CN116146156A - 一种用于注水井的流量控制设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注水井流量设备技术领域，具体涉及一种用于注水井的流量控制设备及控制方法，包括：壳体，壳体的两侧分别固定连接有进水管道和出水管道，出水管道的一侧设置有压力传感器，进水管道和壳体的连接处设置有用于调节进水流量的蝶阀，蝶阀的一侧设置有用于监测进水管道内部水体流速的监测部，缸体腔的内部设置有增压部，出水管道的末端设置有用于控制出水量的控制部，控制部与压力传感器相连接。水流通过缸体腔内部，增压部根据监测部监测的流速大小，调整水流形成的旋转效果幅度，来增加水流的速度和冲力，控制部根据水压的大小自动调整出水面积，水压小的时候开启出水面积大，使出水量达到平衡，从而达到注水井流量控制的目的。

Description

一种用于注水井的流量控制设备及控制方法

技术领域

本发明涉及注水井流量设备技术领域，尤其涉及一种用于注水井的流量控制设备及控制方法。

背景技术

注水井是一种在开采油田过程中，用来向油层注水的井，用以在开采油田时保持或恢复油井内油层的压力，在注水井水管注水的过程中，需要进行流量控制，当管道中液体压强变化时，需要保持管道内压强以及控制管道内液体流量，使油井充分受到注水效果。

在现有技术202210216040.4中的流量控制设备，包括主体、洗井阀和微量调节阀，其特征在于，还包括：第一液压装置，第二液压装置，压力传感器，洗井阀位置传感器，微量调节阀位置传感器，智能控制单元，其分别与所述洗井阀液压泵、微量调节阀液压泵、压力传感器、第一位置传感器以及第二位置传感器连接，上述结构能够检测注水井的内部压力，对注水井内部压力的调节。

但是，上述在注水井内部压力进行调节的过程中，由于管道内液体的流量与流速不稳定，流量流速过大过小时无法调节，不能自动保持管道内压强以及液体流量，使出水量达到平衡，导致注水井流量控制不够精确。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于注水井的流量控制设备及控制方法，以解决自动调节流量流速，保持管道内压强以及液体流量，使出水量达到平衡。

基于上述目的，本发明提供了一种用于注水井的流量控制设备，包括：壳体，所述壳体由上壳和下壳焊接而成，且上壳和下壳之间开设有缸体腔，所述壳体的两侧分别固定连接有进水管道和出水管道，所述出水管道的一侧设置有压力传感器，所述进水管道和壳体的连接处设置有用于调节进水流量的蝶阀；

所述蝶阀的一侧设置有用于监测进水管道内部水体流速的监测部，所述进水管道的另一端延伸至缸体腔的内部，所述缸体腔的内部设置有增压部，所述增压部与监测部相连接，当监测部对进水管道监测流量过小时，增压部来增加水流的速度和冲力，所述出水管道的末端设置有用于控制出水量的控制部，所述控制部与压力传感器相连接。

优选的，所述监测部还包括固定连接在进水管道顶端的中部筒，所述中部筒的内部滑动连接有拨杆，所述中部筒的一侧开设有空气孔，且中部筒的底端转动连接有叶片，所述叶片的顶部设置有金属棒，所述金属棒的顶端在中部筒的内壁设置有磁块。

优选的，所述叶片呈环绕分布式，所述叶片的半径小于缸体腔的内壁半径。

优选的，所述增压部还包括设置在缸体腔内部的转动轴，所述转动轴的外侧环绕设置有桨叶，所述壳体的一侧设有端盖，所述转动轴的另一端延伸部插接在端盖的内部，所述端盖的内部设置有转座，所述转座内部转动连接有转动轴，所述转动轴的延伸部外侧固定安装有摩擦轮，所述摩擦轮的两侧相抵触有夹板，所述夹板的顶端相互铰接，夹板的底端通过复位弹簧固定连接，相邻所述夹板内侧之间固定连接有套筒和铁杆，所述套筒的内部设置有电磁铁，所述电磁铁与金属棒之间电性连接。

