CN201723197U - 可调恒流智能堵塞器 - Google Patents

Abstract

一种可调恒流智能堵塞器。主要解决现有堵塞器恒流时间短的问题。其特征在于：打捞杆(1)下端主体(2)内上下滑动连接有用于转动的传动轴(3)，传动轴(3)下旋转调节螺母(4)通过螺纹与主体(2)内相连接，旋转调节螺母(4)下旋转伸缩筒(5)内上下滑动配合连接有伸缩杆(6)，旋转伸缩筒(6)内下端固定有限位套(7)，伸缩杆(6)上端有环形凸台(8)，伸缩杆(6)下端与柱塞(9)相连接，下主体(11)上有内端置于柱塞(9)外轴向凹槽(15)内的限位螺钉(16)，旋转调节螺母(4)与柱塞(9)之间置有平衡弹簧(10)。该可调恒流智能堵塞器具有自动调节恒流时间长的特点。

Description

可调恒流智能堵塞器 

技术领域：

本实用新型涉及油田采油领域偏心配水器所用的堵塞器，尤其是可调恒流智能堵塞器。 

背景技术：

在油田采油领域中，为了提高采收率，通过分层注水提高油层动用程度。注水井普遍采用偏心配水器，注水量是通过偏心配水器的堵塞器来控制。目前可调水嘴堵塞器，虽然测调效率提高一倍，但因调配和油层稳压时间短，测后一个月注水合格率由95％下降到60％左右。而恒流式堵塞器由于结构原因存在着弹簧弹力下降、水嘴变大、堵卡等问题导致恒流时间短和使用寿命短，且一次投捞成功率为85％左右，影响了注水效率。 

实用新型内容：

为了解决背景中存在的问题，本实用新型提供一种可调恒流智能堵塞器，该可调恒流智能堵塞器具有自动调节恒流时间长的特点，而且水嘴不易刺大，不易卡堵，使用寿命长。 

本实用新型的技术方案是：该可调恒流智能堵塞器包括打捞杆、压帽、压簧、凸轮、主体，打捞杆下端主体内上下滑动连接有用于转动的传动轴，传动轴下端有旋转调节螺母，旋转调节螺母通过螺纹与主体内相连接，旋转调节螺母下端有旋转伸缩筒，旋转伸缩筒内上下滑动配合连接有伸缩杆，旋转伸缩筒内下端固定有限位套，伸缩杆上端有防止脱落的环形凸台，伸缩杆下端与柱塞相连接，下主体上有内端置于柱塞外轴向凹槽内的限位螺钉，旋转调节螺母与柱塞之间置有平衡弹簧，柱塞下端下主体阶台孔内有阶台，柱塞下端下主体上固定有用于限位的限位销钉，柱塞上通水孔直径为3-11毫米，对应柱塞横向的通水孔下主体壁上有出水孔，凸台上轴向有卸荷孔，柱塞中下部横向有卸荷孔。 

上述方案中的柱塞外下主体内有固体润滑层；下主体横向连接有端头置于柱塞上部轴向有凹槽的螺钉；柱塞下端连接有水嘴。 

本实用新型具有如下有益效果：该可调恒流智能堵塞器由于采用在旋转调节螺母下端通过旋转伸缩筒与伸缩杆的上下滑动连接，旋转调节螺母与柱塞之间置有平衡弹簧，伸缩杆与柱塞上端连在一起的优化结构。通过旋转调节螺母向上下移动，缩小和放大出水孔，达到设计要求的配注水量，实现不用投捞变方案的目的；利用预压弹簧的弹力来平衡柱塞前后的压力差，使柱塞前后的压差保持恒定，从而达到使通过出水口的流量保持恒定的目的。如弹簧弹力下降、水嘴变大问题，可通过旋转调节螺母旋转下移，压缩弹簧提高弹力到额定值，保持持续恒流不变，注水合格率达100％；如遇堵卡问题，可通过旋转调节螺母旋转上下移动8mm，解除堵卡，延长使用寿命；如初次使用智能恒流达不到配注要求，可使用传动调节功能，对弹簧弹力进行微调，保证一次投捞成功率100％。所以说该可调恒流智能堵塞器具有稳压时间长，水嘴不易刺大，不易卡堵，使用寿命长的特点。 

附图说明：

附图1是本实用新型结构示意图； 

附图2是图1A向放大图。 

图中1-打捞杆，2-主体，3-传动轴，4-旋转调节螺母，5-旋转伸缩筒，6-伸缩杆，7-限位套，8-环形凸台，9-柱塞，10-平衡弹簧，11-下主体，12-阶台，13-限位销钉，14-出水孔，15-凹槽，16-限位螺钉，17-卸荷孔。 

