟簧架（8-3-1）安装在配水器的水嘴（8）出口处。
2.根据权利要求1所述测控一体化注水井偏心智能配水器，其特征在于，所述水嘴（8）为：水嘴套筒（8-4）内从上到下依次设置有圆柱转动体（8-1）、固定套管（8-2）、防返吐碟簧塞（8-3），所述圆柱转动体（8-1）的上端通过传动机构（7）与电机（6）的动力端相连，所述圆柱转动体（8-1）中部径向设置有进水孔与水嘴套筒（8-4）径向进水孔对应且孔径相同，圆柱转动体（8-1）的下端轴向对称设置有两个与进水孔相连通的出水孔，水嘴套筒（8-4）径向进水孔位于入水口处。
3.根据权利要求1或2所述测控一体化注水井偏心智能配水器，其特征在于，所述传动机构（7）由联轴器（7-1）、传动杆（7-4）、工字固定环（7-3）、轴承总成（7-2）连接构成，传动杆（7-4）一端通过联轴器（7-1）与电机（6）动力端相连，另一端安装在水嘴（8）上，传动杆（7-4）与芯子主壳体（5）之间安装工字固定环（7-3）、轴承总成（7-2），所述传动杆（7-4）为T形杆。
4.根据权利要求1所述测控一体化注水井偏心智能配水器，其特征在于，所述入水口为向下倾斜的斜入水口b。
5.根据权利要求1所述测控一体化注水井偏心智能配水器，其特征在于，所述碎屑阻阀（10）为阀体（10-1）进水端中部设置有第一轴向通孔h、阀体（10-1）中部设置有活动腔k、出水端端面上设置有均匀分布的至少2个第二轴向孔j，阀体（10-1）的活动腔k内设置有防阻球（10-2），防阻球（10-2）的直径大于第一轴向通孔h的孔径。
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