优选的，所述电磁铁末端产生的磁场磁极与铁杆之间相互吸引，所述夹板的内侧开设有摩擦轮相适配的弧槽。

优选的，所述复位弹簧在压缩状态下，相邻夹板与摩擦轮相互抵接，所述桨叶环绕分布在转动轴的外侧，桨叶表面为弧形结构。

优选的，所述控制部还包括套接在出水管道一端的排出管，所述排出管与出水管道之间设置有套壳，所述套壳的底端开设有方形孔，所述方形孔的内部滑动有闸门，所述闸门的顶端两侧活动连接有闭板，所述闭板的顶端铰接有铰接座，所述铰接座滑动安装在套壳的内部，且铰接座的两侧相抵触有挡块，铰接座的顶端固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆与压力传感器之间电性连接。

优选的，所述闸门的内部开设有用于出水的梯形槽，所述挡块与铰接座的抵接处作倒角处理。

优选的，所述进水管道的水平高度高于出水管道的水平高度，所述蝶阀设置于监测部的末端靠近缸体腔的一侧。

本说明书还提供上述的一种用于注水井的流量控制设备的控制方法，包括如下步骤：

S101、通过注水井与壳体的进水管道相连，在注水时，通过进水管道与壳体中的蝶阀调整进水流量，通过水流进入进水管道的内部，水流经过内部的叶片时，利用水流带动拨杆底端的叶片旋转，叶片顶端金属棒同时旋转，金属棒在磁块的底部转动在磁场中运动，同时经过空气孔将外部空气引入进水管道内部，利用监测部切割磁感线产生的电流与增压部连接；

S102、进水管道中的水流经过监测部进入缸体腔内部后，当进水管道中的水流越快，监测部切割磁感线产生的电流越强，通入电磁铁产生的电流大，电磁铁产生吸力大于复位弹簧的弹力，拉动铁杆在套筒内部收缩，带动两侧的夹板对转动轴外侧的摩擦轮接触，对转动轴施加转动阻力，减缓桨叶的转动速度，从而减小缸体腔内的水流旋转幅度；

S103、当进水管道中水流越慢时，通入电磁铁产生的电流越小，电磁铁吸力小于复位弹簧的弹力，相邻夹板无法对摩擦轮接触，转动轴外侧无阻力，缸体腔内部空气和水混合，缸体腔内部的水流冲击桨叶在转座内部转动，转动轴外侧的桨叶旋转时，带动缸体腔中水流形成旋转，从而增加缸体腔中水流的旋转幅度；

S104、经过缸体腔中增压部后的水流在其内部蓄水后，进入出水管道，利用压力传感器进行水压监测，当流速过快时，此时水压过大，水流经缸体腔汇入出水管道内部，压力传感器与电动伸缩杆相连接，水压过大时，电动伸缩杆收缩带动铰接座向上移动，拉动闸门向上移动，而两侧的闭板接触挡块后，向内侧挤压，在闸门以及两侧闭板的结合后，减小方形孔出水面积，当流速过慢时，水压过大时，电动伸缩杆伸开带动铰接座向下移动，推动闸门向下移动，恢复方形孔的出水面积，开启出水面积大，使出水量达到平衡。

本发明的有益效果：通过注水井与壳体的进水管道相连，在注水时，通过进水管道与壳体中的蝶阀调整进水流量，通过监测部对进水管道中进行流速监测，当水流经过监测部进入增压部。

利用进水管道和出水管道高度差形成的蓄水范围，水流通过缸体腔内部，增压部根据监测部监测的流速大小，调整水流形成的旋转效果幅度，来增加水流的速度和冲力，交汇后通过出水管道内的控制部，同时利用压力传感器进行水压监测，控制部根据水压的大小自动调整出水面积，水压小的时候开启出水面积大，使出水量达到平衡，从而达到注水井流量控制的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体的立体结构示意图；

