CN1327105C - 分层注水恒流堵塞器 - Google Patents

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分层注水恒流堵塞器，它涉及一种用于油田注水井分层注水的堵塞器结构的改进。本发明滑动阀芯(9)设在阀套(10)的内腔(14)内，滑动阀芯(9)的上端与支撑座(3)的下端之间设有恒力弹簧(8)，滑动阀芯(9)的轴肩(21)与阀套(10)内腔的凸沿(22)之间形成可变节流孔(20)，滑动阀芯(9)的凸台(23)上开有固定节流孔(15)，滑动阀芯(9)的凸台(23)上侧的阀套(10)上开有出水孔(13)。本发明的有益效果是：在注水压差变动情况下维持注水量恒定、大大缩短了调配时间、降低了工人的劳动强度、降低了注水井调配成本；具有良好的动态性能、对注水压差波动具有良好的自稳定能力、提高了注水质量；具有一定的自动防堵能力；可直接用于井下偏心分层注水系统，无须改动系统的其他部件。

Description

分层注水恒流堵塞器
技术领域：
本发明涉及一种用于油田注水井分层注水的堵塞器结构的改进。
背景技术：
注水开发是油田实现长期稳产、高产的重要手段，是保持地层压力、提高采油速度和采收率方面应用得最广泛的一项技术，而分层注水是解决油田开发过程中的层间矛盾、实现有效注水、保持地层能量、维持油田长期稳产、高产，提高采收率的重要手段。但随着注水井细分工作的逐步深入，注水井层间矛盾也日趋明显。目前国内油田普遍采用普通井下注水堵塞器，由于该堵塞器流量随注入压力或地层压力波动而变化，各层水量难以控制。随着分注井数、分注层段的日益增多，分注井的投捞、测试工作量也越来越大，大大增加了调配工作量及调配难度，往往经过多次投捞作业其单层配水量也难以满足要求。
发明内容：
本发明的目的是提供一种分层注水恒流堵塞器，该堵塞器具有能依据注水压力及地层压力变化自动调整维持注水量恒定、大大缩短调配时间、降低工人劳动强度、降低注水井调配成本；具有良好的动态性能、对注水压差波动具有良好的自稳定能力、提高注水质量；具有一定的自动防堵能力的特点。本发明由打捞杆1、压帽2、支撑座3、弹簧4、凸轮5、小轴6、第一O形密封圈7、恒力弹簧8、滑动阀芯9、阀套10、进口压帽11、第二O形密封圈19组成；打捞杆1的下部设在压帽2内，压帽2的下端与支撑座3的上端螺纹连接，打捞杆1的下部与压帽2的下端之间设有弹簧4，小轴6设在支撑座3内，凸轮5的内端设在支撑座3内的小轴6上，凸轮5的外端设在支撑座3上的开口槽16的外侧，支撑座3下部的沟槽17内设有第一O形密封圈7，支撑座3的下端与阀套10的上端螺纹连接，进口压帽11的上端与阀套10的下端螺纹连接，滑动阀芯9设在阀套10的内腔14内，滑动阀芯9的上端与支撑座3的下端之间设有恒力弹簧8，滑动阀芯9的轴肩21与阀套10内腔的凸沿22之间形成可变节流孔20，滑动阀芯9的凸台23上开有固定节流孔15，滑动阀芯9的凸台23上侧的阀套10上开有出水孔13，阀套10外壁上的沟槽18内设有第二O形密封圈19，沟槽18下侧的阀套10上开有通透的滤孔12。本发明的有益效果是：在注水压差变动情况下维持注水量恒定、大大缩短了调配时间、降低了工人的劳动强度、降低了注水井调配成本；具有良好的动态性能、对注水压差波动具有良好的自稳定能力、提高了注水质量；具有一定的自动防堵能力；结构简单、可靠性高、成本低、寿命长、可直接用于井下偏心分层注水系统，无须改动系统的其他部件。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是具体实施方式二中固定节流孔15的截面结构示意图，图4是具体实施方式三中固定节流孔15的截面结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：(参见图1、图2)本实施方式由打捞杆1、压帽2、支撑座3、弹簧4、凸轮5、小轴6、第一O形密封圈7、恒力弹簧8、滑动阀芯9、阀套10、进口压帽11、第二O形密封圈19组成；打捞杆1的下部设在压帽2内，压帽2的下端与支撑座3的上端螺纹连接，打捞杆1的下部与压帽2的下端之间设有弹簧4，小轴6设在支撑座3内，凸轮5的内端设在支撑座3内的小轴6上，凸轮5的外端设在支撑座3上的开口槽16的外侧，支撑座3下部的沟槽17内设有第一O形密封圈7，支撑座3的下端与阀套10的上端螺纹连接，进口压帽11的上端与阀套10的下端螺纹连接，滑动阀芯9设在阀套10的内腔14内，滑动阀芯9的上端与支撑座3的下端之间设有恒力弹簧8，滑动阀芯9的轴肩21与阀套10内腔的凸沿22之间形成可变节流孔20，滑动阀芯9的凸台23上开有固定节流孔15，滑动阀芯9的凸台23上侧的阀套10上开有出水孔13，阀套10外壁上的沟槽18内设有第二O形密封圈19，沟槽18下侧的阀套10上开有通透的滤孔12。固定节流孔15的截面为三角形25。
具体实施方式二：(参见图3)本实施方式与具体实施方式一的不同点在，固定节流孔15的截面为圆形26。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：(参见图4)本实施方式与具体实施方式一的不同点在，固定节流孔15的截面为矩形27。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：本发明相当于将定差减压阀和节流阀串并联到一起，来实现在注水压差发生波动时，堵塞器也可以根据压差变化自动调整并保持注水量不变。其中定差减压阀的作用是通过滑动阀芯9和恒力弹簧8自动根据注水压差改变其可变节流孔20的通流面积并进而改变自身分压，并向节流阀提供一个固定的压差，最后通过节流阀的节流作用而获得恒定的流量。来自注水管柱的水从阀套10上的滤孔12进入恒流堵塞器的内腔14内，先后通过滑动阀芯9的轴肩21与阀套10内腔的凸沿22之间形成的可变节流孔20和滑动阀芯9的凸台23上的固定节流孔15进入内腔14的上侧，再通过阀套10上的出水孔13进入偏心配水器侧孔流入注水层。设P1为注水压力，即可变节流孔20的前压力；设P2为可变节流孔20和固定节流孔15之间的压力，设P3为地层压力，既出口压力；设S为滑动阀芯9的受压作用面积；F为恒力弹簧8的弹性恢复力。滑动阀芯9在P2、P3和恒力弹簧8的作用下保持平衡，因此P2-P3＝F/S，由于恒力弹簧8工作在大预压量、小工作行程状态下，其弹性恢复力F可看作是恒值，则P2-P3也相应近似不变。由节流阀流量公式Q＝CdA[2(P2-P3)/ρ]1/2可知，当注水压差P1-P3变动时，注水流量Q可以保持基本不变。注水压差波动时恒流堵塞器的具体调节过程是：当P1增加(或P3减小)的瞬间，流量Q上升，此时压差P2-P3增加，使滑动阀芯9上的受力平衡遭到破坏，阀芯上移，因而可变节流孔20通流面积减小，最后使流量减至接近原来的数值；同理，当P3增加(或P1减小)的瞬间，流量Q下降，压差P2-P3下降，滑动阀芯9在恒力弹簧8的作用下向下移动，可变节流孔20通流面积增大，最后也使流量Q基本维持不变。