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明： 

该可调恒流智能堵塞器外形结构同现有堵塞器相同，保留现有堵塞器测试工艺和投捞方式，整体主要由投捞部分和工作部分组成。由附图所示，该可调恒流智能堵塞器包括打捞杆1、压帽、压簧、凸轮、主体2并与现有的作用相同。打捞杆1和压簧连接在压帽内，凸轮从主体2侧面置入主体2内并连接，打捞杆1用于测试和投捞。打捞杆1下端主体2内上下滑动连接有用于转动的传动轴3，连接方式是采用打捞杆1下端开有上豁口，上豁口两侧壁上开有上长条孔，传动轴3上部置于上豁口内，并通过上销钉上下滑动连接在上长条孔内，打 捞杆1与传动轴3这种结构连接方式，使传动轴7在转动的过程中还可上下移动。传动轴3下端有旋转调节螺母4，旋转调节螺母4通过螺纹与主体2内相连接，旋转调节螺母4下端有旋转伸缩筒5，旋转伸缩筒5内上下滑动配合连接有伸缩杆6，旋转伸缩筒5内下端通过销钉固定有限位套7，伸缩杆6上端有防止脱落的环形凸台8，伸缩杆6下端与柱塞9相连接，下主体11上有内端置于柱塞9外轴向凹槽15内的限位螺钉16，由限位螺钉16与凹槽15配合防止柱塞9旋转。旋转调节螺母4与柱塞9之间置有平衡弹簧10，旋转伸缩筒5与伸缩杆6这种结构连接方式，使伸缩杆6在转动调整或平衡弹簧10弹力作用的过程中还可上下移动，实现了伸缩杆6自动调整。柱塞9下端下主体11阶台孔内有阶台12，柱塞9也就是倒T字形，由柱塞9下端的阶台12限止柱塞9的上行范围。柱塞9外下主体11内有固体润滑层，防止了柱塞9与下主体11发生粘附，使得柱塞9不会再下主体内卡死，该材料与不透刚的摩擦系数极小，使作用于柱塞9前后的压力发生变化时，柱塞9的动作灵敏，能够迅速滑向正确的位置，恢复恒流。下主体11横向连接有端头置于柱塞9上部轴向有凹槽15的螺钉16，柱塞9上部采用圆柱筒内滑动连接，实现了旋转调节螺母4与伸缩杆6上下移动，而柱塞9只上下移动不旋转，保证柱塞9通水孔与下主体11出水孔准确对应。柱塞9下端下主体11上固定有用于限位的限位销钉13，由限位销钉6限止柱塞4的初始状态。柱塞9内轴向与横向分别有相连通的通水孔，柱塞9上通水孔直径为3-11毫米，对应柱塞9横向的通水孔下主体12壁上有出水孔14。凸台8上轴向有卸荷孔17，柱塞9中下部横向有卸荷孔17，通过卸荷孔17防止弹簧腔和柱塞腔产生真空现象。柱塞9下端连接有水嘴，由水嘴可实现一定范围内恒流。 

该可调恒流智能堵塞器根据流体动力学理论，确定柱塞9前后的压差ΔP与通过柱塞9的流量Q存在如下关系： 

$Q=\mathrm{\μA}\sqrt{2\mathrm{\ΔP}/\mathrm{\ρ}}$

由上式可知，对于确定通水孔径的柱塞，通过柱塞9的流量Q只与柱塞两端的压力差ΔP有关，即流量随着压差的改变而改变，若使流量Q恒定，只要保证柱塞9两端的压差ΔP恒定即可实现。该产 品利用预压平衡弹簧10的弹力来平衡柱塞9前后的压力差，使柱塞9前后的压差保持恒定，从而达到使通过出水口的流量保持恒定的目的，实现不同方案配注的需要。 

该可调恒流智能堵塞器为了扩大水量的调整范围，并适应层段变方案的需要，确定五个柱塞内孔径3、5、7、9、11毫米为固定型号柱塞，根据注水井注水方案选择不同直径通水孔的柱塞9，20立方以下的注水量选择通水孔直径为3毫米的，20-50立方之间的注水量选择通水孔直径为5毫米的，50-100立方之间的注水量选择通水孔直径为7毫米的，100立方以上的注水量选择通水孔直径为9或11毫米的。 

该可调恒流智能堵塞器长期持续恒流工作原理。如弹簧弹力下降或出水孔变大导致水量增大，可通过旋转调节螺母旋转下移，压缩平衡弹簧提高弹力到额定值，保持长期恒流不变。 

该可调恒流智能堵塞器具体工作过程：柱塞9选择好后，通过测试装置旋转打捞杆1，打捞杆1通过传动轴3带动旋转调节螺母4转动，旋转调节螺母4通过与主体2内螺纹带动旋转伸缩筒5上下移动，改变平衡弹簧10弹力，柱塞9控制下主体12上出水孔14大小；当注水压力变大时，注水推动柱塞9上行压缩平衡弹簧10，柱塞9控制下主体12上出水孔14变小，虽然注水压力增大，但注水量不变；当注水压力变小时，平衡弹簧10推动柱塞9下行，柱塞9控制下主体12上出水孔14变大，虽然注水压力变小，但注水量不变，最终实现在井下长期持续恒流注水的功能。如遇堵卡问题可通过旋转调节螺母旋转上下移动8mm，解除堵卡，延长使用寿命。比现有的恒流水嘴堵塞器使用时间可延长2-3倍，克服了现有堵塞器稳压时间短，测后合格率由95％迅速下降到60％左右的严重问题，解决了现有恒流水嘴堵塞器弹簧弹力下降导致恒流时间短，水嘴刺大，发生卡堵等问题，还可单独实现可调或恒流的功能，降低成本，每支可节约资金1000元左右。 