图2为本发明进水管道处的剖视立体结构示意图；

图3为本发明图2中A部分的放大处结构示意图；

图4为本发明整体的后视立体结构示意图；

图5为本发明端盖的内部结构示意图；

图6为本发明缸体腔中的内部剖视结构示意图；

图7为本发明图6中B-B处的侧视剖视图。

图中标记为：1、壳体；2、缸体腔；21、桨叶；22、转动轴；23、端盖；24、转座；25、摩擦轮；26、夹板；27、复位弹簧；28、套筒；29、电磁铁；291、铁杆；3、进水管道；31、中部筒；32、拨杆；33、空气孔；34、叶片；35、金属棒；36、磁块；4、出水管道；41、套壳；42、排出管；43、方形孔；44、闸门；45、闭板；46、铰接座；47、挡块；48、电动伸缩杆；5、压力传感器；6、蝶阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明的第一个方面，如图1-图7所示，一种用于注水井的流量控制设备，包括：壳体1，壳体1由上壳和下壳焊接而成，且上壳和下壳之间开设有缸体腔2，壳体1的两侧分别固定连接有进水管道3和出水管道4，出水管道4的一侧设置有压力传感器5，进水管道3和壳体1的连接处设置有用于调节进水流量的蝶阀6；

蝶阀6的一侧设置有用于监测进水管道3内部水体流速的监测部，进水管道3的另一端延伸至缸体腔2的内部，缸体腔2的内部设置有增压部，增压部与监测部相连接，当监测部对进水管道3监测流量过小时，增压部来增加水流的速度和冲力，出水管道4的末端设置有用于控制出水量的控制部，控制部与压力传感器5相连接。

优选的，进水管道3的水平高度高于出水管道4的水平高度，蝶阀6设置于监测部的末端靠近缸体腔2的一侧。

本实施例，通过注水井与壳体1的进水管道3相连，在注水时，通过进水管道3与壳体1中的蝶阀6调整进水流量，通过监测部对进水管道3中进行流速监测，当水流经过监测部进入增压部。

利用进水管道3和出水管道4高度差形成的蓄水范围，进水管道3中的水流通过缸体腔2内部，增压部根据监测部监测的流速大小，调整水流形成的旋转效果幅度，来增加水流的速度和冲力，交汇后通过出水管道4内的控制部，同时利用压力传感器5进行水压监测，控制部根据水压的大小自动调整出水面积，水压小的时候开启出水面积大，使通过出水管道4的出水量达到平衡，从而达到注水井流量控制的目的。

作为一种实施方式，如图1、图2、图3所示，一种用于注水井的流量控制设备，监测部还包括固定连接在进水管道3顶端的中部筒31，中部筒31的内部滑动连接有拨杆32，中部筒31的一侧开设有空气孔33，且中部筒31的底端转动连接有叶片34，叶片34呈环绕分布式，叶片34的半径小于缸体腔2的内壁半径，叶片34的顶部设置有金属棒35，金属棒35的顶端在中部筒31的内壁设置有磁块36。

本实施例，外部水流进入进水管道3的内部后，进水管道3中水流经过内部的叶片34时，利用水流带动拨杆32底端的叶片34旋转，叶片34顶端金属棒35同时旋转，金属棒35在磁块36的底部转动在磁场中运动，作切割磁感线运动产生电流，同时经过空气孔33将外部空气引入进水管道3内部，进水管道3中水流越快，叶片34的转速越快，磁场中产生的电流越强。

其中，拨杆32可带动叶片34向上与进水管道3脱离，监测部停止监测。

作为一种实施方式，如图2、图4、图5所示，一种用于注水井的流量控制设备，增压部还包括设置在缸体腔2内部的转动轴22，转动轴22的外侧环绕设置有桨叶21，壳体1的一侧设有端盖23，转动轴22的另一端延伸部插接在端盖23的内部，端盖23的内部设置有转座24，转座24内部转动连接有转动轴22，转动轴22的延伸部外侧固定安装有摩擦轮25，摩擦轮25的两侧相抵触有夹板26，夹板26的顶端相互铰接，夹板26的底端通过复位弹簧27固定连接，相邻夹板26内侧之间固定连接有套筒28和铁杆291，套筒28的内部设置有电磁铁29，电磁铁29与金属棒35之间电性连接。