Claims (4)

1、分层注水恒流堵塞器，它由打捞杆(1)、压帽(2)、支撑座(3)、弹簧(4)、凸轮(5)、小轴(6)、第一O形密封圈(7)、恒力弹簧(8)、滑动阀芯(9)、阀套(10)、进口压帽(11)、第二O形密封圈(19)组成；打捞杆(1)的下部设在压帽(2)内，压帽(2)的下端与支撑座(3)的上端螺纹连接，打捞杆(1)的下部与压帽(2)的下端之间设有弹簧(4)，小轴(6)设在支撑座(3)内，凸轮(5)的内端设在支撑座(3)内的小轴(6)上，凸轮(5)的外端设在支撑座(3)上的开口槽(16)的外侧，支撑座(3)下部的沟槽(17)内设有第一O形密封圈(7)，其特征在于支撑座(3)的下端与阀套(10)的上端螺纹连接，进口压帽(11)的上端与阀套(10)的下端螺纹连接，滑动阀芯(9)设在阀套(10)的内腔(14)内，滑动阀芯(9)的上端与支撑座(3)的下端之间设有恒力弹簧(8)，滑动阀芯(9)的轴肩(21)与阀套(10)内腔的凸沿(22)之间形成可变节流孔(20)，滑动阀芯(9)的凸台(23)上开有固定节流孔(15)，滑动阀芯(9)的凸台(23)上侧的阀套(10)上开有出水孔(13)，阀套(10)外壁上的沟槽(18)内设有第二O形密封圈(19)，沟槽(18)下侧的阀套(10)上开有通透的滤孔(12)。
2、根据权利要求1所述的分层注水恒流堵塞器，其特征在于固定节流孔(15)的截面为三角形(25)。
3、根据权利要求1所述的分层注水恒流堵塞器，其特征在于固定节流孔(15)的截面为圆形(26)。
4、根据权利要求1所述的分层注水恒流堵塞器，其特征在于固定节流孔(15)的截面为矩形(27)。
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