该可调恒流智能堵塞器结构特点： 

1.平衡弹簧10的长度实现了双向压缩调整，且向下压缩距离可达到最大值，能够保持平衡弹簧10的弹力较长时间不变，最大限度 延长了恒流时间。 

2.采用的五个柱塞9内孔径3、5、7、9、11毫米为固定型号柱塞9的优化设计，使柱塞9的壁厚和出水孔的壁厚均由2毫米提高到3和4毫米，延长了低配注小嘴子压差大层段出水孔刺大和二次调整的时间。 

3.柱塞9采用梯形设计，使柱塞9的外径获得较大尺寸空间；可以选用较大弹力的定压弹簧，保持较小的启动工作压差，避免平衡弹簧10太小而易于失效或启动工作压差太大而限制适用范围； 

4.柱塞9采用滑动槽的限位设计，柱塞9上部采用圆柱筒内滑动连接，实现了旋转调节螺母旋转伸缩杆上下移动，而柱塞9只上下移动不旋转，保证柱塞0通水孔与下主体11出水孔14准确对应。 

5.表面途敷固体润滑材料，其一防止了柱塞9与下主体11发生粘附，使得柱塞9不会再主体内卡死；其二该材料与不透刚的摩擦系数极小，使作用于柱塞9前后的压力发生变化时，柱塞9的动作灵敏，能够迅速滑向正确的位置，恢复恒流。 

6.下主体11与柱塞9之间根据配注量范围设定不同的配合间隙，以适应不同流量范围水的流动状态变化对流量的影响。 

该可调恒流智能堵塞器的恒流启动压差为0.7MPa，配注量适应范围5-200m3/d，工作压差适应范围是0.7-10MPa，配注量偏差：小于10％，产品平均使用寿命大于一年。 

该可调恒流智能堵塞器针对油田现有堵塞器缺少恒流功能而研制的，比现有堵塞器增加了恒流功能，即在地面注水压力和地层压力不确定和变化情况下，它能保证所作用层段按预定的配注量长期准确注水。该可调恒流智能堵塞器适用于油田注水用的各种不同水质的各种层段，最适合吸水性好的层段使用。年测试工作量可减少20％的显著特点。该技术在油田全面应用后将使分层注水效果得到质的提高，明显改善水驱开发效果，进一步提高采收率。将产生巨大的经济效益和社会效益。该技术目前处于国内外领先水平。 

Claims (4)

1.一种可调恒流智能堵塞器，包括打捞杆(1)、压帽、压簧、凸轮、主体(2)，其特征在于：打捞杆(1)下端主体(2)内上下滑动连接有用于转动的传动轴(3)，传动轴(3)下端有旋转调节螺母(4)，旋转调节螺母(4)通过螺纹与主体(2)内相连接，旋转调节螺母(4)下端有旋转伸缩筒(5)，旋转伸缩筒(5)内上下滑动配合连接有伸缩杆(6)，旋转伸缩筒(6)内下端固定有限位套(7)，伸缩杆(6)上端有防止脱落的环形凸台(8)，伸缩杆(6)下端与柱塞(9)相连接，下主体(11)上有内端置于柱塞(9)外轴向凹槽(15)内的限位螺钉(16)，旋转调节螺母(4)与柱塞(9)之间置有平衡弹簧(10)，柱塞(9)下端下主体(11)阶台孔内有阶台(12)，柱塞(9)下端下主体(11)上固定有用于限位的限位销钉(13)，柱塞(9)上通水孔直径为3-11毫米，对应柱塞(9)横向的通水孔下主体(12)壁上有出水孔(14)，凸台(8)上轴向有卸荷孔(17)，柱塞(9)中下部横向有卸荷孔(17)。

2.根据权利要求1所述的可调恒流智能堵塞器，其特征在于：柱塞(9)外下主体(11)内有固体润滑层。

3.根据权利要求1所述的可调恒流智能堵塞器，其特征在于：下主体(11)横向连接有端头置于柱塞(9)上部轴向有凹槽(15)的螺钉(16)。

4.根据权利要求1所述的可调恒流智能堵塞器，其特征在于：柱塞(9)下端连接有水嘴。

Images