优选的，电磁铁29末端产生的磁场磁极与铁杆291之间相互吸引，夹板26的内侧开设有摩擦轮25相适配的弧槽，复位弹簧27在压缩状态下，相邻夹板26与摩擦轮25相互抵接，桨叶21环绕分布在转动轴22的外侧，桨叶21表面为弧形结构。

本实施例，进水管道3中的水流经过监测部进入缸体腔2内部后，通过监测部的切割磁感线产生的电流通入电磁铁29的内部，电磁铁29接入电流后，当进水管道3中的水流越快，监测部切割磁感线产生的电流越强，通入电磁铁29产生的电流大，电磁铁29产生吸力大于复位弹簧27的弹力，拉动铁杆291在套筒28内部收缩，带动两侧的夹板26对转动轴22外侧的摩擦轮25接触，对转动轴22施加转动阻力，减缓桨叶21的转动速度，从而减小缸体腔2内的水流旋转幅度。

当进水管道3中水流越慢时，通入电磁铁29产生的电流越小，电磁铁29吸力小于复位弹簧27的弹力，相邻夹板26无法对摩擦轮25接触，转动轴22外侧无阻力，从而增加缸体腔2的水流的旋转幅度，缸体腔2内部增压部中空气和水混合，缸体腔2内部的水流冲击桨叶21在转座24内部转动，转动轴22外侧的桨叶21旋转时，带动水流形成的旋转，增加水流的速度和冲力。

作为一种实施方式，如图1、图2、图6和图7所示，一种用于注水井的流量控制设备，控制部还包括套接在出水管道4一端的排出管42，排出管42与出水管道4之间设置有套壳41，套壳41的底端开设有方形孔43，方形孔43的内部滑动有闸门44，闸门44的顶端两侧活动连接有闭板45，闭板45的顶端铰接有铰接座46，铰接座46滑动安装在套壳41的内部，且铰接座46的两侧相抵触有挡块47，铰接座46的顶端固定连接有电动伸缩杆48，电动伸缩杆48与压力传感器5之间电性连接。

优选的，闸门44的内部开设有用于出水的梯形槽，挡块47与铰接座46的抵接处作倒角处理。

本实施例，利用压力传感器5进行水压监测，当出水管道4中流速过快时，此时水压过大，水流经缸体腔2汇入出水管道4内部，压力传感器5与电动伸缩杆48相连接，水压过大时，电动伸缩杆48收缩带动铰接座46向上移动，拉动闸门44向上移动，而两侧的闭板45接触挡块47后，向内侧挤压，在闸门44以及两侧闭板45的结合后，减小方形孔43的出水面积；

当出水管道4中流速过慢时，水压过大时，电动伸缩杆48伸开带动铰接座46向下移动，推动闸门44向下移动，恢复方形孔43的出水面积，开启出水面积大，使出水量达到平衡。

本说明书实施例还提供上述的一种用于注水井的流量控制设备的控制方法，包括如下步骤：

S101、通过注水井与壳体1的进水管道3相连，在注水时，通过进水管道3与壳体1中的蝶阀6调整进水流量，通过水流进入进水管道3的内部，水流经过内部的叶片34时，利用水流带动拨杆32底端的叶片34旋转，叶片34顶端金属棒35同时旋转，金属棒35在磁块36的底部转动在磁场中运动，同时经过空气孔33将外部空气引入进水管道3内部，利用监测部切割磁感线产生的电流与增压部连接；

S102、进水管道3中的水流经过监测部进入缸体腔2内部后，当进水管道3中的水流越快，监测部切割磁感线产生的电流越强，通入电磁铁29产生的电流大，电磁铁29产生吸力大于复位弹簧27的弹力，拉动铁杆291在套筒28内部收缩，带动两侧的夹板26对转动轴22外侧的摩擦轮25接触，对转动轴22施加转动阻力，减缓桨叶21的转动速度，从而减小缸体腔2内的水流旋转幅度；

S103、当进水管道3中水流越慢时，通入电磁铁29产生的电流越小，通过电磁铁29吸力小于复位弹簧27压力下，相邻夹板26无法对摩擦轮25接触，转动轴22外侧无阻力，缸体腔2内部空气和水混合，缸体腔2内部的水流冲击桨叶21在转座24内部转动，转动轴22外侧的桨叶21旋转时，带动缸体腔2中水流形成旋转，从而增加缸体腔2中水流的旋转幅度；

S104、经过缸体腔2中增压部后的水流在其内部蓄水后，进入出水管道4，利用压力传感器5进行水压监测，当流速过快时，此时水压过大，水流经缸体腔2汇入出水管道4内部，压力传感器5与电动伸缩杆48相连接，水压过大时，电动伸缩杆48收缩带动铰接座46向上移动，拉动闸门44向上移动，而两侧的闭板45接触挡块47后，向内侧挤压，在闸门44以及两侧闭板45的结合后，减小方形孔43出水面积，当流速过慢时，水压过大时，电动伸缩杆48伸开带动铰接座46向下移动，推动闸门44向下移动，恢复方形孔43的出水面积，开启出水面积大，使出水量达到平衡。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于注水井的流量控制设备，包括：壳体（1），所述壳体（1）由上壳和下壳焊接而成，且上壳和下壳之间开设有缸体腔（2），所述壳体（1）的两侧分别固定连接有进水管道（3）和出水管道（4），所述出水管道（4）的一侧设置有压力传感器（5），其特征在于，所述进水管道（3）和壳体（1）的连接处设置有用于调节进水流量的蝶阀（6）；

所述蝶阀（6）的一侧设置有用于监测进水管道（3）内部水体流速的监测部，所述进水管道（3）的另一端延伸至缸体腔（2）的内部，所述缸体腔（2）的内部设置有增压部，所述增压部与监测部相连接，当监测部对进水管道（3）监测流量过小时，增压部来增加水流的速度和冲力，所述出水管道（4）的末端设置有用于控制出水量的控制部，所述控制部与压力传感器（5）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于注水井的流量控制设备，其特征在于，所述监测部还包括固定连接在进水管道（3）顶端的中部筒（31），所述中部筒（31）的内部滑动连接有拨杆（32），所述中部筒（31）的一侧开设有空气孔（33），且中部筒（31）的底端转动连接有叶片（34），所述叶片（34）的顶部设置有金属棒（35），所述金属棒（35）的顶端在中部筒（31）的内壁设置有磁块（36）。

3.根据权利要求2所述的一种用于注水井的流量控制设备，其特征在于，所述叶片（34）呈环绕分布式，所述叶片（34）的半径小于缸体腔（2）的内壁半径。

4.根据权利要求2所述的一种用于注水井的流量控制设备，其特征在于，所述增压部还包括设置在缸体腔（2）内部的转动轴（22），所述转动轴（22）的外侧环绕设置有桨叶（21），所述壳体（1）的一侧设有端盖（23），所述转动轴（22）的另一端延伸部插接在端盖（23）的内部，所述端盖（23）的内部设置有转座（24），所述转座（24）内部转动连接有转动轴（22），所述转动轴（22）的延伸部外侧固定安装有摩擦轮（25），所述摩擦轮（25）的两侧相抵触有夹板（26），所述夹板（26）的顶端相互铰接，夹板（26）的底端通过复位弹簧（27）固定连接，相邻所述夹板（26）内侧之间固定连接有套筒（28）和铁杆（291），所述套筒（28）的内部设置有电磁铁（29），所述电磁铁（29）与金属棒（35）之间电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于注水井的流量控制设备，其特征在于，所述电磁铁（29）末端产生的磁场磁极与铁杆（291）之间相互吸引，所述夹板（26）的内侧开设有摩擦轮（25）相适配的弧槽。

6.根据权利要求4所述的一种用于注水井的流量控制设备，其特征在于，所述复位弹簧（27）在压缩状态下，相邻夹板（26）与摩擦轮（25）相互抵接，所述桨叶（21）环绕分布在转动轴（22）的外侧，桨叶（21）表面为弧形结构。

7.根据权利要求4所述的一种用于注水井的流量控制设备，其特征在于，所述控制部还包括套接在出水管道（4）一端的排出管（42），所述排出管（42）与出水管道（4）之间设置有套壳（41），所述套壳（41）的底端开设有方形孔（43），所述方形孔（43）的内部滑动有闸门（44），所述闸门（44）的顶端两侧活动连接有闭板（45），所述闭板（45）的顶端铰接有铰接座（46），所述铰接座（46）滑动安装在套壳（41）的内部，且铰接座（46）的两侧相抵触有挡块（47），铰接座（46）的顶端固定连接有电动伸缩杆（48），所述电动伸缩杆（48）与压力传感器（5）之间电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于注水井的流量控制设备，其特征在于，所述闸门（44）的内部开设有用于出水的梯形槽，所述挡块（47）与铰接座（46）的抵接处作倒角处理。

9.根据权利要求1所述的一种用于注水井的流量控制设备，其特征在于，所述进水管道（3）的水平高度高于出水管道（4）的水平高度，所述蝶阀（6）设置于监测部的末端靠近缸体腔（2）的一侧。

10.根据权利要求7所述的一种用于注水井的流量控制设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、通过注水井与壳体（1）的进水管道（3）相连，在注水时，通过进水管道（3）与壳体（1）中的蝶阀（6）调整进水流量，通过水流进入进水管道（3）的内部，水流经过内部的叶片（34）时，利用水流带动拨杆（32）底端的叶片（34）旋转，叶片（34）顶端金属棒（35）同时旋转，金属棒（35）在磁块（36）的底部转动在磁场中运动，利用监测部切割磁感线产生的电流与增压部连接，同时经过空气孔（33）将外部空气引入进水管道（3）内部；

S102、进水管道（3）中的水流经过监测部进入缸体腔（2）内部后，当进水管道（3）中的水流越快，监测部切割磁感线产生的电流越强，通入电磁铁（29）产生的电流大，电磁铁（29）产生吸力大于复位弹簧（27）的弹力，拉动铁杆（291）在套筒（28）内部收缩，带动两侧的夹板（26）对转动轴（22）外侧的摩擦轮（25）接触，对转动轴（22）施加转动阻力，减缓桨叶（21）的转动速度，从而减小缸体腔（2）内的水流旋转幅度；

S103、当进水管道（3）中水流越慢时，通入电磁铁（29）产生的电流越小，电磁铁（29）吸力小于复位弹簧（27）的弹力，相邻夹板（26）无法对摩擦轮（25）接触，转动轴（22）外侧无阻力，缸体腔（2）内部空气和水混合，缸体腔（2）内部的水流冲击桨叶（21）在转座（24）内部转动，转动轴（22）外侧的桨叶（21）旋转时，带动缸体腔（2）中水流形成旋转，从而增加缸体腔（2）中水流的旋转幅度；

S104、经过缸体腔（2）中增压部后的水流在其内部蓄水后，进入出水管道（4），利用压力传感器（5）进行水压监测，当流速过快时，此时水压过大，水流经缸体腔（2）汇入出水管道（4）内部，压力传感器（5）与电动伸缩杆（48）相连接，水压过大时，电动伸缩杆（48）收缩带动铰接座（46）向上移动，拉动闸门（44）向上移动，而两侧的闭板（45）接触挡块（47）后，向内侧挤压，在闸门（44）以及两侧闭板（45）的结合后，减小方形孔（43）出水面积，当流速过慢时，水压过大时，电动伸缩杆（48）伸开带动铰接座（46）向下移动，推动闸门（44）向下移动，恢复方形孔（43）的出水面积，开启出水面积大，最后通过排出管（42）汇出，使出水量达到平衡。

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